파랑분산 (wave dispersion)
쉽게 풀면
실제 바다의 파도는 여러 파장이 뒤섞인 복합적인 파동으로 이루어져 있는데, 심해파의 경우 파장이 길수록 전파 속도가 빨라지는 성질이 있어서 처음에는 뒤섞여 있던 여러 파장의 성분들이 먼 거리를 이동하면서 점차 파장별로 나뉘어 도착하게 됩니다. 이런 현상을 파랑분산이라 하며, 그 결과 폭풍이 발생한 먼바다로부터 파장이 긴 성분이 먼저 도착하고 파장이 짧은 성분이 나중에 도착하는 순서로 너울이 관측됩니다. 이 원리를 이용하면 관측된 너울의 도착 순서로부터 그 발생지의 위치와 발생 시각을 역으로 추정할 수 있습니다.
왜 중요한가
파랑분산은 폭풍이 만든 여러 파장의 파동이 시간이 지나며 파장별로 분리되어 규칙적인 너울로 재구성되는 과정을 설명하며, 먼 곳의 폭풍이 만든 파도의 도착 시각을 예측하는 파랑 예보 모델의 기초 원리로 쓰입니다. 이런 원거리 폭풍 위치 역추적 기법은 위성 관측이 없던 20세기 초중반에도 해안 관측소의 파랑 기록만으로 대양 반대편의 폭풍 활동을 짐작하는 데 활용된 바 있습니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
해안에 도착하는 파도의 주파수가 시간에 따라 바뀌는 패턴을 분석해 그 파도를 만든 폭풍이 어디서 언제 발생했는지 거꾸로 계산했다는 의미입니다.
파도가 얕은 곳으로 다가오면서 속도와 파장이 줄고 대신 높이가 커지는 변화 과정을 계산으로 확인했다는 뜻입니다.
조금 더 깊게 보면
분산 관계는 심해파와 천해파에서 서로 다른 형태를 취하므로, 대양에서 유도한 분산 관계식을 그대로 연안 얕은 수심에 적용하면 파속을 잘못 계산하게 됩니다.
주의할 점
파랑분산은 심해파를 기준으로 성립하는 원리이며, 수심이 얕아지는 연안 부근에서는 파동의 전파 속도가 파장이 아니라 수심에 의해 결정되어 분산 효과가 사라집니다. 파랑분산은 심해파를 기준으로 성립하는 원리이며, 수심이 얕아지는 연안 부근에서는 파동의 전파 속도가 파장이 아니라 수심에 의해 결정되어 분산 효과가 사라집니다. 파랑분산에 의한 폭풍 위치 역추적은 온대저기압처럼 발생지가 비교적 넓은 경우 오차가 커질 수 있어, 좁은 영역에서 발생한 태풍성 파랑에 비해 정확도가 떨어지는 경향이 있습니다.