• 한국환경과학회지
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• 제20권2호
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• pp.275-289
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• 2011

In order to clarify the relation between sea breeze penetration and Planetary Boundary Layer development in southeastern part of the Korean Peninsula, several numerical assessments were carried out using atmospheric numerical model WRF(Weather Research and Forecasting). Compared with onset time of sea breeze at eastern coast area(Uljin), the time at southern coast region(Masan) with complex costal line tend to delay for several hours. The penetration patterns of sea breeze between two coastal regions are some different due to the shape of their coastal line and back ground topography. Intensified valley wind due to high topography of lee side of Uljin can help penetration of sea breeze at early time. So penetration of sea breeze at early time often prevent PBL to develop at Uljin and lower PBL height last for a day time. But because of late penetration of sea breeze at Masna, PBL Height dramatically decrease after 1500LST. The distribution of front genesis function based on the heat and momentum variation are explained obviously the sea breeze penetration patterns and agreed well with the PBL height distribution.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제9권4호
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• pp.259-271
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• 2015

This study conducted analyses on biogenic volatile organic compounds (BVOC) emission sources contributing to urban ozone ($O_3$) concentration in Osaka Prefecture, Japan in summer 2010 by using the Weather Research and Forecasting model (WRF) version 3.5.1 and the Community Multiscale Air Quality model (CMAQ) version 5.0.1. This prefecture is characterized by highly urbanized area with small forest area. The contributions of source regions surrounding Osaka were estimated by comparing the baseline case and zero-out cases for BVOC emissions from each source region. The zero-out emission runs showed that the BVOC emissions substantially contributed to urban $O_3$ concentration in Osaka (10.3 ppb: 15.9% of mean daily maximum 1-h $O_3$ concentration) with day-by-day variations of contributing source regions, which were qualitatively explained by backward trajectory analyses. Although $O_3$ concentrations were especially high on 23 July and 2 August 2010, the contribution of BVOC on 23 July (35.4 ppb: 25.6% of daily maximum $O_3$) was much larger than that on 2 August (20.9 ppb: 14.2% of daily maximum $O_3$). To investigate this difference, additional zero-out cases for anthropogenic VOC (AVOC) emissions from Osaka and for VOC emissions on the target days were performed. On 23 July, the urban $O_3$ concentration in Osaka was dominantly increased by the transport from the northwestern region outside Osaka with large contribution of $O_3$ that was produced through BVOC reactions by the day before and was retained over the nocturnal boundary layer. On 2 August, the concentration was dominantly increased by the local photochemical production inside Osaka under weak wind condition with the particularly large contribution of AVOC emitted from Osaka on the day.

• 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.

• 한국환경과학회지
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• 제21권9호
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• pp.1097-1113
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• 2012

Ozone is the secondary photochemical pollutant formed from ozone precursor such as nitrogen dioxide and non-methane volatile organic compounds(VOCs). The ambient concentration of ozone depends on several factors: sunshine intensity, atmospheric convection, the height of the thermal inversion layer, concentrations of nitrogen oxides and VOCs. Busan is located in the southeast coastal area of Korea so the ozone concentration of Busan is mainly affected from the meteorological variables related to the sea such as sea breeze. In this study the ozone concentrations of Busan in 2008~2010 were used to analyse the cause of the regional ozone difference in eastern area of Busan. The average ozone concentration of Youngsuri was highest in Busan however the average ozone concentration of Gijang was equal to the average ozone concentration of Busan in 2008~2010. The two sites are located in eastern area of Busan but the distance of two sites is only 9km. To find the reason for the difference of ozone concentration between Youngsuri and Gijang, the meteorological variables in two sites were analyzed. For the analysis of meteorological variables the atmospheric numerical model WRF(Weather Research and Forecasting) was used at the day of the maximum and minimum difference in the ozone concentration at the two sites. As a result of analysis, when the boundary layer height was lower and the sea breeze was weaker in Youngsuri, the ozone concentration of Youngsuri was high. Furthermore when the sea breeze blew from the south in the eastern area of Busan, the sea breeze at Youngsuri turned into the southeast and the intensity of sea breeze was weaker because of the mountain in the southern region of Youngsuri. In that case, the difference of ozone concentration between Youngsuri and Gijang was considerable.

