• 대기
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• 제27권2호
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• pp.177-188
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• 2017

The development mechanisms of an unusual heavy snowfall event, which occurred in the coast of Jeju Island on 23 January 2016 were investigated through a thermodynamic approach. The formation of heavy snowfall was attributed to the enhanced thermal convection in two ways. First, the convection was enhanced by the air-sea temperature difference between the cold air advection in low-troposphere associated with the strengthening of the Siberian High and abnormal warm sea surface temperature, which is $1{\sim}2^{\circ}C$ higher than normal year over the Yellow Sea (YS). Second, the convective instability was increased by the vertical temperature gradient between the 7 days-sustained cold air advection in low-troposphere and the abrupt cold air intrusion in mid-troposphere induced by the southward shift of a cold cut-off vortex ($-45^{\circ}C$) at the formation stage. Compared to the twelve hours prior to the formation, the low-level moisture increased by 5% through the moisture supply from the YS, and the air-sea temperature difference increased from $18.5^{\circ}C$ to $28.5^{\circ}C$. Furthermore, the upward sensible (latent) heat flux increased 1.5 (1.2) times over the YS before the twelve hours prior to the formation. Thereafter, the sustained moisture supply and upward turbulent heat flux helped to maintain the snowstorm.

• 한국해양학회지:바다
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• 제19권3호
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• pp.169-179
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• 2014

황해 남동부 해역에 설치한 해양부이(YSROB)에서 약 27개월간 관측된 장파, 단파 복사량을 포함한 대기, 해양 변수와 COARE 3.0 알고리즘을 이용하여 월평균 해양-대기간 열속을 산출하고 기존 연구결과와 비교하였다. YSROB 위치에서 열속은 순 단파복사(Qi)에 의해 해양은 대기로부터 열을 얻고 순 장파복사($Q_b$), 현열($Q_h$), 잠열($Q_e$)에 의해서 열손실이 일어난다. 전체 열손실 중 $Q_e$에 의한 손실이 51%로 가장 크게 나타났으며 $Q_b$와 $Q_h$에 의한 손실은 각각 34%, 15% 이다. 순열속($Q_n$)은 $Q_i$가 최대인 5월에 최대($191.4W/m^2$)이며 모든 열속 성분이 최소인 12월에 최소($-264.9W/m^2$)이다. 연평균 $Q_n$은 $1.9W/m^2$ 이지만 관측기기의 정확도에 의한 오차산정 결과(최대 ${\pm}19.7W/m^2$)를 고려하면 무시할 정도로 작다. YSROB과 동일한 위치에서의 기존 월별 열속 산출 결과는 YSROB에서 실측값에 기반한 열속에 비해 여름철 $Q_i$가 약 $10{\sim}40W/m^2$ 과소 평가된 반면에 겨울철에는 $Q_e$와 $Q_h$에 의한 열 손실이 각각 약 $50W/m^2$, $30{\sim}70W/m^2$ 과다하게 산출되었다. 이로 인하여 해양이 열을 얻는 4월~8월에는 기존 연구에서의 열 획득량이 본 연구 결과보다 적게 나타나며, 해양이 열을 잃는 겨울철에는 기존 연구에서의 해양으로부터의 열 손실이 본 연구 결과에 비해 크게 나타난다. 특히, 12월과 1월의 $Q_n$ 차이는 약 $70{\sim}130W/m^2$에 달한다. 장기적인 재분석장(MERRA) 분석 결과에 의하면 이와 같은 월평균 열속의 차이는 연변동 등 시간 변동에 의한 것이 아니라 열속 산출 시 사용된 자료의 부정확성에 기인하는 것으로 판단된다. 본 연구 결과로부터 기존의 기후적인 열속을 연구에 활용하거나 수치모델에 사용함에 있어 주의가 요망된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권1B호
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• pp.29-36
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• 2011

