• 제목/요약/키워드: Weather Research and Forecasting (WRF) model

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연안지역 지형적 특성에 따른 윈드프로파일러 자료의 자료동화 효과 분석 (The Application of Wind Profiler Data and Its Effects on Wind Distributions in Two Different Coastal Areas)

  • 정주희;노소영;송상근;김유근
    • 한국환경과학회지
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    • 제19권6호
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    • pp.689-701
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    • 2010
  • The effects of high-resolution wind profiler (HWP) data on the wind distributions were evaluated in two different coastal areas during the study period (23-26 August, 2007), indicating weak-gradient flows. The analysis was performed using the Weather Research and Forecasting (WRF) model coupled with a three-dimensional variational (3DVAR) data assimilation system. For the comparison purpose, two coastal regions were selected as: a southwestern coastal (SWC) region characterized by a complex shoreline and a eastern coastal (EC) region surrounding a simple coastline and high mountains. The influence of data assimilation using the HWP data on the wind distributions in the SWC region was moderately higher than that of the EC region. In comparison between the wind speed and direction in the two coastal areas, the application of the HWP data contributed to improvement of the wind direction distribution in the SWC region and the wind strength in the EC region, respectively. This study suggests that the application of the HWP data exerts a large impact on the change in wind distributions over the sea and thus can contribute to the solution to lack of satellite and buoy data with their observational uncertainty.

지형 강제력과 하층제트 변화가 한반도 남동 지역 국지 강수에 미치는 영향 분석 연구 (Impact of Topographic Forcing and Variation of Lower-level Jet on Local Precipitation in Southeast Region of Korean Peninsula)

  • 채다은;김은지;김지선;이순환
    • 한국환경과학회지
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    • 제29권1호
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    • pp.1-13
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    • 2020
  • Recently, a heavy rainfall with high spatial variation occurred frequently in the Korean Peninsula. The meteorological event that occurred in Busan on 3 May 2016 is characterized by heavy rain in a limited area. In order to clarify the reason of large spatial variation associated with mountain height and location of low level jet, several numerical experiments were carried out using the dynamic meteorological Weather Research and Forecasting (WRF) model. In this case study, the raised topography of Mount Geumjeong increased a barrier effect and air uplifting due to topographic forcing on the windward side. As a result, wind speed reduced and precipitation increased. In contrast, on the downwind side, the wind speed was slightly faster and since the total amount of water vapor is limited, the precipitation on the downwind side reduced. Numerical experiments on shifting the location of the lower jet demonstrated that if the lower jet is close to the mountain, its core becomes higher due to the effect of friction. Additionally, the water vapor convergence around the mountain increased and eventually the precipitation also increased in the area near the mountain. Hence, the location information of the lower jet is an important factor for accurately predicting precipitation.

선행 태풍의 해수 냉각에 의한 해수면 온도 경도가 후행 태풍의 진로에 미치는 영향: 볼라벤(1215)과 덴빈(1214) (Effect of Sea Surface Temperature Gradient Induced by the Previous Typhoon's Cold Wake on the Track of the Following Typhoon: Bolaven (1215) and Tembin (1214))

  • 문민철;최유미;하경자
    • 대기
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    • 제26권4호
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    • pp.635-647
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    • 2016
  • The effects of sea surface temperature (SST) gradient induced by the previous typhoon on the following typhoon motion over East Asia have been investigated using Weather Research and Forecasting (WRF) model for the previous Typhoon Bolaven (1215) and following Typhoon Tembin (1214). It was observed that Typhoon Bolaven remarkably reduced SST by about $7^{\circ}C$ at Yellow Sea buoy (YSbuoy). Using the WRF experiments for the imposed cold wake over West of Tembin (WT) and over East of Tembin (ET), this study demonstrates that the effects of eastward SST gradient including cold wake over WT is much significant rather than that over ET in relation to unexpected Tembin's eastward deflection. This difference between two experiments is attributed to the fact that cold wake over WT increases the magnitude of SST gradient under the eastward SST gradient around East Asia and the resultant asymmetric flow deflects Typhoon Tembin eastward, which is mainly due to the different atmospheric response to the SST forcing between ET and WT. Therefore, it implies that the enhanced eastward SST gradient over East Asia results in larger typhoon deflection toward the region of warmer SST according to the location of the cold wake effect. This result can contribute to the improvement of track prediction for typhoons influencing the Korean Peninsula

Mechanism Study of Tropical Cyclone Impact on East Asian Subtropical Upper-Level Jet: a Numerical Case Investigation

