In the elementary school science curriculum, wind is one of the most important concept. In particular, land and sea breeze has been a key example to deliver how wind is driven, and thus its model experiments have been used to help students understand causes of wind. Here we compare causes and explanations for wind and land and sea breeze between textbooks in colleges and elementary schools to examine any potential improvement for the contents. In addition, we conducted survey to examine how pre-service teachers understand land and sea breeze, and convection box experiment used in elementary school textbooks is useful to understand land and sea breeze. Based on the comparison, we find that college level textbook explains the cause of wind as atmospheric pressure difference while elementary school textbooks explain them differently according to curriculums. In the textbooks, there are a difference in the way described for land and sea breeze. Analysis of questionnaire indicate that pre-service teachers understood land and sea breeze correctly, and they selected the convection box experiment in 2009 curriculum textbooks as the most suitable one. Explanations and experiments for land and sea breeze in the textbooks have been revised as the modification of elementary school curriculums. We expect this study helps to deliver more solid contents for wind and land and sea breeze in the upcoming new curriculum.
Using three-dimensional non-hydrostatical numerical model with one way double nesting technique, atmospheric circulation in the mountainous coastal region in summer was investigated from August 13 through 15, 1995. During the day, synoptic westerly wind blows over Mt. Mishrung in the west of a coastal city, Sokcho toward the East Sea, while simultaneously, easterly upslope wind combined with both valley wind from plain (coast) toward mountain and sea-breeze from sea toward inland coast blows toward the top of the mountain. Two different directional wind systems confront each other in the mid of eastern slope of the mountain and the upslope wind goes up to the height over 2 km, becoming an easterly return flow in the upper level over the sea and making sea-breeze front with two kinds of sea-breeze circulations of a small one in the coast and a large one in the open sea. Convective boundary layer is developed with a thickness of about 1km over the ground in the upwind side of the mountain in the west and a thickness of thermal internal boundary layer from the coast along the eastern slope of the mountain is only confined to less than 200 m. On the other hand, after sunset, no prohibition of upslope wind generated during the day and downward wind combined with mountain wind from mountain towardplain and land-breeze from land toward under nocturnal radiative cooling of the ground surfaces should intensify westerly downslope wind, resulting in the formation of wind storm. As the wind storm moving down along the eastern slop causes the development of internal gravity waves with hydraulic jump motion in the coast, bounding up toward the upper level of the coastal sea, atmospheric circulation with both onshore and offshore winds like sea-breeze circulation forms in the coastal sea within 70 km until midnight and after that, westerly wind prevails in the coast and open seas.
The characteristics of the sea breeze were investigated using the wind and temperature data collected from 300-m tower at Boseong from May 2014 to April 2018. Sea breeze day was detected using following criteria: 1) the presence of a clear change in wind direction near sunrise (between 1 hour after sunrise and 5 hours before sunset) and sunset (from 1500 LST to midnight), 2) presence of thermal forcing of sea breeze and 3) no heavy precipitation (rain < $10mm\;d^{-1}$). Sea breeze days occurred on 569 days for 4 years. The monthly distribution of sea breeze day occurrence shows maxima in May and September and minimum in December. The average onset and cessation times of the sea breeze are 0942 LST and 1802 LST, respectively. Although the 10-m wind shows clockwise rotation with time in the afternoon, the observed hodograph does not show an ideal elliptical shape and has different characteristics depending on the upper synoptic wind direction. Vertical structure of sea breeze shows local maximum of wind speed and local minimum of virtual potential temperature at 40 m in the afternoon for most synoptic conditions except for southeasterly synoptic wind ($60^{\circ}{\sim}150^{\circ}$) which is in the same direction as onshore flow. The local minimum of temperature is due to cold advection by sea breeze. During daytime, the intensity of inversion layer above 40 m is strongest in westerly synoptic wind ($240^{\circ}{\sim}330^{\circ}$) which is in the opposite direction to onshore flow.
