Kim, C.H.;Na, J.G.;Park, C.J.;Park, J.H.;Im, C.S.;Yoon, E.;Kim, M.S.;Park, C.H.;Kim, Y.J.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.19
no.5
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pp.595-610
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2003
The statistical indexes such as RMSE (Root Mean Square Error), Mean Bias error, and IOA (Index of agreement) are used to evaluate 3 Dimensional wind and temperature fields predicted by operational meteorological model RAMS (Regional Atmospheric Meteorological System) implemented in CARIS (Chemical Accident Response Information System) for the dispersion forecast of hazardous chemicals in case of the chemical accidents in Korea. The operational atmospheric model, RAMS in CARIS are designed to use GDAPS, GTS, and AWS meteorological data obtained from KMA (Korean Meteorological Administration) for the generation of 3-dimensional initial meteorological fields. The predicted meteorological variables such as wind speed, wind direction, temperature, and precipitation amount, during 19 ∼ 23, August 2002, are extracted at the nearest grid point to the meteorological monitoring sites, and validated against the observations located over the Korean peninsula. The results show that Mean bias and Root Mean Square Error are 0.9 (m/s), 1.85 (m/s) for wind speed at 10 m above the ground, respectively, and 1.45 ($^{\circ}C$), 2.82 ($^{\circ}C$) for surface temperature. Of particular interest is the distribution of forecasting error predicted by RAMS with respect to the altitude; relatively smaller error is found in the near-surface atmosphere for wind and temperature fields, while it grows larger as the altitude increases. Overall, some of the overpredictions in comparisons with the observations are detected for wind and temperature fields, whereas relatively small errors are found in the near-surface atmosphere. This discrepancies are partly attributed to the oversimplified spacing of soil, soil contents and initial temperature fields, suggesting some improvement could probably be gained if the sub-grid scale nature of moisture and temperature fields was taken into account. However, IOA values for the wind field (0.62) as well as temperature field (0.78) is greater than the 'good' value criteria (> 0.5) implied by other studies. The good value of IOA along with relatively small wind field error in the near surface atmosphere implies that, on the basis of current meteorological data for initial fields, RAMS has good potentials to be used as a operational meteorological model in predicting the urban or local scale 3-dimensional wind fields for the dispersion forecast in association with hazardous chemical releases in Korea.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.20
no.5
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pp.633-645
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2004
A critical component of air pollution modeling is the representation of meteorological fields within a model domain, since an accurate air quality simulation requires an accurate portrayal of the three-dimensional wind fields. The present study investigated data assimilation using surface observational data in the complex coastal regions to simulate an accurate meteorological fields. Surface observational data were categorized into three groups(Near coastal region, Far coastal regiln 1, Far costal region 2) by the locations where the data are. Experiments were designed and MM5 was used in each case of regions. Case 1 is an experiment without data assimilation, Case N is executed with data assimilation using observational data by meteorological stations and AWS data located in the near coastal region, within 1 km. Case F1 is also an experiment with data assimilation using observational data by meteorological stations and AWS data located in the far coastal regiln 1, more than 1km and less than 5km from the coastal lines. Case F2 is appled to data assimilation using observational data by meteorological stations and AWS data located in the far coastal region 2, beyond 5km from the coastal lines. The result of this study indicated that data assimilation using data in the far coastal region 1 and 2 provided an attractive method for generating accurate meteorological fields, especially in the complex coastal regions.
Air quality models have been widely used to study and simulate many air quality issues. In the simulation, it is important to raise the accuracy of meteorological predicted data because the results of air quality modeling is deeply connected with meteorological fields. Therefore in this study, we analyzed the effects of meteorological fields on the air quality simulation. This study was designed to evaluate MM5 predictions by using different initial condition data and different observations utilized in the data assimilation. Among meteorological scenarios according to these input data, the results of meteorological simulation using National Centers for Environmental Prediction (Final) Operational Global Analysis data were in closer agreement with the observations and resulted in better prediction on ozone concentration. And in Seoul, observations from Regional Meteorological Office for data assimilations of MM5 were suitable to predict ozone concentration. In other areas, data assimilation using both observations from Regional Meteorological Office and Automatical Weather System provided valid method to simulate the trends of meteorological fields and ozone concentrations. However, it is necessary to vertify the accuracy of AWS data in advance because slightly overestimated wind speed used in the data assimilation with AWS data could result in underestimation of high ozone concentrations.
Newly constructed, high-rise dense building areas by urban development can cause changes in local wind fields. Wind fields were analyzed to assess the impact on the local meteorology due to the land use changes during the urban redevelopment called "Eunpyeong new town" in north-western Seoul using CFD_NIMR_SNU (Computational Fluid Dynamics, National Institute of Meteorological Research, Seoul National University) model. Initial value of wind speed and direction use analysis value of AWS (Automatic Weather Station) data during 5 years. In the case of the pre-construction with low rise built-up area, it was simulated that the spatial distribution of horizontal wind fields depends on the topography and wind direction of initial inflow. But, in the case of the post-construction with high rise built-up area, it was analyzed that the wind field was affected by high rise buildings as well as terrain. High-rise buildings can generate new circulations among buildings. In addition, small size vortexes were newly generated by terrain and high rise buildings after the construction. As high-rise buildings act as a barrier, we found that the horizontal wind flow was separated and wind speed was reduced behind the buildings. CFD_NIMR_SNU was able to analyze the impact of high-rise buildings during the urban development. With the support of high power computing, it will be more common to utilize sophisticated numerical analysis models such as CFD_NIMR_SNU in evaluating the impact of urban development on wind flow or channel.
