• 대기
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• 제26권2호
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• pp.321-336
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• 2016

Damages caused by torrential rain occur every year in Korea and summer time convection can cause strong thunderstorms to develop which bring dangerous weather such as torrential rain, gusts, and flash flooding. On 6 August 2013 a sudden torrential rain concentrated over the inland of Southern Korean Peninsula occurred. This was an event characterized as a mesoscale multicellular convection. The purpose of this study is to analyze the conditions of the multicellular convection and the synoptic and mesoscale nature of the system development. To this end, dynamical and thermodynamic analyses of surface and upper-level weather charts, satellite images, soundings, reanalysis data and WRF model simulations are performed. At the beginning stage there was a cool, dry air intrusion in the upper-level of the Korean Peninsula, and a warm humid air flow from the southwest in the lower-level creating atmospheric instability. This produced a single cell cumulonimbus cloud in the vicinity of Baengnyeongdo, and due to baroclinic instability, shear and cyclonic vorticity the cloud further developed into a multicellular convection. The cloud system moved southeast towards Seoul metropolitan area accompanied by lightning, heavy precipitation and strong wind gusts. In addition, atmospheric instability due to daytime insolation caused new convective cells to develop in the upstream part of the Sobaek Mountain which merged with existing multicellular convection creating a larger system. This case was unusual because the system was affected little by the upper-level jet stream which is typical in Korea. The development and propagation of the multicellular convection showed strong mesoscale characteristics and was not governed by large synoptic-scale dynamics. In particular, the system moved southeast crossing the Peninsula diagonally from northwest to southeast and did not follow the upper-level westerly pattern. The analysis result shows that the movement of the system can be determined by the vertical wind shear.

• 대기
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• 제26권2호
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• pp.277-288
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• 2016

Polar lows are intense mesoscale cyclones that mainly occur over the sea in polar regions. Owing to their small spatial scale of a diameter less than 1000 km, simulating polar lows is a challenging task. At King Sejong station in West Antartica, polar lows are often observed. Despite the recent significant climatic changes observed over West Antarctica, adequate validation of regional simulations of extreme weather events such as polar lows are rare for this region. To address this gap, simulation results from a recent version of the Polar Weather Research and Forecasting model (Polar WRF) covering Antartic Peninsula at a high horizontal resolution of 3 km are validated against near-surface meteorological observations. We selected a case of high wind speed event on 7 January 2013 recorded at Automatic Meteorological Observation Station (AMOS) in King Sejong station, Antarctica. It is revealed by in situ observations, numerical weather prediction, and reanalysis fields that the synoptic and mesoscale environment of the strong wind event was due to the passage of a strong mesoscale polar low of center pressure 950 hPa. Verifying model results from 3 km grid resolution simulation against AMOS observation showed that high skill in simulating wind speed and surface pressure with a bias of $-1.1m\;s^{-1}$ and -1.2 hPa, respectively. Our evaluation suggests that the Polar WRF can be used as a useful dynamic downscaling tool for the simulation of Antartic weather systems and the near-surface meteorological instruments installed in King Sejong station can provide invaluable data for polar low studies over West Antartica.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제22권4호
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• pp.273-288
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• 1997

우리나라 원전이 위치하고 있는 해안지역에서 빈번히 발생하는 해륙풍 등과 같은 국지순환에 따른 방사성 물질의 대기확산 특성을 알아보기 위해 월성원전 주변지역을 대상으로 삼차원 해륙풍 모델과 라그랑지안 입자확산모델을 이용하여 봄철 약한 북풍이 부는 맑은 날과 강한 북풍이 부는 맑은 날에 대해 방사성 물질 확산에 관한 삼차원 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 해륙풍과 같은 국지순환의 발달여부에 따라 방사성 입자의 대기확산이 서로 다르게 나타남을 알 수 있었다. 또한 해륙풍의 해풍과 육풍의 풍향교체에 따른 입자의 재순환 현상이 대기중 농도분포에 중요한 역할을 하는 것을 확인할 수 있었다.

