산간계곡에는 특히 야간에 찬 공기가 흘러 고이는 일이 흔한데, 이런 곳의 식생은 생장과 발육이 그렇지 않은 주변지역에 비해 달라질 수 있어 관심의 대상이 다. 이 연구는 작은 규모의 집수역에서 적외선 영상을 이용하여 냉기호와 온난대의 형상을 가시화 할 수 있는지 알기 위해 수행하였다. 경남 하동군 악양면 형제봉(해발 1,117m)에 적외선 영상 복사계를 설치하여 관측여건이 양호했던 2011년 5월 17일 새벽부터 일출시까지 악양계곡의 열영상을 $640{\times}480$ 해상도로 획득하였다. 열영상 분석결과 계곡의 바닥에 나타난 낮은 온도 분포에 의해 찬공기의 배수를 인지할 수 있었고, 계곡 양쪽 사면에서 바닥보다 $5^{\circ}C$ 높은 온난대의 실체를 확인할 수 있었다. 적외선 영상을 이용하면 기존 고해상도 디지털 기온분포도 '전자기후도'의 신뢰성 검증이 한층 수월해져서 전자기후도 실용성 확보에 도움이 될 것이다.
Site-specific minimum temperature forecasts are critical in a short-term decision making procedure for preventive measures as well as a long-term strategy such as site selection in fruits industry. Nocturnal cold air pools frequently termed in mountainous areas under anticyclonic systems are very dangerous to the flowering buds in spring over Korea, but the spatial resolution to detect them exceeds the current weather forecast scale. To supplement the insufficient spatial resolution of official forecasts, we developed a GIS - assisted frost risk assesment scheme for using in mountainous areas. Daily minimum temperature data were obtained from 6 sites located in a 2.1 by 2.1 km area with complex topography near the southern edge of Sobaek mountains during radiative cooling nights in spring 2001. A digital elevation model with a 10 m spatial resolution was prepared for the entire study area and the cold air inflow was simulated for each grid cell by counting the number of surrounding cells coming into the processing cell. Primitive temperature surfaces were prepared for the corresponding dates by interpolating the Korea Meteorological Administration's automated observational data with the lapse rate correction. The cell temperature values corresponding to the 6 observation sites were extracted from the primitive temperature surface, and subtracted from the observed values to obtain the estimation error. The errors were regressed to the flow accumulation at the corresponding cells, delineating a statistically significant relationship. When we applied this relationship to the primitive temperature surfaces of frost nights during April 2002, there was a good agreement with the observations, showing a feasibility of site-specific frost warning system development in mountainous areas.
본 연구의 목적은 한랭지역에서 운영 중인 터널구조물의 누수를 유도배수하기 위하여 기존 유도배수시스템을 향상시키는 것이다. 유도배수시스템은 유도배수판, 방수재료인 Hotty-gel, Hotty-gel 돌출 방지판, 공압타카, 고정핀, 집수관, 유도배수관, 철망 및 뿜어 붙임 모르타르로 구성되어 있다. 유도배수시스템은 현장 적용성 및 시공성을 평가하기 위하여 재래식 콘크리트 라이닝 터널에서 시험 시공되었다. 재령 7일, 14일, 21일, 28일, 2개월, 3개월, 4개월, 5개월, 6개월, 7개월 및 8개월에 약 1,000 ml의 붉은색 물을 유도배수시스템 배면에 주입하여 유도배수시스템의 방수과 유도배수 성능을 평가하였다. 현장 성능 평가 실험이 진행된 8개월 동안 터널이 위치한 지역의 일일 평균 온도는 $-16.0~25.6^{\circ}C$로 측정되었고, 일일 최저 온도는 $-21.3^{\circ}C$, 일일 최고 온도는 $30.8^{\circ}C$였다. 유도배수시스템의 유도배수판에서는 누수가 발생하지 않았지만 재령 14일부터 유도배수관에서 누수가 발생하였다. 유도배수관 누수는 고압의 공압타카와 고정핀 사용으로 두께 0.2 cm인 연성플라스틱 재질의 유도배수관이 변형되었고, 누수 방지를 위한 Hotty-gel의 두께와 폭이 충분하지 않아서 발생한 것으로 판단된다.
