• 한국환경과학회지
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• 제16권10호
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• pp.1127-1137
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• 2007

We focused on effects on data assimilation of simulated wind fields by using upper-air observations (wind profiler and sonde data). Local Analysis Prediction System (LAPS), a type of data assimilation system, was used for wind field modeling. Five cases of simulation experiments for sensitivity analysis were performed: which are EXP0) non data assimilation, EXP1) surface data, EXP2) surface data and sonde data, EXP3) surface data and wind profiler data, EXP4) surface data, sonde data and wind profiler data. These were compared with observation data. The result showed that the effects of data assimilation with wind profiler data were found to be greater than sonde data. The delicate wind fields in complex coastal area were simulated well in EXP3. EXP3 and EXP4 using wind profiler data with vertically high resolution represented well sophisticated differences of wind speed compared with EXP1 and EXP2, this is because the effects of wind profiler data assimilation were sensitively adjusted to first guess field than those of sonde observations.

• 한국환경과학회지
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• 제19권8호
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• pp.983-999
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• 2010

Wind power energy is one of the favorable and fast growing renewable energies. It is most important for exact analysis of wind to evaluate and forecast the wind power energy. The purpose of this study is to improve the performance of numerical atmospheric model by data assimilation over a complex coastal area. The benefit of the profiler is its high temporal resolution and dense observation data at the lower troposphere. Three wind profiler sites used in this study are inhomogeneously situated near south-western coastal area of Korean Peninsula. The method of the data assimilation for using the profiler to the model simulation is the three-dimensional variational data assimilation (3DVAR). The experiment of two cases, with/without assimilation, were conducted for how to effect on model results with wind profiler data. It was found that the assimilated case shows the more reasonable results than the other case compared with vertical observation and surface Automatic Weather Station(AWS) data. Although the effect of sonde data was better than profiler at a higher altitude, the profiler data improves the model performance at lower atmosphere. Comparison with the results of 4 June and 5 June suggests that the efficiency with hourly assimilated profiler data is strongly influenced by synoptic conditions. The reduction rate of Normalized Mean Error(NME), mean bias normalized by averaged wind speed of observation, on 4 June was 28% which was larger than 13% of 5 June. In order to examine the difference in wind power energy, the wind power density(WPD) was calculated and compared.

• 한국환경과학회지
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• 제24권1호
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• pp.133-150
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• 2015

Wind profiler provides vertical profiles of three-dimensional wind vectors with high spatiotemporal resolution. The wind vectors is useful to analyze severe weather phenomena and to validate the various products from numerical weather prediction model. However, the wind measurements are not immune to ground clutter, bird, insect, and aircraft. Therefore, quality of wind vectors from wind profiler must be quantitatively evaluated prior to its application. In this study, wind vectors from UHF wind profiler at Ganwon Regional Meteorological Administration was quantitatively evaluated using 27 radiosonde measurements that were launched every two or three hours according to rainfall intensity during Intensive Observation Period (IOP) from June to July 2013. In comparison between two measurements, wind vectors from wind profiler was relatively underestimated. In addition, the accuracy and quality of wind vectors from wind profiler decrease with increasing beam height. The accuracy and quality of the wind vectors for rainy periods during IOP were higher than for the clear-air measurements. The moderate rainfall intensity lead to multi-peaks in Doppler spectrum. It results in overestimation of vertical air motion, whereas wind vectors from wind profilers shows good agreement with those from radiosonde measurements for light rainfall intensity.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권1호
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• pp.61-68
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• 2019

비기상 에코뿐만 아니라 강수와 같은 산란 효과가 큰 기상 에코는 윈드프로파일러 바람 자료의 오류를 유발한다. 강우 상황에서 윈드프로파일러의 도플러 스펙트럼에는 강우 신호와 대기 신호가 모두 첨두로 나타난다. 낙하하는 강우 입자에 의해서 강우 신호의 시선 속도가 매우 크게 나타난다. 강우에 의해 오염된 시선 속도는 수평 바람 벡터의 정확도를 낮추고 부정확한 기상 분석을 초래한다. 본 연구에서는 윈드프로파일러의 원시 데이터를 처리하는 알고리즘을 개발하였고, 강우 환경에서 도플러 스펙트럼에 대한 이중 첨두를 분리하여 강우 신호와 대기 신호를 구분하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.275-282
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• 2019

산이나 건물과 같은 지형지물에 의해 발생하는 클러터는 대기 상태와 무관한 오염된 자료로 간주된다. 클러터 신호를 줄이기 위한 기본적인 방법은 윈드프로파일러 주위에 클러터 펜스를 설치하는 것이다. 클러터 펜스가 윈드프로파일러 관측 자료에 미치는 효과를 조사하기 위해 클러터 펜스 설치 전과 후의 윈드프로파일러 바람 벡터 수집률과 바람 벡터의 정확도를 고도별로 조사하였다. 윈드프로파일러의 클러터 펜스는 자료 수집률 뿐만 아니라 자료의 품질을 향상시키는데 기여하였다.