  • Chen, Xian;Zhong, Zhong;Lu, Wei
    • Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences
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    • 제54권4호
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    • pp.575-585
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    • 2018
  • In the case study of this paper, sensitivity experiments are carried out using the mesoscale non-hydrostatic Weather Research and Forecasting (WRF) model to investigate the impact of tropical cyclone (TC) Soudelor (2003) on the East Asian subtropical upper-level jet (EASJ) before TC Soudelor transformed into an extratropical cyclone. The physical mechanism for changes in the EASJ intensity and position caused by TC Soudelor is explored. Results indicate that TC Soudelor would warm the air in the middle and upper troposphere over the Japan Sea and the adjacent areas through stimulating northward propagating teleconnection pattern as well as releasing large amounts of latent heat, which led to increase (decrease) the meridional air temperature gradient to the south (north) below the EASJ axis. As a result, the geopotential height abnormally increased in the upper troposphere, resulting in an anomalous anticyclonic circulation belt along the EASJ axis. Correspondingly, the westerly winds to the north (south) of the EASJ axis intensified (weakened) and the EASJ axis shifted northward by one degree. The case study also suggests that before the extratropical cyclone transition of TC Soudelor, the TC activities had exerted significant impacts on the EASJ through thermodynamic processes.

WRF-Chem 모델을 활용하여 장마 기간 황해에서 발달하는 한랭운과 에어로졸 미세물리 과정 분석: 2017년 7월 15일 사례 (Cold Cloud Genesis and Microphysical Dynamics in the Yellow Sea using WRF-Chem Model: A Case Study of the July 15, 2017 Event)

  • 이범중;조재희;김학성
    • 한국지구과학회지
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    • 제44권6호
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    • pp.578-593
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    • 2023
  • 2017년 7월 15일 서울과 수도권에 집중호우를 발생시킨 깊은 대류운과 강수 발달에 대한 종관 기상 메커니즘을 규명하고 중국 동부지역으로부터의 PM2.5 에어로졸의 간접효과를 WRF-Chem 실험을 통해 분석하였다. WRF-Chem 모델에 에어로졸과 복사의 피드백, 구름 화학 과정, 습식 세정을 모두 포함한 ARI (Aerosol Radiation Interaction) 실험과 에어로졸과 복사의 피드백을 제외하고 구름 화학 과정, 습식 세정만을 포함한 ACR (Aerosol Cloud Radiation interaction) 실험 결과의 차이로부터 PM2.5 에어로졸 간접효과를 산출하였다. 2017년 7월 15일 새벽에 황해와 한반도에서는 동아시아 대륙에서 저기압-북서 태평양의 고기압 분포로 인해 중국 남동 지역과 동중국해로부터 덥고 습한 기류가 수렴하고 있었다. 이러한 황해의 종관 기상에 의해 발달하는 대류운은 높이 12 km 이상이며 고체 수상체를 형성하고 있었는데, 이는 주로 대륙 위에서 발달하는 한랭운(많은 빙정을 형성하며 운정고도가 8 km 이상)의 특성을 나타내고 있었다. 특히, WRF-Chem 모델 실험을 통해 중국 동부지역으로부터 확산하는 PM2.5 에어로졸이 구름물 형성에 5.7%, 고체 수상체 형성에 10.4%, 그리고 액체 수상체 형성에 10.8%로 대류운이 한랭운으로 발달하는 데 기여하고 있었다. 본 연구는 황해 위에서 깊은 대류운이 발달하는 과정에 대한 기상적 메커니즘과 더불어 중국 동부지역으로부터 에어로졸에 의한 간접효과의 영향을 제시하였다.

WRF-Chem 모델을 활용한 동아시아의 인위적 배출량 변동에 따른 한국 미세 먼지 장거리 수송 기여도 분석 (Analysis of the Long-Range Transport Contribution to PM10 in Korea Based on the Variations of Anthropogenic Emissions in East Asia using WRF-Chem)

