In this study, a diagnostic wind model, CALMET and a micrometeorological numerical model, ENVI-MET were used to analyze the wind field in and out of the site designated for the industrial complex around Buron-myeon, Wonju, Gangwon-do. The results of modeling with CALMET showed that the air flow in industrial complex was little affected by the surrounding terrain. And the result of wind field analysis with ENVI-MET showed there are turbulent air flows such as cavity and wake around structures in the industrial complex, which can cause high-air pollution. Therefore, it is necessary to design the industrial complex considering the wind path according to wind directions.
To evaluate high-resolution wind resources for local and coastal area with complex terrain was attemped to combine the prognostic MM5 mesoscale model with CALMET diagnostic modeling this study. Firstly, MM5 was simulated for 1km resolution, nested fine domain, with FDDA using QuikSCAT seawinds data was employed to improve initial meteorological fields. Wind field and other meteorological variables from MM5 with all vertical levels used as initial guess field for CALMET. And 5 surface and 1 radio sonde observation data is performed objective analysis whole domain cells. Initial and boundary condition are given by 3 hourly RDAPS data of KMA in prognostic MM5 simulation. Geophysical data was used high-resolution terrain elevation and land cover(30 seconds) data from USGS with MM5 simulation. On the other hand SRTM 90m resolution and EGIS 30m landuse was adopted for CALMET diagnostic simulation. The simulation was performed on whole year for 2007. Vertical wind field a hour from CALMET and latest results of MM5 simulation was comparison with wind profiler(KEOP-2007 campaign) data at HAENAM site.
본 연구에서는 3차원 바람장 생성을 위한 수치 모델의 상층기상 입력 자료로 윈드프로파일러 자료의 적용 가능성과 유용성을 조사했다. 10개 지점의 윈드프로파일러 자료와 기상 예측 모델 WRF의 결과를 기상진단 모델 CALMET에 입력하여 산출한 바람장을 8개 지역에서 관측된 라디오존데 자료와 통계적으로 비교 검증하였다. WRF 바람장 모의 결과를 CALMET에 적용하여 모의한 수평 풍속에 비해 1시간 간격의 윈드프로파일러 자료를 CALMET에 적용하여 모의한 수평 풍속이 평균 제곱근 오차 1.5 m/s 내에서 관측 결과와 일치하고 특히 연안 지역에서 해풍과 같은 국지적인 바람 변화를 잘 모의하였다. 풍향의 평균 제곱근 오차는 $50^{\circ}{\sim}70^{\circ}$로써 지형의 영향으로 오염된 윈드프로파일러의 풍향 오차에 기인한다. 윈드프로파일러 자료를 CALMET에 적용하면 대부분의 고도에서 상대적으로 정확한 바람을 신속하고 정확하게 모의할 수 있기 때문에 본 연구에서 제시하는 방법은 연안 지역의 기상뿐만 아니라 안전 환경 감시에 유용할 것으로 기대된다.
This study is conducted to estimate the air temperature decreasing effects by restoring urban streams using WRF/CALMET coupled system. The types of land use on covered streams are constructed with the land cover map from Korea ministry of environment. Restoring covered streams changes the types of land use on covered areas to water. Two different types of land use(CASE 1 and CASE 2) are inputted to the WRF/CALMET coupled system in order to calculate the temperature difference. The results of the WRF/CALMET coupled system are similar to the observed values at automatic weather stations(AWS) in Busan area. Restoring covered streams causes temperature to be decreased by about $0.34{\sim}2^{\circ}C$ according to the locations of streams and the regions that temperature is reduced are widely distributed over the restored area. Reduction of temperature is increased rapidly from morning and maximus at 13LST. Natural restoration of streams will reduce the built-up area within urban. With this, temperature reductions which are the cause to weaken the urban heat island appear. Relief of urban heat island will help to improve the air quality such as accumulation of air pollutants in within urban area.