A spatial interpolation scheme incorporating local geographic potential for cold air accumulation (TOPSIM) was used to test the feasibility of operational frost warning in Chatancheon basin in Yeoncheon County, where the introduction of new crops including temperate zone fruits is planned. Air temperature from April to June 2003 was measured at one-minute intervals at four locations within the basin. Cold-air accumulation potentials (CAP) at 4 sites were calculated for 3 different catchment scales: a rectangular area of 65 x 55 km which covers the whole county, the KOWACO (Korea Water Corporation) hydrologic unit which includes all 4 sites, and the sub-basins delineated by a stream network analysis of the digital elevation model. Daily minimum temperatures at 4 sites were calculated by interpolating the perfect prognosis (i.e., synoptic observations at KMA Dongducheon station) based on TOPSIM with 3 different CAPs. Mean error, mean absolute error, and root mean square error were calculated for 45 days with no precipitation to test the model performance. For the 3 flat locations, little difference was detected in model performance among 3 catchment areas, but the best performance was found with the CAPs calculated for sub-basins at one site (Oksan) on complex terrain. When TOPSIM loaded with sub-basin CAPs was applied to Oksan to predict frost events during the fruit flowering period in 2004, the goodness of fit was sufficient for making an operational frost warning system for mountainous areas.
The spatial resolution of local weather and climate information for agronomic practices exceeds the current weather service scale. To supplement the insufficient spatial resolution of official forecasts and observations, gridded climate data are frequently generated. Most ecological models can be run using gridded climate data to produce ecosystem responses at landscape scales. In this lecture, state of the art techniques derived from geospatial climatology, which can generate gridded climate data by spatially interpolating point observations at synoptic weather stations, will be introduced. Removal of the urban effects embedded in the interpolated surfaces of daily minimum temperature, incorporation of local geographic potential for cold air accumulation into the minimum temperature interpolation scheme, and solar irradiance correction for daytime hourly temperature estimation are presented. Some experiences obtained from their application to real landscapes will be described.
본 연구에서는 폐쇄집수역의 냉기호 현상을 기존의 냉기집적효과와 연계하여 일 최저기온 분포를 모의할 수 있는 방법을 제시하였다. 집수역 내 찬 공기가 담길 '그릇'의 용적을 계산하고 '그릇'안에 집적되는 냉기량을 고도에 따라 표현하였다. 기존의 계곡지형 냉기류에 냉기호를 합산하여 냉기집적으로 인한 기온하강분을 계산하였다. 이때 냉기호의 '수면'은 일교차 조건에 따라 변화시켰다. 이 방법을 검증하기 위해 경남 하동군 악양계곡의 200m 이하 냉기호 형성지역에 기상관측기 10대에서 1분 단위로 기온을 측정하였다. 5월 17일 새벽에는 형제봉 정상에서 적외선 영상 복사계로 지면온도분포를 획득하였다. 개선된 소기후 모형을 적용하여 0530 LST의 기온 분포를 30m 해상도로 추정한 결과 그 양상이 적외선 열영상 분포와 유사하였다. 10개 기상관측지점에 해당하는 격자의 기온추정값을 추출하여 실측값과 비교한 결과, MAE는 1.01에서 0.60으로, RMSE 1.30에서 0.71으로 감소하여 집수역 출구에 가까운 저지대 평야부분에서 발생하는 기존 방법에 의한 오차가 개선되었다.
