• Wind and Structures
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• 제31권2호
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• pp.85-102
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• 2020

Accurate load evaluation is essential in any performance-based design. Design wind speeds and associated wind loads are well defined for synoptic boundary layer winds but not for thunderstorms. The method presented in the current study represents a new approach to obtain design wind speeds associated with thunderstorms and their gust fronts using historical data and Monte Carlo simulations. The method consists of the following steps (i) developing a numerical model for thunderstorm downdrafts (i.e. downbursts) to account for storm translation and outflow dissipation, (ii) utilizing the model to characterize previous events and (iii) extrapolating the limited wind speed data to cover life-span of structures. The numerical model relies on a previously generated CFD wind field, which is validated using six documented thunderstorm events. The model suggests that 10 parameters are required to describe the characteristics of an event. The model is then utilized to analyze wind records obtained at Lubbock Preston Smith International Airport (KLBB) meteorological station to identify the thunderstorm parameters for this location, obtain their probability distributions, and utilized in the Monte Carlo simulation of thunderstorm gust front events for many thousands of years for the purpose of estimating design wind speeds. The analysis suggests a potential underestimation of design wind speeds when neglecting thunderstorm gust fronts, which is common practice in analyzing historical wind records. When compared to the design wind speed for a 700-year MRI in ASCE 7-10 and ASCE 7-16, the estimated wind speeds from the simulation were 10% and 11.5% higher, respectively.

• 한국지구과학회지
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• 제45권2호
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• pp.121-135
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• 2024

1991-2020년의 30년 동안 봄철(3-5월)에 북극-동아시아 지역의 지표면 부근 대기 온난화가 북극 진동에 따라 한국의 서울에서 발생하는 황사 사례일의 종관 기상 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 북극-동아시아 지역의 봄철 온난화 증가는 한국의 서울에서 황사 사례일을 6일을 감소시켰고, 황사 사례일의 PM₁₀ 질량 농도도 -1.6 ㎍ m^-3yr^-1으로 강도를 약화시키는데 기여하고 있었다. 2010년대 한국에서 감소하고 있는 황사 사례일에 대한 동아시아 지역의 종관 기상 특성은 음(-)의 잠재소용돌이도(Potential Vorticity Unit; PVU)로 나타나는 고기압성 활동이 증가하고 있었다. 또한, 한국에서는 음(-)의 북극진동지수(Arctic Oscillation Index; AOI)에서 황사 사례일이 증가하고 양(+)에서는 감소하는 정적 편포를 보였다. AOI가 음(-)인 황사 사례일에서는 중국 대륙에 온난한 고기압이 강화되고 있었다. 더불어 한대 제트의 중심 위치가 북쪽으로 이동하면서 몽골과 중국 북부에서는 한대 기단의 남하에 의한 저기압성 활동이 약해지고 있었다. 황사의 발생이 감소하였을 뿐 아니라 발원지로부터 한국으로 황사를 수송하는 풍속이 감소하고 있었다. 반면, AOI가 양(+)인 황사 사례일에서는 중국 대륙에 광역적으로 온난하고 정체적인 고기압이 위치하고 있었으며, 한대 제트의 북쪽이 더욱 냉각되어 있었다. 몽골-중국 북부-한국에 이르는 지역에서 하층 대류권의 현저한 풍속 감소가 황사 발생을 감소시킬 뿐 아니라 장거리 수송을 약화시키는 원인이 되는 것으로 보인다.

• International Union of Geodesy and Geophysics Korean Journal of Geophysical Research
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• 제24권1호
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• pp.29-45
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• 1996

Before (March 26, 1994) or after the occurrence of a downslope windstorm (March 29), the NO, $NO_2$, and $SO_2$ at the ground level of Kangnung city were monitored with high concentrations in the afternoon, due to a large amount of gases emitted from combustion of motor vehicle and heating apparatus, especially near 1600-1800 LST and 2000-2100 LST, but at night, they had low concentrations, resulting from small consumptions of vehicle and heating fuels. When both moderate westerly synoptic-scale winds flow over Mt. Taegwallyang and easterly meso-scale sea breeze during the day, atmospheric pollutants should be trapped by two different wind systems, resulting in higher concentration at Kangnung city in the afternoon. At night, the association of westerly synoptic wind and land breeze can produce relatively strong winds and the dissipation by the winds cause these low concentrations to lower and lower, as nightime goes on. From March 27 through 28, an enforced localized windstorm could be produced along the lee side of the mountain near Kangnung, generating westerly internal gravity waves with hydraulic jump motions. Sea breeze toward inland appartantly confines to the bottom of the eastern side of the mountain, due to the interruption of eastward violent internal gravity waves. As the windstorm moves down toward the ground, an encountering point of two opposite winds approaches Kangnung, and a great amount of NO and $NO_2$ were removed by the strong surface winds. Thus, their maximum concentrations are found to be near 18 and 20 LST, 17 and 21 LST. In the nighttime, the more developed storm should produce very strong surface winds and the NO and $NO_2$ could be easily dissipated into other place. The $SO_2$ concentration had no maximum value, that is, almost constant one all day long, due to its removal by the strong surface winds. Especially, the CO concentrations were slightly lower during the strom period than both before or after the strom, but they were nearly constant without much changes during the during the daytime and nighttime.

