A planetary boundary layer model has been modified to study the feasibility of siting the wind energy conversion systems over Jejudo island. Our objective is to demonstrate a numerical model that is simple enough to be economical in terms of computational cost and contains most of the mesoscale processes occurring in the planetary boundary layer at the same time. Simulated fields of atmospheric parameters are compared favorably with available climatological data and interpreted in terms of physical phenomena occurring.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.13
no.2
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pp.103-113
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1997
The research described in this paper was conducted to estimate the stability and heat budget in planetary boundary layer (PBL) at Kimhae. The upper air observation was carried out during period from 3 Februsry 1993 to 5 February 1993 at Kimhae. The surface observation data used the one during period from 1 April 1994 to 31 March 1995. The maximum height of inversion layer observed at Kimhae was 310 m. Destruction of the inversion was simultaneously occurred at the surface and the mid-layer (200 $\sim$ 300 m), however the origin of destruction is different each other. The surface inversion is destructed by surface heating owing to growing radiation in surface but disappearance of the mid-layer inversion is related to the upper cold air movement.
An one dimensional atmosphere-vegetation interaction model is developed to discuss of the effect of vegetation on heat flux in mesoscale planetary boundary layer. The canopy model was a coupled system of three balance equations of energy, moisture at ground surface and energy state of canopy with three independent variables of $T_f$(foliage temperature), $T_g$(ground temperature) and $q_g$(ground specific humidity). The model was verified by comparative study with OSUID(Oregon State University One Dimensional Model) proved in HYPEX-MOBHLY experiment. As the result, both vegetation and soil characteristics can be emphasized as an important factor iii the analysis of heat flux in the boundary layer. From the numerical experiments, following heat flux characteristics are clearly founded simulation. The larger shielding factor(vegetation) increase of $T_f$ while decrease $T_g$. because vegetation cut solar radiation to ground. Vegetation, the increase of roughness and resistance, increase of sensible heat flux in foliage while decrease the latent heat flux in the foliage.
Buildings in the city acts as a cause of distorted wind direction, wind speed, causing the stagnation of the air flow. In the recent trend of climate change can not but consider the temperature rise of the urbanization. This study was aimed to analyze the thermal comfort of planetary boundary layer in different artificial constructions areas which has a direct impact on urban climate, and estimating the warming phenomena. Envi-met model was used to consider the urban structure associated with urban growth in order to precisely determine the impact of the building on the city weather condition. The analyzed values of thermal comfort index were temperature, wind speed, horizontal and vertical turbulent diffusivity. In particular, analysis of the PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied) represents the human thermal comfort. In this study, by adjusting the arrangement and proportion of the top floor building in the urban it was found that the inflow of the fresh air and cooling can be derived low PPD. Vertical heat flux amount of the city caused by climate change was a factor to form a high potential temperature in the city and the accumulation of cold air does not appear near the surface. Based on this, to make the city effectively respond to climate change may require a long-term restructuring of urban spatial structure and density management.
One-dimensional thermodynamic mixed layer model to stimulate variations of meteorological variables wish the planetary boundary layer has been developed In this study. This model consists of 2 prognostic equations, which can predict the variations of potential temperature and mixing ratio and several diagnostic equations. Physics within the surface and mixed layers has been considered seperately in the model. For the variations of the model, Its result has been analysed and compared with observated data over Ole Dukyang Bay for one day, July 23, 1992. The simulated height of mixed layer is comparable to the observation and the variations of temperature and mixing ratio in the mixed layer are also reasonably simulated. Those Imply that the model responds appropriately with given boundary conditions In sprite of Its simplilfied assumptions applied to the model and insufficient boundary and Initial conditions.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.4
no.5
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pp.977-984
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2000
Atmospheric boundary layer over equatorial maritime continent was analyzed with Doppler radar. An L-band (1357.5 MHz) boundary layer radar (BLR) has been in continuous successful operation in Selpong, Indonesia(6.45, 106.7E), since November 1992. The performance of the BLR with respect to the observation height range and the wind measurement reliability has been examined on the basis of simultaneous meteorological observations. In the dry season (10-12 October 1993), we have found two types of strong echo structures appearing systematically in the equatorial planetary boundary layer with diurnal variations on clear days. The first type is the striking appearance of a strong echo layer ascending from below 300 m (in the morning) to above 3-5 km (in the afternoon), which is identified with a diurnal variation of the top of the mixing planetary boundary layer. As expected, it is higher in the Indonesian equatorial region than in midlatitudes. Another type is a layered echo appearing at 2-3 km heights from nighttime to morning, which seem to be coincident with humidity gaps. In the rainy season (20-21 February 1994), the height of the atmospheric mining was lower than that in the dry season.