다양한 형태의 지표면에서 일어나는 증발산은 지표면과 대기 사이의 상호작용을 이해하기 위해 꼭 필요한 수문학적 인자이다. 일반적으로 증발산은 증발접시, 침루계 등을 이용하여 경험적으로 측정하는 방법을 쓰고 있지만 한 지점에만 국한되어 적용되는 단점이 있어 외부환경에 대한 변동성이 큰 증발산의 공간적인 분포를 정확하게 알기 어렵다. 따라서 이러한 점들을 보완하고 해결하기 위해 원격탐사를 이용하여 증발산의 공간적인 분포를 산정하였다. 본 연구에서는 에너지 수지 방법을 기반으로 한 원격 이미지 처리 모형인 Mapping EvapoTranspiration with Internalized Calibration(METRIC) 모형을 이용하여 2003년 2월 1일, 2006년 9월 13일 Landsat 위성 관측 이미지를 경안천 유역에 적용, 에너지 수지식의 각 항을 이루는 순복사 에너지, 토양열 플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스 및 증발산을 통합적으로 처리하여 지도로 나타냈다. 모형 결과의 검증을 위한 기본 통계분석을 실시하였고 수원 기상청의 증발접시 증발량과 비교하여 각각 22%, 11%의 오차를 보여 모형이 유역 내에서 높은 신뢰성을 보인다는 것을 확인하였다. 또한 토지 피복 현황에 따른 증발산의 공간적 분포 경향을 분석하였고, 그 결과 식생의 밀도가 전반적인 증발산량 분포에 큰 영향을 준다는 것을 확인하였다. 계절적으로는 식생의 활동이 활발하게 일어나는 생장기의 증발산이 휴면기에 일어나는 증발산보다 더 큰 값을 보였다. 작성된 증발산 지도는 향후 유역 내 토지 피복, 식생 분포, 고도, 지형 등 외부 인자들의 변화에 따라 증발산이 어떠한 거동을 보이는지를 파악할 때 유용하게 이용될 것이다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제3권1호
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• pp.9-15
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• 1998

기상청에서는 1996년 7월부터 1997년 2월까지 목포앞바다의 칠발도 인접 해역에 1시간 간격으로 해양기상을 관측할 수 있는 부이를 설치하고 자료를 얻었다. 이 자료로부터 이 해역의 1일 평균 해양-대기 열교환량을 산출하고, 해양기상 상태의 특성을 조사하였다. 현열속의 경우, 7월에 최소(평균 -5.5 $Wm^{-2}$)이고, 1월에 최대(평균 12.6 $Wm^{-2}$)를 나타내고 있는데 이는 여름철에 대기가 해양으로 열을 공급하고 겨울철에는 반대로 해양에서 대기로 열을 공급하지만 그 크기는 여름철이 겨울철에 비해 작다는 것을 의미한다. 잠열속의 경우 7월에 최소(평균 -4.6 $Wm^{-2}$)를 보이고, 최대값은 11월에 월 평균 86.5 $Wm^{-2}$이고 10월에 일평균 최대값이 250$Wm^{-2}$까지 나타났다. 잠열 속은 대기가 건조해지고 바람이 강해지는 가을철에 최대가 나타나서 겨울철까지 지속된다. 파랑분석에 의하면 바람이 강한 겨울철이 여름철에 비해 높은 파의 출현율이 많았다 파주기는 4~6초의 출현율이 가장 많았고, 파향은 계절풍의 영향으로 겨울에는 북 또는 북동방향에서 유입되는 파가 우세하고, 여름에는 남, 남서 또는 서쪽에서 유입되는 파가 비교적 자주 출현하였다.

• 한국조경학회지
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• 제40권6호
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• pp.190-197
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• 2012