• 대기
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• 제25권4호
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• pp.611-622
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• 2015

Heavy rainfall ($>30mm\;hr^{-1}$) over the Korean Peninsula is examined in order to understand thermo-dynamic characteristics of the atmosphere, using radiosonde observational data from seven upper-air observation stations during the last 17 years (1997~2013). A total of 82 heavy rainfall cases during the summer season (June-August) were selected for this study. The average values of thermo-dynamic indices of heavy rainfall events are Total Precipitable Water (TPW) = 60 mm, Convective Available Potential Energy (CAPE) = $850J\;kg^{-1}$, Convective Inhibition (CIN) = $15J\;kg^{-1}$, Storm Relative Helicity (SRH) = $160m^2s^{-2}$, and 0~3 km bulk wind shear = $5s^{-1}$. About 34% of the cases were associated with a Changma front; this pattern is more significant than other synoptic pressure patterns such as troughs (22%), migratory cyclones (15%), edges of high-pressure (12%), typhoons (11%), and low-pressure originating from Changma fronts (6%). The spatial distribution of thermo-dynamic conditions (CAPE and SRH) is similar to the range of thunderstorms over the United States, but extreme conditions (supercell thunderstorms and tornadoes) did not appear in the Korean Peninsula. Synoptic conditions, vertical buoyancy (CAPE, CIN), and wind parameters (SRH, shear) are shown to discriminate among the environments of the three types. The first type occurred with high CAPE and low wind shear by the edge of the high pressure pattern, but Second type is related to Changma front and typhoon, exhibiting low CAPE and high wind shear. The last type exhibited characteristics intermediate between the first and second types, such as moderate CAPE and wind shear near the migratory cyclone and trough.

• 대기
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• 제26권4호
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• pp.617-633
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• 2016

Jangbogo station is located in Terra Nova Bay over the East Antarctica, which is often affected by individual storms moving along nearby storm tracks and a katabatic flow from the continental interior towards the coast. A numerical simulation for two strong wind events of maximum instantaneous wind speed ($41.17m\;s^{-1}$) and daily mean wind speed ($23.92m\;s^{-1}$) at Jangbogo station are conducted using the polar-optimized version of Weather Research and Forecasting model (Polar WRF). Verifying model results from 3 km grid resolution simulation against AWS observation at Jangbogo station, the case of maximum instantaneous wind speed is relatively simulated well with high skill in wind with a bias of $-3.3m\;s^{-1}$ and standard deviation of $5.4m\;s^{-1}$. The case of maximum daily mean wind speed showed comparatively lower accuracy for the simulation of wind speed with a bias of -7.0 m/s and standard deviation of $8.6m\;s^{-1}$. From the analysis, it is revealed that the each case has different origins for strong wind. The highest maximum instantaneous wind case is caused by the approach of the strong synoptic low pressure system moving toward Terra Nova Bay from North and the other daily wind maximum speed case is mainly caused by the katabatic flow from the interiors of Terra Nova Bay towards the coast. Our evaluation suggests that the Polar WRF can be used as a useful dynamic downscaling tool for the simulation and investigation of high wind events at Jangbogo station. However, additional efforts in utilizing the high resolution terrain is required to reduce the simulation error of high wind mainly caused by katabatic flow, which is received a lot of influence of the surrounding terrain.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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• pp.89-94
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• 2003

The formation of a severe snow storm occurred in the mountainous coastal region near Mt. Taegualyang and Kangnung city in the eastern part of Korea was investigate from 0900LST, December 7 through 9, 2002, using MM5 model. As synoptic scale easterly wind induced a great amount of moisture from the East Sea into the inland coastal region and sea-breeze further induced more moisture from the basin toward the top of the mountain side. The lifted moisture toward the mountain top was cooled down along the eastern slope of the mountain and near the mid of the mountain the moisture was much cooled down with relative humidity of 100％ under the air temperature below $O^{\circ}C$, resulting in the formation of snow. Relative humidity of 100％ generally occurred at the 5km away from the coast toward the inland mountain and the band of 100％ RH was parallel to the coastal line. The 100％ band coincided with minimum air temperature band and line.

