• 대기
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• 제27권1호
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• pp.17-28
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• 2017

The sensitivity of the typhoon track and intensity simulation to physics schemes of the global model are examined for the typhoon Bolaven and Tembin cases by using the Global/Regional Integrated Model System-Global Model Program (GRIMs-GMP) with the physics package version 2.0 of the Korea Institute of Atmospheric Prediction Systems. Microphysics, Cloudiness, and Planetary boundary Layer (PBL) parameterizations are changed and the impact of each scheme change to typhoon simulation is compared with the control simulation and observation. It is found that change of microphysics scheme from WRF Single-Moment 5-class (WSM5) to 1-class (WSM1) affects to the typhoon simulation significantly, showing the intensified typhoon activity and increased precipitation amount, while the effect of the prognostic cloudiness and PBL enhanced mixing scheme is not noticeable. It appears that WSM1 simulates relatively unstable and drier atmospheric structure than WSM5, which is induced by the latent heat change and the associated radiative effect due to not considering ice cloud. And WSM1 results the enhanced typhoon intensity and heavy rainfall simulation. It suggests that the microphysics is important to improve the capability for typhoon simulation of a global model and to increase the predictability of medium range forecast.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권4호
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• pp.337-345
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• 2022

강우와 토양수분과 같은 자료는 지구통계자료로서, 필요로 하는 모든 지점의 값을 구하는 것이 중요하다. 이 과정에서는 일반적으로 공간보간이 수행되며, ArcGIS와 같은 상용 소프트웨어를 이용하는 경우가 많다. 하지만 상용 소프트웨어는 높은 전문성과 비용으로 인한 치명적 단점이 존재한다. 본 연구에서는 공간 보간을 수행하는데 있어서 처리환경에 따른 차이점을 비교하기 위해 상용 소프트웨어인 ArcGIS와 오픈소스기반 환경인 R을 활용하였다. 공간보간에 사용된 자료는 LAMP WRF에서 생산된 기상예측 자료를 기반으로 누적강우 시나리오에 따라 산출된 토양수분 자료를 사용하였다. 두 가지 환경에서 산출물의 결과값은 차이가 없었지만 사용자 인터페이스와 계산소요 시간 등에 차이가 있었다. 테스트 베드에서의 공간보간 작업 결과는 R의 경우 평균 소요시간이 5시간 1분으로 나타났고, ArcGIS의 경우 평균 소요시간이 4시간 40분으로 각각 나타나서, 7.5%의 차이를 보였다. 본 연구의 결과는 연구자가 상용 소프트웨어 환경과 오픈소스 기반 환경에서 동일한 결과를 도출할 수 있으며, 연구자의 환경과 수준에 따라 선택해야 함을 실례를 들어 제시한 데 의의가 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.185.2-185.2
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• 2010

한반도 국가바람지도(김현구, 2009)는 한국에너지기술연구원에서 지식경제부의 부처임무사업으로 구축되었으며 현재 웹서비스(http://www.kier-wind.org)를 통하여 정보를 제공하고 있다. 국가바람지도는 수치기상예측(NWP; Numerical Weather Prediction) 모델을 이용하여 영토, 영해에 대해 $1km{\times}1km$의 고해상도로 작성한 뒤(이순환 등, 2009) 풍력자원 정보로 재가공되었다. 한반도 국가바람지도는 5년의 장기간에 대한 시계열 수치기상예측에 의하여 구축되었기 때문에 데이터베이스(DB; database)의 효율적 관리가 필연적으로 요구된다. MM5 또는 WRF 모델의 고유 출력포맷의 자료구조는 풍력자원분석에 필요한 기상요소 외에도 대기과학자에게 필요한 수많은 기상인자를 종합적으로 포함하고 있다. 따라서 2차원 층(layer) 또는 3차원 공간분포 분석 및 계산격자인 셀(cell)에서의 1차원 시계열 분석 등 다양한 자료축출에는 비효율적인 자료구조가 된다. 이러한 자료구조의 불편을 해소하기 위해서는 기상요소별로 독립적이고 빈번한 시계열 자료 추출에 효율성을 가지며 어떤 프로그래밍 언어를 사용하든지 직관적으로 쉽게 사용할 수 있는 바람지도 데이터베이스의 재구성이 요구된다. 이에 대용량 수치자료의 처리 측면에서 장점을 가지는 과학기술 프로그래밍 언어인 IDL을 기반으로 국가바람지도의 자료구조를 효율화하여 데이터베이스화 하였으며 IDL에 내재된 그래픽 기능을 활용하여 가시화를 구현함으로써 연구개발자의 입장에서 국가바람지도의 활용성 및 효율성을 향상시키고자 하였다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.51-51
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• 2010