The Yeongdong region is frequently vulnerable to heavy snowfall in winter in terms of societal and economical damages. By virtue of a lot of previous efforts, snowfall forecast has been significantly improved, but the performance of light snowfall forecast is still poor since it is very conducive to synoptic and mesoscale interactions, largely attributable to Taeback mountains and East Sea effects. An intensive observation has been made in cooperation with Gangwon Regional Meteorological Office and National Institute of Meteorological Studies in winter seasons since 2019. Two distinctive Cold Air Damming (CAD) events (14 February 2019 and 6 February 2020) were observed for two years when the snowfall forecast was wrong specifically in its location and timing. For two CAD events, lower-level temperature below 2 km ranged to lowest limit in comparisons to those of the previous 6-years (2014~2019) rawinsonde soundings, along with the stronger inversion strength (> 2.0℃) and thicker inversion depth (> 700 m). Further, the northwesterly was predominant within the CAD layer, whereas the weak easterly wind was exhibited above the CAD layer. For the CAD events, strong cold air accumulation along the east side of Taeback Mountains appeared to prevent snow cloud and convergence zone from penetrating into the Yeongdong region. We need to investigate the influence of CAD on snowfall in the Yeongdong region using continuous intensive observation and modeling studies altogether. In addition, the effect of synoptic and mesoscale interactions on snowfall, such as nighttime drainage wind and land breeze, should be also examined.
복잡지형상의 일 최저기온 공간내삽 과정에서 유용한 설명변수로 등장한 찬 공기 유입량은 적용면적, 즉 공간규모에 따라 그 값이 크게 변하므로, 지형기후학적 최저기온 내삽모형의 실용화를 위해서는 최적규모를 파악해야 한다. 본 연구에서는 동질적인 중규모 기후구역을 대표하는 기준 관측값에 대한, 같은 구역 내 여러 지점의 기온편차를 계산하고, 이를 다양한 반경의 주변지역 찬 공기 유입량에 회귀시켜 일 최저기온에 미치는 지형의 최적 영향권을 도출하고자 하였다. 경남 하동의 배 과원지대에 1 ${\times}$ 1 km 구역을 설정하고 8개 지점에서 2002년 9월부터 2003년 2월까지 10분 간격으로 기온을 측정하였다. 동일 구역 내 기상청 자동기상관측자료를 기준으로 삼아 복사냉각일의 최저기온 편차를 8개 지점별로 얻었다. 연구지역의 고도를 10 m 해상도의 수치고도모형으로 표현하고 이를 토대로 8개 지점의 냉기 유입량을 계산하였다. 이 때 10 m 단위로 100 m까지 반경을 증가시키면서 유입량의 평활화 평균값을 계산하여 최저기온 편차를 회귀시켰다. 그 결과 복사냉각일의 국지적인 최저기온 결정에는 반경 50 m 범위 (약 1 ha) 주변지역 지형이 가장 유효함을 알 수 있었다.
Visibility and Automatic Weather System(AWS) data near Nakdong river were analyzed to characterize fog formation during 2012-2013. The temperature was lower than its nearby city - Daegu, whereas the humidity was higher than the city. 157 fog events were observed in total during the 2 year period. About 65% of the events occurred in fall (September, October, and November) followed by winter, summer, and spring. 94 early morning fog events of longer than 30 minutes occurred when south westerly wind speed was lower than 2 m/s. During these events, the water temperature was highest followed by soil surface and air temperatures due to the advection of cold and humid air from nearby hill. The observed fog events were categorized using a fog-type classification algorithm, which used surface cooling, wind speed threshold, rate of change of air temperature and dew point temperature. As a result, frontal fog observed 6 times, radiation 4, advection 13, and evaporation 66. The evaporation fog in the study area lasted longer than other reports. It is due to the interactions of cold air drainage flow and warm surface in addition to the evaporation from the water surface. In particular, more than 60% of the evaporation fog events were accompanied with cold air flows over the wet and warm surface. Therefore, it is needed for the identification of the inland fog mechanism to evaluate the impacts of nearby topography and land cover as well as water body.
We analyzed the micro-meteorological characteristics during typical steam fog over the Gumi Reservoir of Nakdong river with the field observation data for recent 2 year(1 April 2013~31 March 2015) collected by the national institute of meteorological research, KMA. Steam fog occur when the cold drainage flows over the warm water surface. As the sensible and latent heat from water are provided to the air, the instability of lower atmosphere is increased. The resultant vertical mixing of warm, moist air near water surface and cold air aloft causes the formation of status cloud. The convection strengthened by radiative cooling of the upper part of the stratus causes the fog to propagate downward. Also, the temperature at the lowest atmosphere is increased rapidly and the inversion near surface disappear by these processes when the fog forms. The increase of wind speed is observed because the downward transportation of momentum is caused by vertical mixing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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