As prevailing synoptic scale westerly wind blowing over high steep Mt. Taegulyang in the west of Kangnung coastal city toward the Sea of Japan became downslope wind and easterly upslope wind combined with both valley wind and sea breeze(valley-sea breeze) also blew from the sea toward the top of the mountain, two different kinds of wind regimes confronted each other in the mid of eastern slope of the mountain and further downward motion of downlsope wind along the eastern slope of the mountain should be prohibited by the upslope wind. Then, the upslope wind away from the eastern slope of the mountain went up to 1700m height over the ground, becoming an easterly return flow in the upper level of the sea. Two kinds of circulations were detected with a small one in the coastal sea and a large one from the coast toward the open sea. Convective boundary layer was developed with a thickness of about 1km over the ground in the upwind side of the mountain in the west, while a thickness of thermal internal boundary layer(TIBL) form the coast along the eastern slope of the mountain was only confined to less than 200m. After sunset, under no prohibition of upslope wind, westerly downslope wind blew from the top of the mountain toward the coastal basin and the downslope wind should be intensified by both mountain wind and land breeze(mountain-land breeze) induced by nighttime radiative cooling of the ground surfaces, resulting in the formation of downslope wind storm. The wind storm caused the development of internal gravity waves with hydraulic jump motion bounding up toward the upper level of the sea in the coastal plain and relatively moderate wind on the sea.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.20
no.3
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pp.345-360
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2004
The late sea-breeze and its impacts on ozone distributions were investigated during April to September from 1998 to 2002, in the Busan metropolitan area (including surrounding areas) using the surface ozone concentrations (obtained at 9 monitoring sites), local meteorological variables (obtained near the shore), together with synoptic data. The urban scale ozone concentration was also simulated using the MM5/UAM-V to better understand the role of late sea-breeze in Busan. The results from observation study showed that most of the late sea-breeze occurred when weak offshore synoptic flow (northwesterly) suppressed development of sea - breeze, and the ozone concentration level and frequencies exceeding ozone standard increased with the onset time of sea breeze. We also found that the late sea-breeze clearly induces relatively weak wind speed and high temperature during the daytime As a result it enhances the photochemical ozone accumulation and delays the occurrence time of the averaged maximum ozone concentrations. The results of simulation for high ozone episode (24 August, 2001) by MM5/UAM -V revealed that the late sea-breeze interacted with weak offshore synoptic wind can contribute significantly to high ozone concentration in the coastal urban area. The simulated horizontal and vertical distribution of ozone concentration indicated that ozone can be accumulated over the sea under stagnant condition and return to the land in the late afternoon with the sea breeze, suggesting both the relationship between late sea-breeze and recirculation and the importance of late sea -breeze effects influencing severe ozone pollution in Busan.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.20
no.1
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pp.1-15
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2004
Sea/land circulation system is a representative mesoscale local circulation system in coastal area. In this study, wind fields around coastal area. Pohang, which is affected by this system was investigated and its detailed characteristic analysis was carried out. The following can be found out from the numerical simulation. Generally, at nighttime mountain winds prevail and land breeze toward the coastal area was well simulated During daytime, valley wind and sea breeze was simulated in detail. Especially, as a result of analyzing the land breeze path, it could be found along the coastline as it flows out through low land coastal area. In order to investigate the accuracy of model results. wind speed, temperature and wind direction of continuous typical sea/land breeze occurrence day was compared with observation data. Analyzing the characteristics of local circulation system was very hard because of horizontally sparse observation data but from the above result, a numerical simulation using RAMS, which satisfies the spatial high resolution, will provide more accurate results.
