Features of the Detrended Cross-correlation Analysis in the Time Series Between Absorbable Particulate Matter and Meteorological Factors

강덕두,이동인,권병혁,김경식,박종길 한국물리학회 2013 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.63 No.1

We simulate and analyze the temporal variation characteristics of PM10, which are particles with an aerodynamic diameter of less than 10 microns, and meteorological factors (temperature,humidity, and wind speed) in eight cities on the Korean peninsula. We employ the detrended crosscorrelation analysis (DCCA) method to extract the overall tendency of the hourly variation. The relationships between the PM10 density and meteorological factors are established by using crosscorrelation coefficients. As a result of non-Asian dust events, we ascertain from weekly intervals that Andong has the largest value, while Mokpo has the smallest one, in the case of the DCCA crosscorrelation coefficient between the PM10 and the temperature. Particularly, the cross-correlations can be compared in eight cities, after we examine whether the cross-correlation would be statistically significant from the random number and the shuffled time series surrogations.

WRF-Chem 모델을 이용한 황사 사례의 지형 자료에 따른 민감도 분석

강덕두,이동인 한국기상학회 2019 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2019 No.10

Dynamical Mechanism in Meteorological Factors Using Detrended Cross-correlation Analysis

강덕두,이동인,김경식,임규창,하덕호 한국물리학회 2014 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.65 No.5

We simulate and analyze the temporal dependence of fine dust particle with sizes less than 10microns, denoted as PM10, on influencing factors such as temperature, humidity, and wind velocityin eight South Korean cities. We employ the detrended cross-correlation analysis method to extractthe overall tendencies of the hourly variations of those dependences. The relationships betweenPM10 and the meteorological factors are established by using the cross-correlation coefficients. Particularly, we ascertain from a specific interval 3 n 168 of the hourly time series data thata city in Korea, Andong has the largest cross-correlation coefficient while another city in Korea,Busan, has the smallest value in the correlation between the dust density PM10 and the windvelocity. A city in Korea, Donghae has the largest negative value of the cross-correlation coefficientbetween PM10and the humidity. We find that the cross-correlation is statistically significant for thehourly time intervals n = 12, 24, and 48 for meteorological time series data.

Characteristics of Network Metrics in Seismic Phenomena

강덕두,이동인,장기호,박종길,김경식 한국물리학회 2012 THE JOURNAL OF THE KOREAN PHYSICAL SOCIETY Vol.61 No.7

In this paper, we investigate the seismic network by considering the cell resolution and the temporal causality of an earthquake from seismic data taken in southern California of the USA. For our case, the seismic activity data can be mapped onto a growing network with links between consecutive events by using the complex-network approach method. After we specifically show a seismic network against spatial heterogeneity and scales in an cell, we simulate and analyze the topological properties of our seismic activity network. We then compare our results with other findings that estimate the global network metrics.

이어도해양과학기지 주변 동중국 북부해역 강수시스템 특성

강덕두(D.D.Kang),이동인(D.I.Lee) 한국해양환경·에너지학회 2015 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

풍향에 따른 2009년 부산지역 강수의 화학적 특성

정운선,박성화,이동인,강덕두,김동철 한국지구과학회 2014 韓國地球科學會誌 Vol.35 No.2

The variation of acidity, conductivity, and ion components in precipitation depending on the dominant winddirection was investigated from January, 2009 to December 2009 in Busan, Korea. Both southwesterly and northeasterly winds were dominant in Busan area. The volume-weighted mean acidity showed pH 7, and the high conductivity indicated 200 μs cm−1in westerly wind. The volume-weighted mean equivalent concentration showed higher value of K+and Cl− in all wind directions. The composition ratio of NO3− to SO42− showed over 3 in northerly wind. The neutralization factors have been found to have higher value for potassium ion in northeasterly, easterly, southwesterly, and westerly winds compared with different wind directions, which indicated significant neutralization of acidic components over the region by potassium. Also, the concentration of sea salt has been found over 800 μs m−3in northeasterly and southwesterly winds. Air masses passing through Manchuria, Inner Mongolia plateau, China, and Russia in spring,autumn, and winter covered Busan, Korea in northerly, westerly, and northwesterly winds. However, air masses passing through the ocean in summer covered Busan, Korea in easterly, northeasterly, and southwesterly winds. Therefore, thevariation of acidity, conductivity, and ionic components contained in precipitation shows each seasonal characteristics with prevailing wind systems between the continental and coastal area in Busan, Korea. 주풍에 따른 강수의 산성도, 전기전도도, 이온 성분의 변화를 알아보기 위하여 2009년 부산지역 강수를 분석하였다. 부산지역에서는 남서풍과 북동풍이 우세하게 나타났다. 주풍이 서풍인 경우, 강수의 산성도는 약 pH 7로 중성으로 나타났으나 전기전도도는 약 200 μs cm−1로 다른 풍향에 비해 월등히 높게 나타나 강수에 이온성분이 많이 함유된 것을 알 수 있었다. 양이온 K+와 음이온 Cl−가 다른 이온에 비해 높게 나타났으며, 북풍과 남서풍이 불 때 다른 풍향에 비해 전체적으로 높은 농도로 나타났다. 산성비의 주 원인물질인 NO3−/SO42−의 구성비는 북풍에서 3 이상으로 월등히높은 값이 나타났다. 다른 풍향에 비해 북동풍, 동풍, 남서풍, 서풍에서의 K+의 중화기여도는 전체적으로 1 이상으로 높은 값을 나타내었는데, 이는 산성이온을 중화시키는데 있어서 알카리성 이온인 K+의 중화기여도가 크게 작용하였음을알 수 있다. 또한 해염입자는 북풍, 북동풍, 남서풍에서 800 μs m−3 이상으로 다른 풍향에 비해 상대적으로 많은 양을 나타내었다. 역궤적 분석 결과, 북풍, 서풍, 북서풍계열에서는 봄, 가을, 겨울철에 만주, 내몽골 고원, 중국, 러시아 지역으로부터 공기덩어리의 이동을 볼 수 있었다. 반면, 동풍, 북동풍, 남서풍계열에서는 여름철에 해양으로부터 공기덩어리의 이동을 볼 수 있었다. 따라서 부산지역의 강수중 산성도, 전기전도도, 이온 성분 농도는 내륙과 연안해역의 특성을가진 주풍에 의한 변동 특성을 잘 나타내고 있음을 알 수 있었다.