• 대기
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• 제26권4호
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• pp.617-633
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• 2016

Jangbogo station is located in Terra Nova Bay over the East Antarctica, which is often affected by individual storms moving along nearby storm tracks and a katabatic flow from the continental interior towards the coast. A numerical simulation for two strong wind events of maximum instantaneous wind speed ($41.17m\;s^{-1}$) and daily mean wind speed ($23.92m\;s^{-1}$) at Jangbogo station are conducted using the polar-optimized version of Weather Research and Forecasting model (Polar WRF). Verifying model results from 3 km grid resolution simulation against AWS observation at Jangbogo station, the case of maximum instantaneous wind speed is relatively simulated well with high skill in wind with a bias of $-3.3m\;s^{-1}$ and standard deviation of $5.4m\;s^{-1}$. The case of maximum daily mean wind speed showed comparatively lower accuracy for the simulation of wind speed with a bias of -7.0 m/s and standard deviation of $8.6m\;s^{-1}$. From the analysis, it is revealed that the each case has different origins for strong wind. The highest maximum instantaneous wind case is caused by the approach of the strong synoptic low pressure system moving toward Terra Nova Bay from North and the other daily wind maximum speed case is mainly caused by the katabatic flow from the interiors of Terra Nova Bay towards the coast. Our evaluation suggests that the Polar WRF can be used as a useful dynamic downscaling tool for the simulation and investigation of high wind events at Jangbogo station. However, additional efforts in utilizing the high resolution terrain is required to reduce the simulation error of high wind mainly caused by katabatic flow, which is received a lot of influence of the surrounding terrain.

• 한국지구과학회지
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• 제34권3호
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• pp.209-223
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• 2013

이 연구의 목적은 한반도에서 $CH_4$ 농도의 수치모의 검증을 통하여 $CH_4$ 배출원의 기여 농도를 추정하는 것이고, 이 수치모의에 사용된 $CH_4$ 배출량을 상자모델로부터 추정된 $CH_4$ 배출량과 비교하는 것이다. 한반도에서 2010년 4월 1일부터 8월 22일까지 $CH_4$의 평균 농도를 추정하기 위해 WRF-CMAQ 모델이 사용되었다. 모델에서 $CH_4$ 배출량은 전지구 배출량인 EDGAR와 한국에서의 온실기체 배출량인 GHG-CAPSS로부터 인위적 배출 인벤토리와 전지구 자연적 인벤토리인 MEGAN이 적용되었다. 이들 $CH_4$ 배출량은 안면도 및 울릉도에서 측정된 $CH_4$ 농도와 모델링 농도 자료를 비교함으로써 검증되었다. 울릉도에서 국내 배출원으로부터 추정된 $CH_4$의 기여 농도는 약 20%로 나타났고, 이것은 한반도 내 농장(8%), 에너지 기여 및 산업공정(6%), 일반폐기물(5%), 생체 및 토지이용(1%) 등 $CH_4$ 배출원으로부터 기원하였다. 그리고 중국으로부터 수송된 $CH_4$의 기여 농도는 약 9%였고, 나머지 배경농도는 약 70%로 나타났다. 박스모델로 추정된 $CH_4$ 배출량은 WRF-CMAQ 모델에서 사용한 $CH_4$ 배출량과 유의미한 결과를 얻었다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.77-90
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• 2022

최근 동아시아 지역에서 인위적 배출량의 감소에도 불구하고, 봄철에 한국에서는 잦은 연무 사례가 발생하고 있다. 북동 태평양에서 자주 발생하는 대기 블로킹은 지구 규모 대기 변동과 동아시아 지역의 서풍 기류를 정체시키기도 한다. 2019년 3월 동아시아 지역의 온난하고 정체적인 종관 기상 특성이 알래스카 대기 블로킹이 발생한 6-7일 후에 일어나고 있었다. 특히, 2019년 3월 18-24일에 발생한 알래스카 대기 블로킹은 3월 25-28일 동안 한국에서 일평균 미세먼지(particulate matter; PM₁₀) 질량농도가 50 ㎍ m^-3을 넘는 고농도 PM₁₀ 연무 사례가 발생하는 데 영향을 미치고 있었다. 한편, WRF-Chem 모델을 활용하여 한국의 고농도 PM₁₀ 연무 사례에 대한 인위적 배출의 장거리 수송 기여도는 30-40%를 나타내고 있었다. PM₁₀ 에어로졸 구성 성분인 황산염, 질산염, 암모늄, 블랙 카본, 유기 탄소, 기타 무기물의 장거리 수송 기여도는 각각 10-15, 20-25, 5-10, 5-10, 5-10, 15-20%를 나타내었다. 질소 산화물이 온난하고 정체적인 대기에서 암모늄과의 광화학 반응으로 형성된 질산암모늄은 한국의 고농도 PM₁₀ 연무 사례에 대한 장거리 수송 기여도가 PM₁₀ 에어로졸 중 가장 큰 비중을 나타내고 있었다.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• 제48권1호
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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.