• 통합자연과학논문집
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• 제8권3호
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• pp.221-232
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• 2015

In this study, the vertical characteristics of wind were analyzed using the horizontal wind, vertical wind, and vertical wind shear, which are generated from a wind profiler during concentrated heavy rain, and the quantitative characteristics of concentrated heavy rain were analyzed using CAPE, SWEAT, and SRH, among the stability indexes. The analysis of the horizontal wind showed that 9 cases out of 10 had a low level jet of 25 kts at altitudes lower than 1.5 km, and that the precipitation varied according to the altitude and distribution of the low-level jet. The analysis of the vertical wind showed that it ascended up to about 3 km before precipitation. The analysis of the vertical wind shear showed that it increased up to a 1 km altitude before precipitation and had a strong value near 3 km during heavy rains. In the stability index analysis, CAPE, which represents thermal buoyancy, and SRH, which represents dynamic vorticity, were used for the interpretation of the period of heavy rain. As SWEAT contains dynamic upper level wind and thermal energy, it had a high correlation coefficient with concentrated-heavy-rain analysis. Through the case studies conducted on August 12-13, 2012, it was confirmed that the interpretation of the prediction of the period of heavy rain was possible when using the intensive observation data from a wind profiler and the stability index.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권2_1호
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• pp.249-265
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• 2018

기상청은 2007년 이후로 9개의 지점에서 연직바람관측장비를 운영해오고 있다. 그 중에서 북강릉은 레윈존데와 연직바람관측장비가 동시에 관측이 수행되는 유일한 지점이다. 이 연구에서는 북강릉 지점의 연직바람관측장비 자료와 레윈존데의 바람 자료를 비교하였다. 여름철 일시적으로 관측된 레윈존데 자료를 이용한 다른 대부분의 연구들과 다르게, 이 연구에서는 약 1년 동안의 자료를 이용하여 정확도 검증을 수행하였다. 북강릉의 월별 평균 최고관측고도는 여름에 높고(7월에 4,310 m), 겨울에 낮은(12월에 2,130 m) 뚜렷한 계절 변화가 나타났다. 월평균 최고관측고도 이상 고도에서의 연직 관측률은 약 50% 이하로 낮았다. 두 자료의 비교 결과를 살펴보면, 동서 성분 풍속과 남북 성분 풍속의 Bias 절대값과 RMSE는 대부분 각각 1 m/s 이하, 2 m/s 이하로 나타났다. 그에 비해 겨울철에서는 동서 및 남북 성분 풍속의 RMSE가 2~3 m/s로 다른 계절보다 조금 더 높았다. 그러나 특정 월과 고도에서는 큰 오차가 나타났다. 이러한 오차는 1월부터 5월에 3,500~4,000 m에서 연직바람관측장비에서 관측되는 약한 바람(1 m/s 이하)과 4월에 1,500~2,500 m에서 바람의 급격한 변화와 연관되는 것으로 보여진다. 강설 사례에서의 오차는 겨울철 전체의 오차보다 작았으며, 강한 강수 사례에 대한 오차는 4 km 이상의 고도에서 3~4 m/s로 증가하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권5호
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• pp.819-826
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• 2020

기상청의 UHF 대역 윈드프로파일러 레이더는 바람의 연직 분포를 산출하는 장비로, 더 나은 성능을 위해 보정이 필요하다. 보정은 강수에 민감한 UHF 레이더의 특징을 이용하고, 레이더 사이트에서 우량계로 측정한 시간별 일련의 지상 강우 강도를 기준으로 한다. 장비 보정을 하지 않으면 청천에서도 바람 벡터에 오차가 발생할 수 있으므로, 레이더 상수 결정 방법에 따라 정기적으로 보정 작업이 수행되어야 한다. 레이더 산출 바람을 라디오존데로 관측한 바람과 비교하여, 최적의 레이더 상수가 바람의 정확도 향상에 이바지하는 것을 확인하였다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제4권3호
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• pp.198-210
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• 2010

Precise analysis of local winds for the prediction of atmospheric phenomena in the planetary boundary layer is extremely important. In this study, wind profiler data with fine time resolution and density in the lower troposphere were used to improve the performance of a numerical atmospheric model of a complex coastal area. Three-dimensional variational data assimilation (3DVAR) was used to assimilate profiler data. Two experiments were conducted to determine the effects of the profiler data on model results. First, we performed an observing system experiment. Second, we implemented a sensitivity test of data assimilation intervals to extend the advantages of the profiler to data assimilation. The lowest errors were observed when using both radio sonde and profiler data to interpret vertical and surface observation data. The sensitivity to the assimilation interval differed according to the synoptic conditions when the focus was on the surface results. The sensitivity to the weak synoptic effect was much larger than to the strong synoptic effect. The hourly-assimilated case showed the lowest root mean square error (RMSE, 1.62 m/s) and highest index of agreement (IOA, 0.82) under weak synoptic conditions, whereas the statistics in the 1, 3, and 6 hourly-assimilated cases were similar under strong synoptic conditions. This indicates that the profiler data better represent complex local circulation in the model with high time and vertical resolution, particularly when the synoptic effect is weak.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.393-398
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• 2022

윈드프로파일러 시제품의 시험 운용 기간 중 스펙트럼에 전파 간섭(RFI: Radio Frequency Interference) 오염이 발생하였다. 윈드프로파일러 spectra에 나타나는 전파 간섭 제거 알고리즘의 개발 과정과 그 결과를 조사하였고, 전파 간섭을 제거하기 위한 새로운 알고리즘을 개발하였다. 스펙트럼 폭의 임계값 0.1 m/s로 우선 필터링하고 연직 빔인지 경사 빔인지에 따라 동일한 시선속도가 연속되는 gate 수 범위를 결정하였다. 전파 간섭 오염은 비기상 신호의 필터링과 스캔을 통해 제거되었고, 개선된 스펙트럼의 시선속도로부터 산출된 바람벡터의 연속성으로 검증되었다.