• 제목/요약/키워드: Wind profiler data

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고층기상관측자료를 이용한 바람장 개선 효과 연구 (The Effects of Data Assimilation on Simulated Wind Fields Using Upper-Air Observations)

  • 정주희;권지혜;김유근
    • 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.

비균질 자료의 변분자료동화를 적용한 남서해안 풍력자원평가 및 예측에 관한 수치연구 (Numerical Study on Wind Resources and Forecast Around Coastal Area Applying Inhomogeneous Data to Variational Data Assimilation)

  • 박순영;이화운;김동혁;이순환
    • 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.

UHF 레이더의 자료 품질에 미치는 클러터 펜스 효과 (Clutter Fence Effect on Data Quality of Ultra High Frequency Radar)

  • 조원기;권병혁;윤홍주
    • 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.

UHF 윈드프로파일러 원시 자료의 이중 스펙트럼 첨두 분리 (Partitioning Bimodal Spectrum Peak in Raw Data of UHF Wind Profiler)

  • 조원기;권병혁;윤홍주
    • 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.

Impact of Wind Profiler Data Assimilation on Wind Field Assessment over Coastal Areas

  • Park, Soon-Young;Lee, Hwa-Woon;Lee, Soon-Hwan;Kim, Dong-Hyeok
    • 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.

A Case Study on Heavy Rainfall Using a Wind Profiler and the Stability Index

  • Hong, Jongsu;Jeon, Junhang;Ryu, Chansu
    • 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.

윈드프로파일러의 평균모멘트 값을 이용한 도플러 파워 스펙트럼 및 시계열 원시신호 시뮬레이션기법 개발 (Development of Simulation Method of Doppler Power Spectrum and Raw Time Series Signal Using Average Moments of Radar Wind Profiler)

  • 이상윤;이규원
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제15권6호
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    • pp.1037-1044
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    • 2020
  • 윈드프로파일러(RWP, radar wind profiler)는 기상 상태와 관계없이 시공간 분해능이 높은 바람장 자료를 제공하며 생산된 바람의 정확도나 품질에 대한 검증이 필수적이다. 기존 정확도 검증 방식은 레윈존데와의 동시 관측을 통해 윈드프로파일러에서 생성된 바람 벡터를 기준 자료로 활용하는 것이다. 본 연구에서는 평균 모멘트 자료로부터 스펙트럼과 원시 시계열 자료를 시뮬레이션하는 알고리즘을 통해 윈드프로파일러의 신호처리 알고리즘을 단계별로 검증하는 방안을 제시하고, LAP-3000의 원시 자료와의 비교를 통해 해당 알고리즘의 가능성을 확인하였다. 기상 신호의 밀도 함수를 모멘트값을 인자로 하는 왜곡된 정규 분포의 밀도 함수로 가정하여 생성하였고, 난수를 통해 시뮬레이션 스펙트럼을 생성하였다. 또한, 난수 위상과 역 이산푸리에 변환으로 간섭 평균된 시뮬레이션 원시 시계열 자료를 생성하고 최종적으로 디리클레 분포(Dirichlet distribution)를 통해 간섭 평균 전 단계의 원시 시계열 자료를 생성하였다.

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.

북강릉 지점의 연직바람관측장비 바람자료와 레윈존데 자료의 비교 (Comparison of Wind Profiler Wind Measurements with Rawinsonde Data at Bukgangneung)

  • 권주형;권태영
    • 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.

Adaptive Gaussian Model Based Ground Clutter Mitigation Method for Wind Profiler

  • Lim, Sanghun;Allabakash, Shaik;Jang, Bong-Joo
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제22권12호
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    • pp.1396-1403
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    • 2019
  • The radar wind profiler data contaminates with various non-atmospheric components that produce errors in moments and wind velocity estimations. This study implemented an adaptive Gaussian model to detect and remove the clutter from the radar return. This model includes DC filtering, ground clutter recognition, Gaussian fitting, and cost function to mitigate the clutter component. The adaptive model tested for the various types of clutter components and found that it is effective in clutter removal process. It is also applied for the both time series and spectrum datasets. The moments estimated using this method are compared with those derived using conventional DC-filtering clutter removal method. The comparisons show that the proposed method effectively removes the clutter and produce reliable moments.