본 연구는 저관리 경량형 옥상녹화의 열수지를 정량화하기 위하여 모의실험을 수행하였다. 콘크리트블록을 이용하여 가로 $1.2m{\times}$세로 $1.2m{\times}$높이 1m의 모의실험구 2개를 제작하여 하나는 한국잔디를 식재한 토심 10cm의 옥상녹화 실험구로 하였으며, 옥상녹화를 실시하지 않은 나머지 하나는 대조구로 하였다. 2012년 6월 6일~7일에 기온, 상대습도, 풍향, 풍속 등 외부 기상환경, 증발산량, 옥상녹화와 대조구인 콘크리트의 표면과 천장면의 온도, 열류량, 열수지를 측정하였다. 6일과 7일의 일최고기온은 각각 $29.4^{\circ}C$와 $30^{\circ}C$로 초여름 날씨로는 매우 무더웠다. 6일과 7일의 일증발산량은 각각 $2,686.1g/m^2$과 $3,312.8g/m^2$이었으며, 일사량이 증가함에 따라 증발산량도 증가하였다. 외부 기온이 가장 높은 시간일 때의 옥상녹화 표면과 대조구 표면의 온도차이를 비교해 보면 대조구 표면이 $5.5^{\circ}C$(6일)와 $2.2^{\circ}C$(7일) 더 높은 것으로 나타났다. 옥상녹화 천장과 대조구 천장의 온도차이를 비교해 보면 $13.1^{\circ}C$(6일)와 $14.2^{\circ}C$(7일)로 나타나 옥상녹화에 의한 실내온도저감효과가 매우 큰 것으로 나타났다. 옥상녹화와 대조구인 콘크리트 표면의 열수지를 분석한 결과, 옥상녹화는 순복사량과 잠열량이 많은 비율을 차지하고 있었으나 대조구는 현열량과 전도열량의 비율이 높았다. 즉, 옥상녹화는 한국잔디와 식재토양에 의한 증발산으로 열을 식혀주는 잠열의 비율이 높은 반면에 대조구인 콘크리트 표면은 식물이 식재되어 있지 않기 때문에 열을 식혀주는 잠열은 $0W/m^2$인 반면에 주위 온도를 증가시키는 현열량과 건물내로 전달되는 전도열량의 비율이 높아 표면과 천장면의 온도를 상승시켰다. 본 연구는 옥상녹화의 온도저감과 열수지 해석을 시도했다는 점에서는 매우 의의가 크다고 할 수 있지만, 옥상녹화는 토심과 토양배합비, 식물종, 계절 등 여러 변수에 따라 온도저감효과가 다르게 나타날 수 있기 때문에 이에 대한 후속연구가 필요하다.

• 한국농림기상학회지
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• 제1권1호
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• pp.52-59
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• 1999

Vegetation canopy plays an important role in $CO_2$/$H_2$O exchange between the biosphere and the atmosphere by controlling leaf stomata. In this study, rice (Oryza sativa L.), a staple crop in Asia was investigated to formulate its single leaf model of photosynthesis and stomatal conductance. Photosynthesis and stomatal conductance were measured with a portable infrared gas analyzer system. Other plant and meteorological variables were also measured. To evaluate empirical constants in this biochemical leaf model, nonlinear least squares technique was used. The maximum catalytic activity of enzyme and the maximum rate of electron transport were $ 100\mu$㏖ $m^{-2}$ $s^{-1}$ and $140 \mu$㏖ m$^{-2}$ s$^{-1}$ (@ 35$^{\circ}C$), respectively. The empirical constants, m and b, associated with stomatal conductance model were 9.7 and $0.06 m^{-2}$ $s^{-1}$ , respectively. On a leaf scale, agreements between the modeled and the measured values of photosynthesis and stomatal conductance were on average within 20%, and the simulation of diurnal variation was also satisfactory On a canopy scale, the Simple Biosphere model(SiB2) was tested using the derived parameters. The modeled energy fluxes were compared against the micrometeorologically measured fluxes over a rice canopy. Agreements between the modeled and the measured values of net radiation, sensible heat and latent heat fluxes, and $CO_2$ flux (i.e., net canopy photosynthesis) were on average within 25%.

• 한국산림과학회지
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• 제88권1호
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• pp.38-46
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• 1999

독일 중부(Solling Hills)의 가문비림 임관의 구조적인 수분증산 통도특성은 LE와 H의 유동량으로 측정되고, 1996년 6월중 재배열된 Penman-Monteith 식을 이용하여 SVAT 모형을 설계하여 도출하였다. 또한 SLODSVAT 모형을 통한 전체 임관 내 각 침엽의 연속적인 수분통도성을 평가하여 임관기공의 통도성을 비교하였다. 이와 같은 결과에서 나온 임관 표면 통도성과 유동량을 설계하고, SLODSVAT 모형에 의해 설계된 기공 통도성 사이에서 중요한 차이점을 알 수 있었다. 이 차이점은 산림 임관의 범위내에 빗물리적인 요소에 의해 영향을 받았음을 알 수 있으며, 일반적으로 임관 표변의 통도성은 전체 측정 기간 동안 임관 기공 전도력보다 크게 나타났다. 또한 산림의 전체 증발산량에 대한 하층부의 공헌도는 작았고, 임관의 복사에너지 균형에 의존하지는 않는 것으로 나타났다. 하층부 증발산량의 기각은 독일 가문비림에 대한 임관 표면 전도력의 과대 평가로서 나타난 결과이다.