This paper aims to find the characteristics of concentration distribution of coastal urban air pollutants. For this purpose, It was used the daily meteorological data and the hourly concentration data for $O_3$and NO$_2$ in Busan metropolitan city from 1994 to 1996. It was investigated the annual and monthly distribution of ozone and nitrogen dioxide concentration at each site in Busan, and also investigated the characteristics of concentration change of air pollutants with time under the sea breeze. As a results, the concentration of nitrogen dioxide and ozone tend to be increased every year and nitrogen dioxide concentration is higher than ozone concentration at all sites in Busan. The concentration of ozone is high in summer season and low in winter season, but the concentration of nitrogen dioxide have a reversed trend. The monthly peak concentration of ozone occurred in April and September, while the monthly minimum concentration of nitrogen dioxide occurred in August. Their trend were identified by sites near the coastline than sites stands apart from the coastline. The sea breeze occurred annual mean 81 day in Busan from 1994 to 1996. The main wind direction of sea breeze was classified into southwesterly and southeasterly. In case of southwesterly, It was pronounced the south wind and southwest wind. In case of southeasterly, the occurrence frequency of east wind was high. Especially, the concentrations of urban air pollutants, such as ozone and nitrogen dioxide, were high on time which the sea breeze flow, and the areas that ozone concentration was high moved from outside part to central part of city with time. In costal urban such as Busan, the wind direction of sea breeze is influenced the change of ozone and nitrogen dioxide concentration on time which the sea breeze flow at each site and also influenced the change of air pollutants concentration of sites on the pathway of sea breeze.
Park, Jae-Hong;Jung, Woo-Sik;Leem, Heon-Ho;Lee, Hwa-Woon
Journal of the Korean earth science society
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v.23
no.5
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pp.436-441
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2002
This study is concerned with the sea breeze criterion and climatological characteristics of the short-time sea breeze in the Gangneung coastal area. The sea breeze criteria in this area are listed here. First, the fact of the sea breeze blowing was considered to be a change of wind direction from land to sea and vice versa without terrain effect like easterly wind. Second, the sea breeze of which continuous time 1-hour or 2-hour was selected. Then the climatological characteristics of the short-time sea breeze were analyzed using the meterological data from a 10-year(1988${\sim}$1997) period. The climatological characteristics which were analyzed for the short-time sea breeze consist of the frequency, onset time, wind direction speed and temperature. Finally, this study will be helpful in meteorological application through the climatological characteristics of sea breeze along the east coast as well as Gangneung Airport.
The Gangneung region has the complicated geographical characteristics being adjacent to East Sea and Taeback mountains, and thus sea breeze could play an important role in local weather in various aspects. This study aims to understand overall characteristics of sea breeze largely based on long-term (2009~2018) ground-based observation data. We also propose a selection criteria of sea breeze occurrence day; 1) daily precipitation is less than 10 mm, 2) surface wind direction is 0~110° (northerly to easterly) for more than 3 hours during the daytime, 3) wind direction is 110~360° for more than 3 hours during the nighttime, and 4) land and sea temperature difference is positive during the daytime, 5) sea and land sea-level pressure difference is more than 0.5 hPa. As a result, a total of 595 days was selected for the past 10 years. The occurrence of sea breeze is the highest in late Spring to early Summer (May to June). The passage time of sea breeze at the inland station (1.6 km farther inland) is one hour later than the coastal station. On the typical sea breeze event of April 12, 2019, the passage speed and duration of sea breeze was 15 km hr-1 and about 9 hours, respectively, with its depth of about 500 m and its head swelling. The current results emphasize the critical role of sea breeze in forecasting surface temperature and wind, and contribute to relieve heat wave especially in summer in the Yeongdong region.
We have Studied the characteristics of wind over Pusan coastal area in order to precisely predict surface wind having an important effect on oil spill fate using the data on surface observation of Pusan, Kimhae and Gadeogdo island which are collected during the 3 years from 1988 to 1990. We also investigated the correlation of the surface wind between Pusan, Kimhae and Gadeogdo island. In both Pusan areas and Kimhae, the land and sea breeze occurs during. the whole season except for winter. The occurrence frequency of land and sea breeze is significantly high from April to August. The correlation of surface wind between Pusan, Kimhae and Gadeogdo island surface wind is high in the daytime. The occurrence frequency of sea breeze in the Kimhae areas is higher than that in Pusan on the basis of the present criteria. For monthly occurrence, Pusan has the highest occurrence frequency of the sea breeze in August and Kimhae has in May.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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