기상항공기 드롭존데와 ERA5 재분석자료를 이용한 한반도 주변 해상에서의 열 플럭스 산출

김민성,구태영,정승필,강덕두,한승범,강명훈,이광재,신종훈 한국기상학회 2023 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.10

기상항공기 드롭존데와 ERA5 재분석자료를 이용한 한반도 주변 해상에서의 열 플럭스 산출

김민성,구태영,정승필,강덕두,한승범,강명훈,이광재,신종훈 한국기상학회 2023 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.11

2009년 봄철 부산지역 황사 기간 중 에어로솔 농도 분포

정운선,박성화,이동인,강덕두,김동철 한국지구과학회 2013 한국지구과학회지 Vol.34 No.7

This study investigates the distribution of suspended particulates during the Asian dust period in Busan, Korea in the spring of 2009. Weather map and automatic weather system (AWS) data were used to analyze the synoptic weather conditions during the period. Particulate matter 10, laser particle counter data , satellite images and a backward trajectories model were used to analyze the aerosol particles distribution and their origins. In Case 1 (20 February 2009), when the PM10 concentration increased, the aerosol volume distribution of small (0.3-1.0 μm) particles decreased, while the concentration of large (1.0-10.0 μm) particles increased. When the PM10 concentration decreased, the aerosol volume distribution was observed to decrease as well. The prevailing winds changed from weak northerly winds to strong southwesterly winds when the concentration of the large particles increased. The correlation coefficient between the PM10concentration and aerosol volume distribution of large particles showed a high positive value of over 0.9. The results from the trajectory model show that the Asian dust originated in the Gobi desert and the Nei Mongol plateau. In Case 2 (25April 2009), when the PM10 concentration increased, the aerosol volume concentration of small (0.3-0.5 μm) particles decreased, but the concentration of large (0.5-10.0 μm) particles increased. The opposite was observed when the PM10concentration decreased. The prevailing winds changed from northeasterly winds to southwesterly and northeasterly winds. The correlation coefficient between the PM10 concentration and aerosol volume distribution of large particles (1.0-10.0 μm)showed a high positive value of about 0.9. The results from the trajectory model show that the Asian dust originated in Manchuria and the eastern coast of China. 동아시아 지역 봄철에 주로 발생하는 황사의 물리적 특성을 알아보기 위하여 부산지역에서 발생한 2009년 황사기간의 종관 일기도와 자동기상관측장비(AWS)를 이용한 기상해석, PM10 샘플러와 레이저입자계수기(LPC)를 이용한 대기입자상 물질농도 분석, 위성영상과 역궤적분석 모델을 이용한 발생원을 조사하였다. 2009년 2월 20일의 경우 (사례1), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-1.0 μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 1.0-10.0 μm의큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 지상의 풍향은 북풍에서 남서풍으로 변하였으며, 전체 에어로솔 농도는 감소하였다. PM10과 1.0-10.0 μm의 큰 입자 농도의 상관계수는 0.9 이상으로 높은 양의 상관관계를 나타내었다. 이는 내몽골 지역에서 발달된 황사가 중국 고비 사막을 통과하여 한반도로 유입된 것으로 추측할 수 있었다. 2009년 4월 25일의 경우 (사례 2), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-0.5 μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 0.5-10.0 μm의 큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 0.3-0.5 μm의 작은 입자의농도는 증가한 반면 0.5-10.0 μm의 큰 입자의 농도는 감소하였다. 이 때 지상의 풍향은 북동풍에서 남서풍으로 변한 후다시 북동풍으로 변하였다. PM10과 1.0-10.0 μm의 큰 입자의 농도의 상관계수는 약 0.9에 가까운 높은 양의 상관관계를나타내었다. 입자의 역궤적 수송 모델 분석 결과, 만주지역과 중국 동쪽 해안으로부터 한반도로 유입된 것으로 추측할수 있었다.

기상항공기 관측 자료동화를 통한 수치모의 예측정확도 향상 연구

한승범,구태영,정승필,김민성,강덕두,차동현,황지원,강명훈,이광재,신종훈 한국기상학회 2023 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.4