Sensitivity experiments of WRF model using different planetary boundary layer (PBL) and land surface model (LSM) parameterizations are evaluated for prediction of wind fields within the surface layer. The experiments were performed with three PBL schemes (YSU, Pleim, MYJ) in combination with three land surface models (Noah, RUC, Pleim). The WRF model was conducted on a nested grid from 27-km to 1-km horizontal resolution. The simulations validated wind speed and direction at 10 m and 80 m above ground level at a 1-km spatial resolution over the South Korea. Statistical verification results indicate that Pleim and YSU PBL schemes are in good agreement with observations at 10 m above ground level, while the MYJ scheme produced predictions similar to the observed wind speed at 80 m above ground level. LSM comparisons indicate that the RUC model performs best in predicting 10-m and 80-m wind speed. It is found that MYJ (PBL) - RUC (LSM) simulations yielded the best results for wind field in the surface layer. The choice of PBL and LSM parameterization will contribute to more accurate wind predictions for air quality studies and wind power using WRF.
This paper investigates the characteristics of turbulence schemes. Turbulence closures are fundamental for modeling the atmospheric diffusion, transport and dispersion in the boundary layer. In particular, in non-homogeneous conditions, a proper description of turbulent transport in planetary boundary layer is fundamental aspect. This study is based on the Regional Atmospheric Modeling System (RAMS) and combines four different turbulence schemes to assess if the different schemes have a impact on simulation results of vertical profiles. Two of these schemes are Isotropc Deformation scheme (I.Def) and Anisotropic deformation scheme (A.Def) that are simple local scheme based on Smagorinsky scheme. The other two are Mellor-Yamada scheme (MY2.5) and Deardorff TKE scheme (D.TKE) that are more complex non-local schemes that include a prognostic equation for turbulence kinetic energy. The simulated potential temperature, wind speed and mixing ratio are compared against radiosonde observations from the study region. MY2.5 shows consistently reasonable vertical profile and closet to observation. D.TKE shows good results under relatively strong synoptic condition especially, mixing ratio simulation. Validation results show that all schemes consistently underestimated wind speed and mixing ratio but, potential temperature was somewhat overestimated.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.13
no.5
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pp.361-369
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1997
In order to investigate the abundance and transboundary fluxes of air pollutants over the Yellow Sea, airborne measurements were made aboard the SF-600 aircraft (Pan-Asia Engineering) in March, 1996. The data presented in this paper are preliminary results and airborne experiment will be carried out until 1999. The vertical profile of relevant meteorological parameters such as temperature, water vapor, wind direction and wind speed were also observed at Taean. Mixing layer height was about 1000~1100m during the flights. The SO$_2$ and NO$_{x}$ concentrations were 3~6 ppb and 5~7 ppb below 1000 m, within 1 ppb and 3~5 ppb at 1000~2000m, respectively. Backward trajectory analyses were also carried out. A mathematical method by Lelieveld et al.(1989) was used to estimate the flux of air pollutants through the planetary boundary layer of Yellow Sea area. Transboundary fluxes were calculated using the measurement results with respect to the pollutants concentration, depth of the planetary boundary layer, wind speed and wind direction. The estimated transboundary flux of SO$_2$through the western boundary of Korea was about 39~42 tons/hour.r.
Kang, Misun;Lim, Yun-Kyu;Cho, Changbum;Kim, Kyu Rang;Park, Jun Sang;Kim, Baek-Jo
Atmosphere
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v.26
no.4
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pp.673-686
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2016
Understanding limitation of simulation for Planetary Boundary Layer (PBL) height in mesoscale meteorological model is important for accurate meteorological variable and diffusion of air pollution. This study examined the accuracy for simulated PBL heights using two different PBL schemes (MYJ, YSU) in Weather Research and Forecasting (WRF) model during the radiosonde observation period. The simulated PBL height were verified using atmospheric sounding data obtained from radiosonde observations that were conducted during 5 months from August to December 2014 over the Gumi weir in Nakdong river. Four Dimensional Data Assimilation (FDDA) using radiosonde observation data were conducted to reduce error of PBL height in WRF model. The assessment result of PBL height showed that RMSE with YSU scheme were lower than that with MYJ scheme in the day and night time, respectively. Especially, the WRF model with YSU scheme produced lower PBL height than with the MYJ scheme during night time. The YSU scheme showed lower RMSE than the MYJ scheme on sunny, cloudy and rainy day, too. The experiment result of FDDA showed that PBL height error were reduced by FDDA and PBL height at the nudging coefficient of $3.0{\times}10^{-1}$ (YSU_FDDA_2) were similar to observation compared to the nudging coefficient of $3.0{\times}10^{-4}$ (YSU_FDDA_1).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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