• 멤브레인
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• 제30권4호
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• pp.242-251
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• 2020

고분자 소재 및 이를 이용하여 제조된 분리막에 주로 활용되는 전산모사 도구들은 모사대상의 크기 및 모사하고자 하는 시간에 따라 여러 가지 분야로 나뉘어진다. 본 총설에 소개되는 전산모사는 그 중에서 전산재료화학에 주로 사용되는 양자역학(quantum mechanics; QM), 분자동역학(molecular dynamics; MD), 메조스케일 전산모사(mesoscale modelling), 이렇게 3가지로 분류된다. 고분자 연구에서 사용되는 전산모사는 각각의 전산모사의 종류마다 연구내용이 달라지는데, 양자역학은 분자, 원자, 전자 등 미시적인 계의 현상을 다루어 작은 크기의 현상을 연구하고, 분자동역학은 원자들 사이의 퍼텐셜 또는 힘이 주어졌을 때 뉴턴의 운동방정식에 따른 원지 및 분자의 움직임을 수치적으로 풀어내고, 메조스케일 모델링은 원자들을 묶어서 그룹형태로 만들어 비드를 형성해 비교적 큰 분자량에서 계산시간을 줄여 거시적으로 판단하는 연구가 된다. 본 총설에서는 고분자 및 고분자 분리막에 주로 활용되는 다양한 전산모사 프로그램을 위에서 분류한 3가지 종류로 나누어 각각의 특징과 사용분야 등을 소개하고자 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권5호
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• pp.342-353
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• 2014

Data for model analysis derived from the finite volume (fv) GCM (Goddard Earth Observing System Ver. 4, GEOS-4) and the Land Data Assimilation System (LDAS) have been utilized in a mesoscale model. These data are tested to provide initial conditions and lateral boundary forcings to the Purdue Mesoscale Model (PMM) for a case study of the Midwestern flood that took place from 21-23 May 1998. The simulated results with fvGCM and LDAS soil moisture and temperature data are compared with that of ECMWF reanalysis. The initial conditions of the land surface provided by fvGCM/LDAS show significant differences in both soil moisture and ground temperature when compared to ECMWF control run, which results in a much different atmospheric state in the Planetary Boundary Layer (PBL). The simulation result shows that significant changes to the forecasted weather system occur due to the surface initial conditions, especially for the precipitation and temperature over the land. In comparing precipitation, moisture budgets, and surface energy, not only do the intensity and the location of precipitation over the Midwestern U.S. coincide better when running fvGCM/LDAS, but also the temperature forecast agrees better when compared to ECMWF reanalysis data. However, the precipitation over the Rocky Mountains is too large due to the cumulus parameterization scheme used in the PMM. The RMS errors and biases of fvGCM/LDAS are smaller than the control run and show statistical significance supporting the conclusion that the use of LDAS improves the precipitation and temperature forecast in the case of the Midwestern flood. The same method can be applied to Korea and simulations will be carried out as more LDAS data becomes available.

• 대기
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• 제34권2호
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• pp.153-176
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• 2024

At 0843 UTC 30 May 2021, a commercial aircraft encountered severe turbulence at z = 11.5 km associated with the rapid development of Mesoscale Convective System (MCS) in the Gyeonggi Bay of Korea. To investigate the generation mechanisms of Near-Cloud Turbulence (NCT) near the MCS, Weather Research and Forecasting model was used to reproduce key features at multiple-scales with four nested domains (the finest ∆x = 0.2 km) and 112 hybrid vertical layers. Simulated subgrid-scale turbulent kinetic energy (SGS TKE) was located in three different regions of the MCS. First, the simulated NCT with non-zero SGS TKE at z = 11.5 km at 0835 UTC was collocated with the reported NCT. Cloud-induced flow deformation and entrainment process on the downstream of the overshooting top triggered convective instability and subsequent SGS TKE. Second, at z = 16.5 km at 0820 UTC, the localized SGS TKE was found 4 km above the overshooting cloud top. It was attributed to breaking down of vertically propagating convectively-induced gravity wave at background critical level. Lastly, SGS TKE was simulated at z = 11.5 km at 0930 UTC during the dissipating stage of MCS. Upper-level anticyclonic outflow of MCS intensified the environmental westerlies, developing strong vertical wind shear on the northeastern quadrant of the dissipating MCS. Three different generation mechanisms suggest the avoidance guidance for the possible NCT events near the entire period of the MCS in the heavy air traffic area around Incheon International Airport in Korea.