• 원예과학기술지
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• 제31권4호
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• pp.503-511
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• 2013

본 연구는 돌나물과 한국잔디를 식재한 경량 모듈형 옥상녹화시스템의 온도저감과 열수지를 평가하였다. 식물생육은 초고와 피복율을 측정하였으며, 2012년 8월 2일부터 3일까지 48시간 동안 콘크리트와 옥상녹화 표면, 토양 속, 모듈 하부의 온도와 순복사, 증발산량을 측정하였다. 기온이 $34.6^{\circ}C$로 가장 높았던 8월 3일 15:00시의 표면온도는 콘크리트가 $57.5^{\circ}C$로 가장 높았으며, 그 다음으로 돌나물 $40.1^{\circ}C$, 한국잔디 $38.3^{\circ}C$의 순으로 옥상녹화 조성 시 큰 폭으로 온도가 저감되는 것으로 나타났다. 토양 속과 모듈 하부도 옥상녹화에 의한 온도저감 효과가 나타났으며, 한국잔디가 돌나물보다 온도저감 효과가 큰 것으로 나타났다. 콘크리트 표면과 비교하여 옥상녹화 최고 온도는 약 2시간 정도 지연되는 것으로 나타났다. 표면의 온도저감에는 식물종, 기온, 토양수분이 영향을 미치고, 모듈 하부의 온도저감에는 식물종, 기온, 토양수분, 표면온도가 유의하게 영향을 미친 것으로 나타났다. 열수지 분석결과, 현열은 콘크리트 표면이 가장 높았으며, 옥상녹화 시 감소하는 경향을 보였으며 잠열은 한국잔디가 돌나물보다 높았다. 따라서 온열환경 개선을 위해서는 한국잔디가 돌나물보다 옥상녹화 적용에 더 효과적임을 알 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제18권4호
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• pp.307-319
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• 2016

국가농림기상센터(NCAM)에서는 수요자 맞춤형 영농 영림을 지원하기 위하여 전용 수치모델링시스템인 지면대기모델링패키지(LAMP) 버전 1을 구축하였다. 이 패키지는 두 가지의 큰 축으로 구성되어 있다. 하나는 WRF 기상모델과 Noah-MP 지면모델의 결합시스템인 WRF/Noah-MP 시스템이고, 다른 하나는 Noah-MP 지면 모델의 오프라인 독립구동형 1차원 버전이다. 전자는 7일 이상의 중기 기상예측 자료를 1km 내외의 고해상도로 생산하는 일을 담당하고, 후자는 대표적인 농림생태계에 대하여 1년 지면모의 자료를 15분 간격으로 생산하는 일을 담당한다. 본 연구의 목적은 NCAM-LAMP의 두 구성 요소를 간단히 설명하고, 초기의 수치모의 성능을 평가하는데 있다. WRF/Noah-MP 결합시스템은 동아시아를 포함하는 어미격자 도메인에 최고 810m의 수평 해상도를 갖는 3개의 둥지격자로 구축되었으며, 가장 안쪽 도메인은 광릉 활엽수림 관측지와 침엽수림 관측지(GDK 및 GCK)를 포함한다. 이 결합시스템은 현재 미국 환경예측센터의 FNL 자료를 초기 및 경계자료로 이용하여 구동되며, 여러 개의 약 8일 모의 결과를 연결시켜 장기간에 대한 모의 자료를 생산하였다. 정량적 검증 변수는 WRF/Noah-MP 결합시스템의 2m 기온, 10m 바람, 2m 습도, 강수이며, 기상청 ASOS 관측 자료와 WRF/Noah-MP 결합시스템 모의 자료 사이의 차이를 이용하여 각 도메인에서 동적 식생 포함 유무에 따른 모의 오차를 계산하였다. 강수 모의의 정확도는 탐지확률(POD)과 공평위협점수(ETS)로 구성된 표를 이용하여 조사하였다. 오프라인 독립구동형 지면모델은 1년 기간에 대해 모의 결과를 생산하였으며, KoFlux 관측자료와 비교하여, 순복사 플럭스, 현열 플럭스, 잠열 플럭스 및 토양 수분 함량을 평가하였다. WRF/Noah-MP 결합시스템의 모의 결과에 따르면, 모든 도메인 중에서 도메인 4(810m 해상도)에서 2m 기온, 10m 바람 및 2m 습도에 대하여 가장 작은 RMSE를 보였다. 동적 식생을 포함시키면 모든 도메인에서 10m 바람의 모의 오차가 감소하게 되는 경향을 보였다. 도메인 2(7,290m 해상도)에서는 강수 모의 점수가 가장 높았으나, 동적 식생을 포함시킴에 따른 효과는 별로 없었다. 독립구동형 1차원 Noah-MP의 지면모의 결과는 복사 플럭스와 토양 수분의 패턴 및 크기를 포착하였으며, 엽면적지수의 모델 입력 부분을 보충하고, 모델 물리과정의 적절한 조합을 찾아내는 노력을 통해 개선될 수 있는 여지를 남겼다.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권1호
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• pp.26-46
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• 2020