  • 이혜진;조재희
    • 한국지구과학회지
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    • 제43권2호
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    • pp.283-302
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    • 2022
  • 2020년 1월 23일 이후 중국에서 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19)으로 인한 봉쇄 조치가 전국으로 확대되고 있었다. 그러나, 한국에서는 2020년 2월 1-2일에 PM10 질량농도 일평균 최대 88-98 ㎍ m-3의 고농도 연무가 발생하였다. 이 기간에 동아시아 지역은 850 hPa 기온 아노말리가 양(+), 동서류 아노말리는 음(-)으로 온난하고 정체적인 기단의 영향을 받고 있었다. 동아시아 지역의 인위적 배출량 감소에 따른 한국의 PM10 장거리 수송의 영향을 분석하기 위하여 WRF-Chem을 활용하였다. WRF-Chem에 인위적 배출량을 변화 없이 적용한 BASE와 인위적 배출량을 50%로 감소시켜 적용한 CTL의 PM10을 한국의 지상 측정값과 민감도 분석을 수행하였다. CTL에서 PM10의 IOA는 0.71로 BASE의 0.67보다 높게 나타났다. 이것은 중국의 COVID-19 봉쇄 조치로 인해 인위적 배출량이 감소한 것으로 분석된다. 또한, 한국 이외의 지역 배출량을 0으로 설정한 BASE_ZEOK와 CTL_ZEOK를 모의하여 BASE와 CTL에서의 장거리 수송 기여도의 변동을 분석하였다. CTL은 BASE와 비교하여 배출량이 50%로 감소하였지만 PM10 장거리 수송 기여도는 10-20% 감소한 것으로 나타났다. 동아시아 지역의 배출량 감소에 따라 풍하측 한국의 PM10 장거리 수송 기여도 변동이 선형적으로 반응하지 않는 것은 종관 기상 변동이 영향을 주는 것으로 보인다. 2월 1-2일 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 CTL에서 PM10 에어로졸 성분의 장거리 수송 기여도는 기타 무기물이 80-90%로 가장 높았고, 질산염은 30-60%, 황산염은 0-20%, 암모늄은 30-60%를 나타내고 있었다. 중국의 봉쇄 조치로 인하여 교통 및 물류 수송이 감소하면서 2차 에어로졸이 감소한 것으로 보인다.

한반도 산악 지역의 지형분산 스펙트럼과 중규모 수치모의에서의 효과 분석 (The Analysis of Terrain Height Variance Spectra over the Korean Mountain Region and Its Impact on Mesoscale Model Simulation)

  • 안광득;이용희;장동언;조천호
    • 대기
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    • 제16권4호
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    • pp.359-370
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    • 2006
  • Terrain height variance spectra for the Korean mountain region are calculated in order to determine an adequate grid size required to resolve terrain forcing on mesoscale model simulation. One-dimensional spectral analysis is applied to specifically the central-eastern part of the Korean mountain region, where topographical-scale forcing has an important effect on mesoscale atmospheric flow. It is found that the terrain height variance spectra in this mountain region has a wavelength dependence with the power law exponents of 1.5 at the wavelength near 30 km, but this dependence is steeply changed to 2.5 at the wavelength less than 30 km. For the adequate horizontal grid size selection on mesoscale simulation two-dimensional terrain height spectral analysis is also performed. There is no directionality within 50% of spectral energy region, so one-dimensional spectral analysis can be reasonably applied to the Korea Peninsula. According to the spectral analysis of terrain height variance, the finer grid size which is higher than 6 km is required to resolve a 90% of terrain variance in this region. Numerical simulation using WRF (Weather Research and Forecasting Model) was performed to evaluate the effect of different terrain resolution in accordance with the result of spectral analysis. The simulated results were quantitatively compared to observations and there was a significant improvement in the wind prediction across the mountain region as the grid space decreased from 18 km to 2 km. The results will provide useful guidance of grid size selection on mesoscale topographical simulation over the Korean mountain region.

Haines Index를 이용한 동아시아 지역 산불 확산 위험도 변화와 지표-대기 상호관계와의 연관성 연구 (Future Changes of Wildfire Danger Variability and Their Relationship with Land and Atmospheric Interactions over East Asia Using Haines Index)

  • 이미나;홍승범;박선기
    • 대기
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    • 제23권2호
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    • pp.131-141
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    • 2013
  • Many studies have related the recent variations of wildfire regime such as the increasing number of occurrances, their patterns and timing changes, and the severity of their extreme cases with global warming. However, there are only a few numbers of wildfire studies to assess how the future wildfire regime will change in the interactions between land and atmosphere with climate change especially over East Asia. This study was performed to estimate the future changing aspect of wildfire danger with global warming, using Haines Index (HI). Calculated from atmospheric instability and dryness, HI is the potential of an existing fire to become a dangerous wildfire. Using the Weather Research and Forecasting (WRF) model, two separated 5-year simulations of current (1995~1999) and far future (2095~2099) were performed and analyzed. Community Climate System Model 3 (CCSM3) model outputs were utilized for the model inputs for the past and future over East Asia; future prediction was driven under the IPCC A1B scenario. The results indicate changes of the wildfire danger regime, showing overall decreasing the wildfire danger in the future but intensified regional deviations between north and south. The overall changes of the wildfire regime seems to stem from atmospheric dryness which is sensitive to soil moisture variation. In some locations, the future wildfire danger overall decreases in summer but increases in winter or fall when the actual fire occurrence are generally peaked especially in South China.