• 멤브레인
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• 제27권5호
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• pp.389-398
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• 2017

연료전지용 고분자 전해질막에 있어서 가장 중요한 특성인 수소이온 전달 능력은 내부에서 형성되는 수화채널의 분포 및 형상에 큰 영향을 받게 된다. 비과불화탄소계인 탄화수소계 전해질막의 경우, 과불화탄소계 전해질막인 나피온에 비하여 이러한 수화채널이 약하게 형성되는 것으로 알려져 있으며 따라서 상대적으로 낮은 이온전달 성능을 나타내는 것으로 보고되고 있다. 본 연구에서는 컴퓨터를 이용한 전산모사 기술의 하나인 메조스케일 전산모사 기술을 이용하여 탄화수소계 연료전지용 전해질막인 술폰화 폴리이미드의 가습조건에서의 수화채널 형성 및 상분리 현상을 관찰하였다. 이를 통하여 술폰화 폴리이미드 내부에서 물분자 비드는 친수성 영역 전체에 걸쳐서 고르게 분포되며 명확한 수화 클러스터는 높은 술폰화도에서만 형성되는 것이 관찰되었다. 또한, 술폰화 폴리이미드 모델은 저가습 상태에서 수화 채널을 형성하는데에 나피온 모델에 비하여 더 어렵다는 것이 관찰되었다. 이러한 결과들은 비과불화불소계인 탄화수소계 전해질막의 수화채널 형성에 대한 기존 이론을 명확하게 뒷받침하고 있으며, 술폰화 폴리이미드의 전도도 경향도 잘 설명을 하고 있다. 따라서 메조스케일 전산 모사 기술은 연료전지용 전해질막의 상분리 현상 및 수화채널을 분석하고 이온전도 특성을 규명하는 데에 있어서 매우 효과적인 기술이 될 수 있다는 것을 확인하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제5권2호
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• pp.138-149
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• 2003

KoFlux는 생태계와 대기 사이에 교환되는 이산화탄소, 수증기 및 에너지에 대한 우리의 이해를 높이고, FLUXNET과 CEOP등의 지역, 대륙 및 전구 규모의 관측망에 기여하기 위해서 시작되었다. 그거나 한반도의 지형적 특성 때문에 KoFlux의 대부분의 플럭스 타워는 관측에 이상적이지 못한 장소에 위치하고 있다. 탄소 및 에너지 교환의 정량화를 위해서 뿐만 아니라 군락 규모에서 지역 규모로 확장하기 위해서는 관측과 모델링을 병용한 다양한 접근 방법의 적용이 필요하다. 본 연구에서는 지역 규모의 현열 플럭스를 추정하기 위해 타워 플럭스 관측, 대류 경계층(CBL) 수지 방법, MM5 중규모 모형, 그리고 NCAR/NCEP 재분석 자료의 네 가지의 방법을 사용하여 다양한 면적을 대표하는 현열 플럭스를 산출하여 비교하였다. 비록 제한된 짧은 기간의 자료를 사용하였으나, 예비 분석을 통하여 (1) 해남 농경지 플럭스 타워에서 관측된 현열 플럭스가 지표의 불균질성을 보였고, (2) CBL 수지 방법으로 얻어진 지역 규모의 현열 플럭스는 수평 이류 효과의 계산 방법에 따라 다른 결과를 보였으며, (3) MM5 중규모 모형은 타워 플럭스 관측 값과 아주 유사한 현열 값을 수치 모사하였다. 그러나 관측지의 불균질성과 두 방법이 대표하는 면적의 근본적인 차이를 고려할 때, 플럭스 발자국 분석, 지리정보 시스템 및 관측지의 위성 영상 분석에 근거한 타워 플럭스의 공간 대표성을 정량화하는 것이 시급한 것으로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제23권4호
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• pp.264-271
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• 2004

