Spatiotemporal variability of geomorphic changes and sedimentary processes in the fluvial-marine transition zone from the Arctic to Sub-equator

• Main Author: 김도형
• Other Authors: 최경식, Dohyeong Kim, 자연과학대학 지구환경과학부, 해양지질
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 서울대학교 대학원 2022
• Subjects: Fluvial-marine transition zone; Tidal flats; Morphodynamics; Geomorphic changes; Spatio-temporal evolution; Anthropogenic influence; UAV-assisted photogrammetry; 550; Arctic
• Online Access: https://hdl.handle.net/10371/181731; https://dcollection.snu.ac.kr/common/orgView/000000169685

학위논문(박사) -- 서울대학교대학원 : 자연과학대학 지구환경과학부, 2022.2. 최경식. 다양한 육상과 해양 프로세스가 상호작용하는 하천-해양 점이지대는 지구상에서 가장 복합적인 지역 중 하나이다. 점이지대의 형태 역학은 하천, 조석, 파랑을 포함하는 주요 프로세스들의 상대적인 우세에 따라 조절된다. 이러한 프로세스가 점이지대의 형태 변화에 미치는 영향은 시공간적으로 상이하다. 따라서 프로세스의 상대적인 중요성을 규명하는 것은 점이지대의 진화를 규명하는데 있어서 필수적으로 요구된다. 최근 개발 압력에 따른 인위적인 교란이 증가함에 따라 점이지대 퇴적환경 해석의 불확실성이 증대되고 있다. 본 연구에서는 북극부터 아열대의 점이지대에 나타나는 형태 변동성을 하루에서 연 단위로 정량화함으로써 변화를 유발하는 핵심 인자를 규명하고자 한다. 특히 점이지대의 형태 역학에 미치는 인위적인 영향을 정성적으로 평가하여 점이지대에 영향을 주는 자연적인 프로세스와 구분하고자 한다. 첫째, 조간대는 조석뿐만 아니라 강우와 파랑 같은 다양한 요인들의 영향을 형태학적으로 반영하는 역동적인 환경이다. 조간대의 형태 역학을 정량화하기 위해서 3차원의 시간 및 공간 데이터가 요구된다. 그러나 열악한 접근성과 제한된 노출시간, 국지적인 침수지역의 혼재는 광역적인 규모의 조간대에서 고해상도 자료 구축을 어렵게 한다. 단일 사구와 복합 사구는 서해 경기만 북부 여차리의 하부 조간대에 광범위하게 발달되어 있다. 퇴적물 이동의 공간적인 특성을 이해하기 위하여 반복적인 단면 측선 측량과 무인항공기 기반 사진측량을 사용하여 조간대 사구의 형태적 변동성을 조사하였다. 침수된 지역은 추출 후 반사도 알고리즘을 기반으로 수심 보정을 통하여 고도를 산출하였다. 물에 의해 유발된 오차를 제거하여 과대 평가된 형태 변동성을 수정하였다. 일 단위 퇴적물 이동량은 연속적으로 구축된 두 개의 수치표고모델 간의 차이 (DoD)를 활용하여 산출하였다. 사구의 급경사 면을 DoD에 중첩하여 퇴적물의 순 이동방향을 추정하였다. 복합 사구의 육지 쪽에 위치한 단일 사구는 썰물 방향 (바다 방향)으로 이동한다. 복합 사구의 바다 쪽에 위치한 단일 사구는 밀물 방향 (육지 방향)으로 이동하여, 결론적으로 퇴적물은 복합사구에서 수렴한다. 퇴적물 특성과 이동 경향에 기반하여 4개 구역으로 구분하였다. 퇴적물 유동량은 침식 2,470±520 m3, 퇴적 8,458±1,312 m3으로 전반적으로 퇴적이 우세하며, 특히 복합 사구와 밀물 방향 단일 사구에서 퇴적이 우세하다. 연구 지역에서 퇴적물 유동 증가는 조수로의 사행도 증가로 인한 조석 비대칭성 변화에 기인한다. 본 연구는 수치표고모델에서 물에 의해 유발되는 오차를 보정하는 방법과 조간대 특성에 기반한 구역화 기준을 제안한다. 정확도가 향상된 공간자료와 프로세스와 연관된 수력학 자료를 종합적으로 분석함으로써 조간대 형태 역학의 시공간적 분석 정확도를 향상시켰다. 둘째, 파랑과 조류는 조간대 형태 역학을 통제하는 핵심 요인으로 간주되는 반면 강우 같은 기상학적 요인은 영향이 적은 것으로 알려져 있다. 반폐쇄적인 신시도 조간대에서 수십만 평방미터에 달하는 조간대의 형태 역학을 정량화하기 위하여 무인항공기 조사와 퇴적학적, 수력학적 자료를 4년동안 계절별로 구축하였다. 계절적인 시간 규모에서 조간대 형태는 조위, 파랑, 강우에 의한 유출량 사이의 상대적인 우위의 변화로 인하여 공간적으로 가변적이며, 이는 조간대 형태 역학의 비계절성을 촉발한다. 외해에서 유입되는 파랑으로부터 보호되는 지역임에도 불구하고 조간대는 상당한 파랑의 영향을 받아 사질 퇴적체의 육지 방향 이동과 외해 퇴적물의 순 이동을 유발한다. 하계 기간 조수로 네트워크와 초기 조류 세곡의 급속한 성장은 강우에 의해 유발된 유출량 증대의 영향을 의미하며, 유역의 불투수성과 만의 형태에 의하여 가속된다. 조간대와 인접한 제방에서 촉진된 니질 공급은 밀물 우세와 결합하여 파랑과 강우가 약한 기간 동안 수로의 빠른 매몰과 조간대의 퇴적을 유발한다. 조간대는 파랑과 강우에 의한 유량 증가의 영향에 대응하여 지형 기복이 증대되는 방향으로 진화된다. 연구기간 동안 하부 ...