인천항의 선박오염원에서 배출된 대기오염물질의 확산 (Dispersion of Air Pollutants from Ship Based Sources in Incheon Port)

  • 김광호;권병혁;김민성;이돈출
    • 해양환경안전학회지
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    • 제23권5호
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    • pp.488-496
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    • 2017
  • 선박의 오염물질 배출에 대한 규제는 최근 IMO/MEPC(국제해사기구/해양환경보호위원회)를 통해서 진행 중이다. 선박오염원에서 배출된 오염물질은 국지적인 요인에 의해서 연안지역을 비롯하여 육지로 확산될 수 있다. 인천과 같이 선박 배출 오염물질에 노출되어 있는 항구 도시에서 선박오염원 조절은 연안지역의 대기질 관리정책을 효율적으로 고안하기 위해서 반드시 필요하다. 연안지역의 대기오염물질 중 선박에 의한 NOx와 SOx의 농도는 전체 NOx와 SOx 농도의 각각 14 %와 10 %를 차지한다(NIER, 2008). 연안도시지역의 대기질은 국지적인 순환에 의존하는 오염물질의 확산 경향과 선박의 수에 영향을 받는다. 선박오염원으로부터 배출된 오염물질의 확산을 WRF(Weather Research and Forecasting model)의 기상장을 기초로 CALPUFF(California Puff model)를 사용하여 분석하였다. 그리고 연안도시지역의 대기확산모델은 정박한 선박과 입 출항하는 선박으로 나누어 각각 점오염원과 선오염원으로 구분하여 모의하였다. 선박척수 82~84척을 기준으로 NOx의 총 평균 배출량은 입 출항시 각각 6.2 g/s, 6.8 g/s이었고, SOx의 총 평균 배출량은 입 출항시 각각 3.6 g/s, 5.1 g/s 이었다. 정박 중인 선박의 NOx와 SOx에 대한 총 평균 배출량은 각각 0.77 g/s, 1.93 g/s이었다. 육풍의 영향으로 인하여 인천항으로부터 내륙으로 진행되는 오염물질의 수송이 억제되었고, 내륙의 SOx와 NOx 농도가 일시적으로 감소하는 원인이 되었다. 해풍에 의해 NOx와 SOx가 내륙으로 확산되었고, 내륙의 NOx와 SOx의 농도가 점차 증가하였다. 인천항과 인접한 지역의 오염물질의 농도는 해륙풍의 영향보다 인천항에 정박 중인 선박오염원에 의한 영향이 더욱 크게 반영되었다. 본 연구는 연안도시지역의 대기질 정책고안과 배출기준을 정하는 것에 유용할 것으로 기대된다.

Numerical Simulation of Extreme Air Pollution by Fine Particulate Matter in China in Winter 2013

  • Shimadera, Hikari;Hayami, Hiroshi;Ohara, Toshimasa;Morino, Yu;Takami, Akinori;Irei, Satoshi
    • Asian Journal of Atmospheric Environment
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    • 제8권1호
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    • pp.25-34
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    • 2014
  • In winter 2013, extreme air pollution by fine particulate matter ($PM_{2.5}$) in China attracted much public attention. In order to simulate the $PM_{2.5}$ pollution, the Community Multiscale Air Quality model driven by the Weather Research and Forecasting model was applied to East Asia in a period from 1 January 2013 to 5 February 2013. The model generally reproduced $PM_{2.5}$ concentration in China with emission data in the year 2006. Therefore, the extreme $PM_{2.5}$ pollution seems to be mainly attributed to meteorological (weak wind and stable) conditions rather than emission increases in the past several years. The model well simulated temporal and spatial variations in $PM_{2.5}$ concentrations in Japan as well as China, indicating that the model well captured characteristics of the $PM_{2.5}$ pollutions in both areas on the windward and leeward sides in East Asia in the study period. In addition, contribution rates of four anthropogenic emission sectors (power generation, industrial, residential and transportation) in China to $PM_{2.5}$ concentration were estimated by conducting zero-out emission sensitivity runs. Among the four sectors, the residential sector had the highest contribution to $PM_{2.5}$ concentration. Therefore, the extreme $PM_{2.5}$ pollution may be also attributed to large emissions from combustion for heating in cold regions in China.