본 연구에서는 태풍 초기화된 수치모델과 AWS (Automatic Weather System) data를 이용하여 제주도를 통과하는 태풍들의 바람 강도 특성을 분석하였다. 태풍이 내습했을 때 제주도 전 지역에서 동시 관측을 하기에는 불가능하다. 따라서 중규모 수치 모델인 Advanced Research WRF v3.0.1을 사용하여 분석하였으며 더욱 정확한 태풍 모의를 위해 Kwon and Cheong (2009)에 의해 개발된 정교한 태풍 초기화 기법을 적용하였다. 태풍 초기화된 자료에 의해 모의된 결과는 The Regional Specialized Meteorological Center (RSMC) Tokyo의 예보 오차와 비교했을 때 더 향상된 결과를 보였으므로 태풍 초기화 기법의 사용은 본 연구에서 하고자하는 태풍들의 바람 강도 분석에 타당하다고 판단하였다. 그리고 모의된 결과는 그에 상응하는 AWS data와의 joint distribution (Moskaitis, 2008) 분석을 통해 비교되었다. 태풍 경로에 따른 제주도 지역의강 풍을 고려하기 위해 각각 제주도의 오른쪽과 왼쪽을 지나가는 2003년 6호 태풍 'SOUDELOR'와 2004년 7호 태풍 'MINDULLE'를 선정하였다. 또한, 모의 결과로부터 제주도 지역에 태풍이 내습했을 때 강풍의 상대적인 크기의 비교를 위해 모의된 태풍의 최대 풍속을 수치 모의로 얻은 10m 바람장의 모든 격자점에 나누어 정규화 하였다. 이를 시간에 대해 평균하여 태풍이 제주도 지역을 통과하는 전체시간에 대한 상대적인 강도 특성을 분석하였다. 수치 모의 결과와 관측 자료와의 joint distribution 분석 결과, 바람의 크기와 경향이 비교적 잘 일치하였다. 강한 풍속과 약한 풍속이 나타나는 지역은 제주도 지역의 주풍향과 지형의 영향에 크게 좌우되었다. 정규화된 바람은 산악의 정상에서 강풍이 관측되고 주 풍향에 대해 풍상측과 풍하측에서 비교적 낮은 풍속이 관측되는 결과를 보였다. 이는 Hoinka (1985)의 산악 위에서의 바람의 특성에 관한 연구에서 얻어진 결과와 유사하다. 서로 다른 경로로 통과하는 두 태풍의 모의 결과에서 제주도의 북서쪽 지역과 남동쪽 지역에서 상대적으로 약한 풍속이 관측되었다. 따라서 해당지역에서는 태풍에 동반되는 강풍의 피해를 적게 입을 것이라는 것을 알 수 있었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제25권4호
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• pp.267-275
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• 2023

본 연구에서는 농촌진흥청에서 홍콩과학기술대학교와 국제공동연구를 통해 개발중인 1개월 농업기상 예측 시스템을 이용하여 2012-2022년 기간 동안 1개월 과거기후 예측 정보를 생산하고, 유효적산온도 기법을 적용하여 벼 수확일 전망 가능성을 살펴보았다. 상세한 기후정보를 얻기 위해, 지역기후모델(WRF)을 이용하여 전지구 기후예측 정보(CFSv2)를 남한지역에 대해 5 km 해상도로 규모축소하였다. 벼 수확일은 역학적 규모축소된 최고기온과 최저기온 과거예측 자료를 유효적산온도에 적용하여 추정하였다. 모형의 최고기온(최저기온)는 벼 생육기간(5월~10월)에 대해 관측과 비교하여 약 1.2 ℃ (0.1 ℃) 정도 과소모의하였다. 벼 수확일 추정 자료는 정성적으로 관측의 전반적인 공간 패턴을 모의하면서 지형효과에 의한 상세한 지역적 편차를 모의하였다. 그러나 음의 기온 오차가 유효적산온도에 투영되어, 예측자료에서 추정한 벼 수확일이 관측에서 추정한 벼 수확일과 비교하여 정량적으로 약 9일 늦게 모의하였다. 본 연구를 통해 1개월 기상예측 정보와 유효적산온도를 이용하여 남한 전역에 대해 공간적으로 연속적인 상세한(5 km) 벼 수확일 정보를 사전에 얻을 수 있는 가능성을 보았다. 예측정보의 신뢰성을 확보하고, 유효적산온도 뿐만 아니라 농업모형과 연계한다면 다양한 작목에 대한 농업정보들을 사전에 생산할 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권5호
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• pp.687-696
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• 2018

In order to develop effective emission abatement strategies for coal-fired power plants, we analyzed the shutdown effects of coal-fired power plants on $PM_{2.5}$ concentration in June by employing air quality model for the period from 2013 to 2016. WRF (Weather Research and Forecast) and CMAQ(Community Multiscale Air Quality) models were used to quantify the impact of emission reductions on the averaged $PM_{2.5}$ concentrations in June over Chungcheongnam-do area in Korea. The resultant shutdown effects showed that the averaged $PM_{2.5}$ concentration in June decreased by 1.2% in Chungcheongnam-do area and decreased by 2.3% in the area where the surface air pollution measuring stations were located. As a result of this study, it was confirmed that it is possible to analyze policy effects considering the change of meteorology and emission and it is possible to quantitatively estimate the influence at the maximum impact region by utilizing the air quality model. The results of this study are expected to be useful as a basic data for analyzing the effect of $PM_{2.5}$ concentration change according to future emission changes.