University of Virginia Mesoscale Model (UVMM)을 이용하여 지표면의 특성 존 지표면 거칠기, 지표면 습도 Albedo 등이 지표면의 온도 또는 지표면 열수지에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 나아가 실제의 기상조건 하에서의 분석을 위하여 2001년 5월 4일과 8월 29일을 택하여 기상요소들을 산정 하였으며 각각의 경우 도시지면 대신 농경지로 이용시의 대기냉각효과를 수치계산 및 분석을 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 본 모델의 알베도에 대한 민감도는 알베도가 10% 감소하면 일 최고온도가 약 $2^{\circ}C$씩 높아지는 것을 알 수 있으며, 설원 등의 특별한 경우를 제외하면 일반적으로 지면특성에 따라 $10{\sim}25%$의 범위에서 변한다고 하면 약 $2{\sim}3^{\circ}C$ 정도의 지면온도 차이를 가져온다고 볼 수 있다. 2. 지면의 거칠기와 지표면 온도 변화를 비교하면 지면의 거칠기의 증가는 바람의 속도를 줄이고 그로 인하여 현열과 잠열을 통한 대기 중으로의 열전달이 줄어 지면온도의 상승을 가져올 것으로 사료되며, 농경지의 지면의 거칠기라고 할 수 있는 10cm에서 대도시의 지면의 거칠기로 볼 수 있는 200 cm로 증가할 때 일 최고지면온도를 기준으로 약 $5^{\circ}C$의 차이를 보여 주었다. 3. 일사량이 최대인 오후 $1{\sim}2$시경에 도시지역이 농경지지역에 비하여 현저하게 높은 온도를 보여 주었다. 이는 바람속도의 감소로 열의 이류가 적은 점과 지면의 습도 차이로 도시지역에서 잠열로 인한 열의 방출이 작은 점 그리고 지면특성에 따라 비열, 지면으로의 열전도의 차이 등이 복합적으로 작용한 결과로 사료되며 본 연구의 모델이 이를 잘 수치모사를 해주고 있음을 보여주고 있다. 4. 농경지 발생 잡초의 생태적 특성을 고려한 경제적 가치분석결과 초종간 차이가 있었으며 $411{\sim}861$원 정도의 경제적 가치가 있는 것으로 밝혀졌다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권5_1호
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• pp.885-901
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• 2021

천리안위성 2A호의 2분 주기 고속 관측(rapid-scan) 자료를 이용하여, 가시·수증기·적외 채널의 시간 해상도와 표적의 크기가 해당 채널의 중규모 대기운동벡터 생산에 미치는 영향을 분석하였다. 중규모 대기운동벡터 산출을 위하여 2-10분의 영상 시간 간격 변화 하에서 표적의 크기를 8×8에서 40×40 화소 크기로 변환시키며, 시·공간적인 조건 변화에 따른 벡터 생산량과 평균 속력, 오차 특성의 변화 양상을 비교하였다. 그 결과, 표적의 크기가 작을수록 위성의 시간 간격 변화에 따른 벡터 개수의 변화와, 표준화된 평균 제곱근 편차(Normalized Root Mean Squared Vector Difference; NRMSVD) 값의 변화가 더욱 뚜렷해졌다. 또한 고도별 오차 특성 분석 결과에서는 평균 속력이 낮고 대기 현상의 시·공간 규모가 작은 하층(700-1000 hPa)의 경우, 짧은 시간 간격의 영상 자료와 작은 표적을 이용하는 것이 벡터 산출에 더욱 유리하게 작용하는 것을 확인할 수 있었다. 위성의 시간 간격과 표적의 크기는 대기 순환의 시·공간 규모와 밀접한 연관이 있는 요소이다. 따라서, 대기운동벡터 활용 목적에 맞게 표적 크기와 위성 시간 간격을 최적화하는 과정이 필요하며, 중규모 기상현상의 실황 분석을 위한 대기운동벡터 산출 알고리즘에서는 표적 크기와 영상 시간 간격을 각각 16×16, 4분으로 설정해주는 것이 가장 적합하다고 판단된다.