CALPUFF is one of the recommended air pollution models by EPA with AERMOD. It has been used to simulate the ambient concentration of critical air pollutants as well as non-critical pollutants such as persistent organic matters and the organic materials causing odor. In this model, the air pollutants go through dispersion, transportation, chemical reaction, and deposition process. These mechanisms are significantly influenced by meteorological condition. This study produces the meteorological field in three different methods for the simulation of $SO_2$ using CALPUFF: 1) CALMET model by using both ground-level and aerological observation, 2) CALMET model by using MM5 results with NCEP/NCAR reanalyzed data, 3) CALMET model by using MM5 results in which FDDA is applied with NCEP/NCAR reanalyzed data as well as the meteorological data of Korea Meteorological Administration. As a result of CALPUFF model, the resolved concentration of $SO_2$ showed different behaviors in three cases. For the first case, the fluctuation of SO2 concentration was frequently observed while the fluctuation is reduced in the second and third cases. In addition, the maximum concentration of $SO_2$ in the first case was about 2~3 times higher than the second case, and about 4~6 times higher than the third case. These results can be caused by the accuracy of the resolved meteorological field. It is inferred that the meteorological field of the first case could be less accurate than other two cases. These results show that the use of correct meteorological data can improve the result of dispersion model. Moreover, the contribution of various sources such as point, line, and area sources on the ambient concentration of air pollutant can be roughly estimated from the sensitivity analysis.
미세먼지로 인한 대기오염이 심각해지면서 미세먼지의 확산과 대기질의 예측에 대한 관심이 높아지고 있다. 미세먼지의 원인은 매우 다양한데, 일부 미세먼지는 산불, 황사 등을 통해 자연적으로 발생하기도 하지만 대부분은 석유, 석탄과 같은 화석연료를 태우거나 자동차 매연가스에서 나오는 대기오염물질에서 유발되는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 미국 EPA에서 추천하는 CALPUFF 모델을 사용하고, CALPUFF에서 필요한 기상 요소인 3차원 바람장을 생성하는 기상 전처리 프로그램으로 CALMET 모델을 통해 바람장을 생성하여 CALPUFF 확산 모델링을 수행한다. 이를 통해 복잡한 지형을 반영한 미세먼지 확산모델링과 대기질 예측 시스템의 구조를 제안한다.
In this study, CALPUFF, a three-dimensional atmospheric diffusion model, was used to predict the degree of influence of pollutants generated during clean center operation on surrounding areas. To drive the CALPUFF model, CALMET, a weather field calculation model, was used. Due to the influence of the wind field, air pollutants from the Clean Center diffused in the southeast direction, increasing the distribution area. SOx satisfies atmospheric environmental standards with an annual average value of 0.02 ppm or less NOx satisfies atmospheric environmental standards with an annual average value of 0.03 ppm or less. Dust (PM-10) satisfies atmospheric environmental standards with an annual average value of 50㎍/m3 or less and 24 hours average value of 100㎍/m3 or less. CO satisfies atmospheric environmental standards with an 8 hours average value of 9 ppm or less and an 1 hour average value of 25 ppm or less.
A system coupled the prognostic WRF mesoscale model and CALMET diagnostic model has been employed for predicting high-resolution wind field over complex coastal area. WRF has three nested grids down to from during two days from 24 August 2007 to 26 August 2007. CALMET simulation is performed using both initial meteorological field from WRF coarsest results and surface boundary condition that is Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 90m topography and Environmental Geographic Information System (EGIS) 30m landuse during same periods above. Four Automatic Weather System (AWS) and a Sonic Detection And Ranging (SODAR) are used to verify modeled wind fields. Horizontal wind fields in CM_100m is not only more complex but better simulated than WRF_1km results at Backwoon and Geumho in which there are shown stagnation, blocking effects and orographically driven winds. Being increased in horizontal grid spacing, CM_100m is well matched with vertically wind profile compared SODAR. This also mentions the importance of high-resolution surface boundary conditions when horizontal grid spacing is increased to produce detailed wind fields over complex terrain features.
To identify the domains that have the greatest impacts on air quality at the surface, both the upwind and downwind areas of Seoul were determined by season using refined wind fields. Four consecutive days were selected as the study period typical of each season. The mesoscale meteorology of the study period was reproduced by using the MM5 prognostic meteorological model (PSU/NCAR Mesoscale Model) with horizontally nested grids. The gridded meteorological field, which was used on the study area of $242\;km{\times}226\;km$ with grid spacing of 2 km, was generated by using the CALMET diagnostic meteorological model. Upwind and downwind areas of Seoul were determined by calculating 24-hour backward and forward air parcel trajectories, respectively, with u, v, and w velocity vectors. The results showed that the upwind and downwind areas were extended far to the northwest and the southeast as a result of high wind speeds in the spring and winter, while they were restricted on the fringe of Seoul in the summer and fall.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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