• 대기
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• 제25권4호
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• pp.669-683
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• 2015

In this study, we investigated the prediction skills of four multiple linear regression methods for monthly air temperature over South Korea. We used simulation results from four regional climate models (RegCM4, SNURCM, WRF, and YSURSM) driven by two boundary conditions (NCEP/DOE Reanalysis 2 and ERA-Interim). We selected 15 years (1989~2003) as the training period and the last 5 years (2004~2008) as validation period. The four regression methods used in this study are as follows: 1) Homogeneous Multiple linear Regression (HMR), 2) Homogeneous Multiple linear Regression constraining the regression coefficients to be nonnegative (HMR+), 3) non-homogeneous multiple linear regression (EMOS; Ensemble Model Output Statistics), 4) EMOS with positive coefficients (EMOS+). It is same method as the third method except for constraining the coefficients to be nonnegative. The four regression methods showed similar prediction skills for the monthly air temperature over South Korea. However, the prediction skills of regression methods which don't constrain regression coefficients to be nonnegative are clearly impacted by the existence of outliers. Among the four multiple linear regression methods, HMR+ and EMOS+ methods showed the best skill during the validation period. HMR+ and EMOS+ methods showed a very similar performance in terms of the MAE and RMSE. Therefore, we recommend the HMR+ as the best method because of ease of development and applications.

• 대기
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• 제26권1호
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• pp.85-95
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• 2016

In this study, we investigated the variabilities of wind speed of 850 hPa and precipitable water over the East Asia region using the NCEP Final Analysis data from December 2001 to November 2011. A large variance of wind speed was observed in northern and eastern China during the winter period. During summer, the regions of the East China Sea, the South Sea of Japan and the East Sea show large variances in the wind speed caused by an extended North Pacific High and typhoon activities. The large variances in the wind speed in the regions are shown to be correlated with the inter-annual variability of precipitable water over the inland region of windward side of the Korean Peninsula. Based on the investigation, sensitivity tests to the domain size were performed using the WRF model version 3.6 for heavy precipitation events over the Korean Peninsula for 26 and 27 July 2011. Numerical experiments of different domain sizes were set up with 5 km horizontal and 50 levels vertical resolutions for the control and the first experimental run, and 9 km horizontal for the second experimental run. We found that the major rainfalls correspond to shortwave troughs with baroclinic structure over Northeast China and extended North Pacific High. The correlation analysis between the observation and experiments for 1-h precipitation indicated that the second experiment with the largest domain had the best performance with the correlation coefficient of 0.79 due to the synoptic-scale systems such as short-wave troughs and North Pacific High.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제25권5호
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• pp.335-347
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• 2013

2008년 2월 일본 홋카이도 서해상의 발달된 저기압에 의해 생성된 폭풍파랑이 동해상 남/남서쪽으로 전파되어 한국과 일본의 동해 해안을 따라 상당한 인명 및 재산 피해를 입혔다. 본 연구는 두 파트로 구성되어 있다. 첫번째 파트에서는 연안역을 따라 상당한 피해를 입은 일본 토야마만에서의 극한 폭풍파랑을 추산하였다. 추산방법으로는 풍파의 성장발달에 중요한 요소인 바람의 강도와 계속 시간의 극한조건을 산정 후, 극한조건을 적용한 동계 온대저기압 상황을 비정역학 기상모델과 스펙트럼 파랑모델을 이용한 수치 실험을 통해 추산하였다. 추산된 토야마만 후시키 토야마에서의 극한 폭풍파랑의 유의파고 및 주기는 각각 6.78 m와 18.28 sec이다. 두 번째 파트에서는 2008년 2월 폭풍파랑으로 인해 북방파제 및 항구에 상당한 피해를 입은 토야마만 후시키항에서의 파랑-구조물 상호작용에 관한 수치실험을 수행하였다. 수치실험은 적합격자세분화 및 wet-dry법이 적용된 비선형천수방정식 모델을 이용하였다. 첫 파트에서 추산된 폭풍파랑 특성은 파랑-구조물 상호작용 수치실험에서 입사파 조건으로 사용되었다. 수치실험 결과, 후시키항의 북방파제가 폭풍파랑에 의해 파손 시, 배후의 만요우부두는 월파 및 월류에 안전하지 못 함이 파악되었다. 또한, 추산 폭풍파랑 상황 하에서 만요우부두의 현 호안시설로는 측면 호안벽으로부터의 월류에 대응하지 못 함이 파악되었다. 두 번째 수치실험결과로부터, wet-dry법이 적용된 적합격자세분화에 의해 세분화된 격자는, 계산부하를 효율적으로 유지하는 동시에, 해안선의 표현 및 해안구조물의 표현에 뛰어남을 확인하였다.