천해파 (shallow water wave)
쉽게 풀면
파도가 해안 가까이 다가와 수심이 파장의 약 20분의 1보다 얕아지면, 물 입자의 원운동이 해저까지 영향을 받게 되고 이때부터는 파동의 전파 속도가 파장이 아니라 오직 수심의 제곱근에 비례해 결정됩니다. 이런 조건의 파동을 천해파라 하며, 조석파나 쓰나미는 파장이 워낙 길어서 대양 한가운데의 깊은 바다에서도 이 천해파 조건을 만족하는 대표적인 예입니다. 수심이 얕아질수록 전파 속도가 느려지기 때문에, 해안에 가까워질수록 파도가 굴절하고 파고가 높아지는 천수변형이 함께 일어납니다.
왜 중요한가
천해파 이론은 수심에 따라 파속이 결정된다는 성질을 이용해 해안으로 접근하는 파도의 굴절과 변형을 예측하는 데 사용되며, 지진해일이 대양을 건너 매우 빠른 속도로 전파되는 이유를 설명하는 데도 적용됩니다. 조석 역시 파장이 수천 킬로미터에 달해 대양 전체에서 천해파 조건을 만족하며, 이 성질 덕분에 천해파 이론이 전 지구 조석 전파를 계산하는 조석모델의 기초로 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
얕은 물의 파동 이론을 적용해 지진 정보만으로 쓰나미가 대양을 가로질러 얼마나 빠르게 이동할지 계산했다는 의미입니다.
얕은물파 이론이 해안 근처 파랑 변형을 설명하는 데 쓰이는 방식을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
천해파인지 심해파인지는 절대적인 수심이 아니라 파장에 대한 수심의 상대적 비율로 결정되므로, 같은 수심이라도 파장이 짧은 풍파에는 심해파 근사가, 파장이 매우 긴 지진해일에는 천해파 근사가 적용될 수 있습니다. 천해파인지 심해파인지는 절대적인 수심이 아니라 파장에 대한 수심의 상대적 비율로 결정되므로, 같은 수심이라도 짧은 파장의 풍파에는 심해파 근사가, 매우 긴 파장의 지진해일에는 천해파 근사가 각각 적용될 수 있습니다. 천해파의 전파 속도는 중력가속도와 수심의 곱의 제곱근과 같아 수심만으로 결정되며, 이 관계 덕분에 쓰나미의 도달 시각을 수심 자료만으로 예측할 수 있습니다.
주의할 점
쓰나미는 실제 수심이 수 킬로미터에 달해도 파장이 훨씬 더 길기 때문에 천해파로 분류되는데, 이를 단순히 '얕은 물'로 오해해 위험성을 과소평가하지 않아야 합니다.