이 연구의 목표는 관개된 옥수수 밭에서의 복사, 에너지 및 엔트로피의 교환을 평가하고 문서화하는 것이다. 열역학적 관점에서, 우리는 이 농업생태계를 태양 복사로 인해 시스템 내부와 외부 사이에 큰 경도(gradient)가 부여되는 열린 열역학적 시스템으로 간주하였다. 따라서 시스템이 평형에서 멀어질 때, 열역학적 원칙에 따라 비평형 소산 과정(nonequilibrium dissipative process)인 이 생태-사회시스템이 모든 생물, 물리, 화학 및 인위적 구성 요소를 사용하여 태양으로부터 주어진 경도에 저항하여 이를 감소시키도록 움직인다고 가정하였다. 이 가설을 검증하기 위한 첫 단계로서 미국 네브라스카의 옥수수 밭에 위치한 AmeriFlux의 NE1 사이트에서 2003년부터 2014년까지 관측된 플럭스 및 미기상 자료를 사용하여 복사, 에너지 및 엔트로피의 교환을 정량화하였다. 12년 평균한 생장기간의 결과에 따르면, 시스템의 에너지 포획(순복사와 하향단파복사의 비, R_n/R_s↓)은 옥수수의 생장과 함께 증가하였고, 생장기간이 비생장기간보다 약 80% 높았다. 생장기간 동안 시스템 내의 엔트로피 생성(σ)은 평균 9.56 MJ m^-2 K^-1이었고, 주로 하향단파 복사에 의해 결정되었다. 엔트로피 수송(J)은 잠열플럭스, 순장파복사, 현열플럭스의 순으로 기여하였고, 시스템 외부 환경으로 퍼낸 양은 σ의 ~84%에 해당하는 -7.99 MJ m^-2 K^-1이었다. 따라서 매년 생장 기간동안 시스템 내에 순 축적된 엔트로피(dS/dt)는 1.57 MJ m^-2 K^-1이었다. 탄소 흡수 효율(CUE)은 1.25~1.62, 물 사용 효율(WUE)은 1.98~2.92 g C (kg H₂O)^-1이었고 모두 옥수수의 성장과 함께 증가하였다. 극심한 가뭄으로 관개가 더 빈번하게 행해진 2012년의 경우, σ와 J가 모두 평년보다 10% 많은 최대값을 보였고, 그 결과 서로 대부분 상쇄되어 dS/dt는 평년보다 조금 높은 수준에 머물렀다. 가뭄 중에도 빈번한 관개로 인해 엔트로피 수송의 주된 경로가 현열플럭스에서 잠열플럭스로 바뀌면서 생산량과 CUE는 평년 값을 웃돌았으나 물과 빛의 사용 효율은 오히려 낮아졌다. 이러한 결과에 근거하여 관개된 옥수수 생태-사회시스템의 지속가능성의 변화를 평가하기에는 아직 여러가지 문제가 남아있다. 자기-조직화 과정은 시스템과 주변 간의 경도를 효과적으로 감소시키는 역할을 한다. 따라서 엔트로피 자료와 함께, 지속가능성의 척도가 되는 자기-조직화 역량을 나타내는 스펙트랄 엔트로피, 또는 하부시스템의 구조 및 에너지·물질의 흐름의 강도와 방향의 변화를 가늠할 수 있는 역학적 과정망(dynamic process network) 분석 등의 추가 연구가 병행되어야 한다.