• 한국농림기상학회지
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• 제12권1호
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• pp.1-10
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• 2010

본 연구에서는 기상예측 모형을 이용하여 상세한 농업기후지수를 모사하고자 하였다. 이를 위해서 NCEP/NCAR 재분석 자료를 지역기후모형인 WRF의 초기 및 경계조건으로 하여 2002년 3월부터 7년간 상세한 기후 자료를 생산하고, 이렇게 구한 기후 자료를 통계적 보정을 거쳐 계통적 오차를 제거함으로써 그 기간의 기후를 재현하였으며 이를 이용하여 상세한 농업기후지수로 생산하였다. 수치 실험을 통해 생산된 상세 지역기후자료는 대순환 모형이 모사할 수 없는 남한의 복잡한 지형적 구조와 전체적인 관측 공간 패턴을 모사하였다. 통계적 보정은 모형결과가 관측에 비해 과소모사 되던 경향을 제거함으로써 보다 상세하고 관측에 가까운 시 공적 기후자료의 생산을 가능하게 하였다. 이렇게 모사된 기후 자료를 이용하여 식물온도 출 현초일, 작물온도 출현초일, 벼 이앙기의 저온 출현율, 종상일 등의 농업기후지수들에 대한 상세한 분포를 생산하였다. 보정 전 모형 결과에서는 계통적 오차인 모형의 기온 과소모사 경향에 의해 전반적인 유효온도와 종상일이 늦게 출현하였으며, 저온 출현율의 빈도가 높게 나타났다. 보정 후 모형 결과에서는 계통적 오차의 보정에 의해 유효온도 $10^{\circ}C$ 출현일을 제외한 유효 온도 출현일과 종상일이 앞당겨졌으며, 저온 출현일 빈도가 감소하였다. 보정 후 모형 결과에서 유도된 유 효온도 $10^{\circ}C$ 출현일은 보정 전 모형결과보다 3일 늦게 모사되고 있으나 보정 전 모형 결과에서 모사하지 못한 지역적 특징을 모사하고 있어 국지적으로 나타나는 작물온도 출현초일의 세부적인 패턴을 이해하는데 유용한 결과라고 판단된다. 모형의 결과로 유도된 농업기후지수는 복잡한 지역적 편차를 가지면서 정량적 정성적으로 관측에서 유도한 결과와 유사하게 나타났다. 반면 통계적 보정을 적용하여도 중부 논농사 지대의 작물온도 출현초일은 여전히 잘 모사되지 못하고 있는데 이는 모형의 결과가 계통적 오차 이외에도 또 다른 불확실성에 의한 문제를 내제하고 있음을 보여주는 결과이다. 향후 물리적 모수화 과정의 개선, 역학적 규모축소방법의 최적화 그리고 통계적 보정 방법의 다양한 적용을 통해 보다 향상된 농업기후지수를 생산할 수 있을 것으로 판단된다. 이러한 실험 결과는 농업 경영자들에게 상세 농업기후지수 분포의 이해를 도와줄 뿐만 아니라 본 연구의 실험 방식이 농업 예측에 활용될 경우 장기 예측 및 기후변화에 따른 예측을 위한 정보에 긴요하게 사용될 수 있을 것으로 생각된다.

• 대기
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• 제18권4호
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• pp.339-354
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• 2008

A numerical simulation of a heavy snowfall event that occurred 13 January 2008 along the Yeongdong coastal area, was performed using WRF (Weather Research and Forecasting) in order to reveal mesoscale structures and to construct a conceptual model showing the meteorological background that caused the large difference in snowfall amounts between the Yeongdong mountain area and the Yeongdong coastal area. The simulation results matched well with various observations such as corresponding 12h-accumulated observed precipitation, surface wind obscrvation, radar echoes, and satellite infrared images. The simulation and the observations showed that the scale of the event was of meso - $\beta$ and meso - $\gamma$ scale. The simulation represented well the mesoscale process causing the large difference in snowfall amounts in the two areas. First, wind flow was kept, to a certain extent, from crossing the mountains due to the blocking effect of the low Froude number (~1). The northeast flow over the adjaccnt sea tumcd northwest as it approachcd the mountains, where it was trapped, allowing so-called cold air damming. Second, a strong convergence area formed where the cold northwest flow along the Yeongdong coastal area and the relatively warm and moist northeast flow advecting toward the coast met, supporting the fonllation of a coastal front. Thus, the vertical motion was strongest over the front located near the coast, leading to the heavy snowfall there rather than in the remote mountain area.