• 대한원격탐사학회지
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• 제12권2호
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• pp.126-138
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• 1996

1995년 늦가을인 11월 6일에서 8일 사이에 우리나라로부터 동해상으로 이동하면서 폭발적으로 발달한 저기압을 종관자료와 위성영상자료를 사용하여 분석하였다. 이 저기압은 중국북부에서 이동하여 한반도 국경 부근에서 경압성 구름(Baroclinic Leaf Cloud)으로 형태를 띠었고 동해상에서 컴마형(Comma) 구름으로 발달하였으며, 다시 저기압 최성기에 동반되는 Lambda형 구름으로 발달하였다. 여러 과학자들이 동해선풍에 대한 이동과 발달에 대한 수치모사에 따른 예보를 할 때 이런 저기압의 큰 경압성, 수증기의 지속적인 유입, 그리고 따뜻한 해양상으로 한파의 내습이 보편적으로 고려되는 것 들이다. 저기압의 중심기압이 24시간 내에 40hPa 이상 하강하는 이런 저기압은 겨울철에는 종종 강한 바람과 폭우나 폭설을 동반하곤 한다. 위의기간 중 12시간 연속적인 위성영상과 기상변수의 분석에 의하면 이 저기압과 관련하여 해면기압과 500hPa 기압고도의 중심은 기상위성의 합성된 강조적의영상을 사용하여 동쪽으로 이동한 전형적인 모습을 잘 묘사하고 있다. 열대성저기압의 강도와 중심기압을 가진 이런 저기압에 동반된 강풍은 60놋트로 북아메리카의 저기압폭탄이나 대서양 폭풍과 유사하게 하루에 44hpa나 중심기압이 떨어졌다.

• 한국지리정보학회지
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• 제1권1호
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• pp.86-98
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• 1998

폭풍 해일의 예측을 위한 초기 자료로서의 정보를 공급하기 위하여 태풍 중심과 최대 풍속 지점의 분석 기술이 기압장과 바람장의 초기화 과정내에서 개발되었다. 이 연구는 태풍 파라메타의 준자동화와 준객관 분석을 목적으로 하였으며 GMS 적외선과NOAA의 채널 4와 5의 적외 자료를 이용하여 실시간 자료를 사용하는 분석 과정과 이로부터 몇 사례에 적용하여 얻은 결과를 보이고 있다. 이 방법은 태풍의 최근접 눈벽 근처에서 대류운의 운정 고도를 분석하여 태풍 파라메타를 결정하는 간단한 방법이다. 태풍눈을 중심으로 등방성으로 원대칭하게 단면도를 구성하여 최대 운정 고도가 나타나는 지점을 최대 풍속 지점으로 결정하는 방법으로, 최대 상승 지역인 눈벽 지점이 최대 지상 풍속 지점으로 간주되었다. 태풍 중심의 추정 결과는 종관 분석에 의한 경로와 잘 일치하였으며, 최대 풍속 지점은 눈에서부터 50에서 200km내에 나타났다. GMS와 NOAA의 적외 자료를 이용한 분석 결과를 비교하면, NOAA 자료에서 얻은 최대 풍속 반경이 GMS의 그것보다 더 큰 값을 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권6호
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• pp.572-583
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• 2019

본 연구는 서울에서 강한 강수와 관련된 대기연직구조를 객관적으로 분류하고 대표 종관장과 강수 특성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 2009년부터 2018년까지 여름철 (6~8월) 서울에서 강한 강수(>15 mm hr^-1) 시 오산에서 비양된 레윈존데 자료에 객관적 방법을 적용하여 대기연직구조를 분류하였다. 그 결과 대기 전체가 습윤한 형태인 Thin Tube (TT) 형이 34.7% (17회), 건조한 하층 위로 습윤한 층이 존재하는 Inverted V (IV) 형이 20.4% (10회), 습윤한 하층 위로 건조한 공기가 침투하는 Loaded Gun (LG)이 20.4% (10회)로 분석되었다. TT형의 경우 SRH 값이 357.6 J kg^-1으로 역학적 불안정이 큰 반면, LG와 IV형의 경우 1000 hPa부터 600 hPa까지 열적 불안정이 큰 특징을 보였다. NCEP/FNL 자료를 사용한 합성장 분석에서 TT형의 경우 기압골 전면(500 hPa)인 서해상에 저기압이 위치하여(850 hPa) 저기압이 강화될 수 있는 종관 패턴이 형성되었다. IV와 LG형의 경우 북만주와 중국의 북동에 강한 저기압이 위치하는 종관 패턴을 보이며, 기압경도에 의한 남서기류의 유입이 상대적으로 약하였다. 강수 전반부에 강수가 집중되는 형태가 모든 유형에서 나타났으며, 특히 IV형의 경우 강수 전반 높은 강도로 강수가 집중되어 내린다. TT형의 경우 가장 많은 강수량(123.9 mm)을 보였지만 다른 유형과 비교하였을 때, 강수가 전·후반 고르게 오랜 시간 지속되는 특징을 보였다. 본 연구 결과는 서울에서 강수와 관련된 고층관측자료의 이해도를 높이는 동시에 강수 예보기술 발전에 기여할 수 있을 것이다.