Kim, Hyeyoung;Lee, Eunhee;Lee, Seung-Woo;Lee, Yong Hee
Atmosphere
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v.28
no.2
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pp.163-174
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2018
In order to assimilate MHS satellite data into the convective scale model at KMA, ATOVS data are reprocessed to utilize the original high-resolution data. And then to improve the preprocessing experiments for cloud detection were performed and optimized to convective-scale model. The experiment which is land scattering index technique added to Observational Processing System to remove contaminated data showed the best result. The analysis fields with assimilation of MHS are verified against with ECMWF analysis fields and fit to other observations including Sonde, which shows improved results on relative humidity fields at sensitive level (850-300 hPa). As the relative humidity of upper troposphere increases, the bias and RMSE of geopotential height are decreased. This improved initial field has a very positive effect on the forecast performance of the model. According to improvement of model field, the Equitable Threat Score (ETS) of precipitation prediction of $1{\sim}20mm\;hr^{-1}$ was increased and this impact was maintained for 27 hours during experiment periods.
Sensitivity experiments of WRF model using different planetary boundary layer (PBL) and land surface model (LSM) parameterizations are evaluated for prediction of wind fields within the surface layer. The experiments were performed with three PBL schemes (YSU, Pleim, MYJ) in combination with three land surface models (Noah, RUC, Pleim). The WRF model was conducted on a nested grid from 27-km to 1-km horizontal resolution. The simulations validated wind speed and direction at 10 m and 80 m above ground level at a 1-km spatial resolution over the South Korea. Statistical verification results indicate that Pleim and YSU PBL schemes are in good agreement with observations at 10 m above ground level, while the MYJ scheme produced predictions similar to the observed wind speed at 80 m above ground level. LSM comparisons indicate that the RUC model performs best in predicting 10-m and 80-m wind speed. It is found that MYJ (PBL) - RUC (LSM) simulations yielded the best results for wind field in the surface layer. The choice of PBL and LSM parameterization will contribute to more accurate wind predictions for air quality studies and wind power using WRF.
This study uses mesoscale model WRF to investigate characteristics of wind fields in South Korea, a region with a complex terrain. Hourly wind fields were simulated for one year representing mean characteristics of an 11-year period from year 1998 to year 2008. The simulations were performed on a nested grid from 27 km down to 1 km horizontal resolution. Seasonal variation of wind speed indicates that wind is strongest during the spring and winter seasons. Spatial distribution of mean wind speed shows wind energy potential at its peak in mountainous region of Gangwon-do, the east coast, and Jeju Island. Wind speed peaks at night in mountainous and eastern coastal regions, and in the afternoon inland and in the southwestern coastal region. The simulated wind map was verified with four upper-air sounding observations. Wind speed was shown to have a more pronounced overestimation tendency relative to observation in the winter rather than summer. The results of this wind mapping study help identify locations with the highest wind energy potential in South Korea.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2005.05b
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pp.9-18
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2005
In order to systematically and visually understand well-known but qualitative and rotatively complicated relationships between synoptic fields in the BAIU season and heavy rainfall events in Japan, these synoptic fields were classified using the Self-Organizing Map (SOM) algorithm. This algorithm can convert complex nonlinear features into simple two-dimensional relationships, and was followed by the application of the clustering techniques of the U-matrix and the K-means. It was assumed that the meteorological field patterns be simply expressed by the spatial distribution of wind components at the 850 hPa level and Precipitable Water (PW) in the southwestern area including Kyushu in Japan. Consequently, the synoptic fields could be divided into eight kinds of patterns (clusters). One of the clusters has the notable spatial feature represented by high PW accompanied by strong wind components known as Low-Level Jet (LLJ). The features of this cluster indicate a typical meteorological field pattern that frequently causes disastrous heavy rainfall in Kyushu in the rainy season. From these results, the SOM technique may be an effective tool for the classification of complicated non-linear synoptic fields.
Sang-Hyun Lee;Su-Bin Oh;Chun-Ji Kim;Chun-Sil Jin;Hyun-Ha Lee
Journal of Radiation Protection and Research
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v.48
no.1
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pp.28-43
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2023
Background: High-fidelity meteorological data is a prerequisite for the realistic simulation of atmospheric dispersion of radioactive materials near nuclear power plants (NPPs). However, many meteorological models frequently overestimate near-surface wind speeds, failing to represent local meteorological conditions near NPPs. This study presents a new high-resolution (approximately 1 km) meteorological downscaling method for modeling short-range (< 100 km) atmospheric dispersion of accidental NPP plumes. Materials and Methods: Six considerations from literature reviews have been suggested for a new dynamic downscaling method. The dynamic downscaling method is developed based on the Weather Research and Forecasting (WRF) model version 3.6.1, applying high-resolution land-use and topography data. In addition, a new subgrid-scale topographic drag parameterization has been implemented for a realistic representation of the atmospheric surface-layer momentum transfer. Finally, a year-long simulation for the Kori and Wolsong NPPs, located in southeastern coastal areas, has been made for 2016 and evaluated against operational surface meteorological measurements and the NPPs' on-site weather stations. Results and Discussion: The new dynamic downscaling method can represent multiscale atmospheric motions from the synoptic to the boundary-layer scales and produce three-dimensional local meteorological fields near the NPPs with a 1.2 km grid resolution. Comparing the year-long simulation against the measurements showed a salient improvement in simulating near-surface wind fields by reducing the root mean square error of approximately 1 m/s. Furthermore, the improved wind field simulation led to a better agreement in the Eulerian estimate of the local atmospheric dispersion. The new subgrid-scale topographic drag parameterization was essential for improved performance, suggesting the importance of the subgrid-scale momentum interactions in the atmospheric surface layer. Conclusion: A new dynamic downscaling method has been developed to produce high-resolution local meteorological fields around the Kori and Wolsong NPPs, which can be used in short-range atmospheric dispersion modeling near the NPPs.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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