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        • KCI등재

          기상청의 농업기상 관측환경과 정기보고서: 현황 및 제언

          최성원 ( Sung Won Choi ),이승재 ( Seung Jae Lee ),김준 ( Joon Kim ),이병렬 ( Byong Lyol Lee ),김규랑 ( Kyu Rang Kim ),최병철 ( Byoung Choel Choi ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.2

          2011년 농업기상 관측장비의 재배치 사업 이후, 기상청의 농업기상 관측환경은 전반적으로 상당히 향상되었다. 본 연구는 최근 실시한 현지답사 결과를 바탕으로, 1) 확실한 관리주체의 확립, 2) 유관기관들 간 상호협조강화, 3) 관측환경 변화에 대한 상세한 기록, 4) 장비와 센서의 표준화 5) 통일된 형태의 안내판 설치, 6) 부적합한 환경 하에 놓여 있는 장비의 인접 장소로의 이동, 7) 자동화된 증발계의 설치가 후속적으로 이루어져야 함을 제시하였다. 또한, 확보된 고품질의 자료를 활용하기 위하여 현재 중단되어 있는 농업기상 정기보고서의 제작이 필요하며, 우리 나라의 현황을 감안할 때 1년에 한차례 국가 전체에 걸쳐 지난 1년 간 일어난 특징적인 농업기상 현상들을 시간 순으로 서술하는 독일이나 캐나다의 연례보고서를 참고할 것을 제안한다. Since the relocation project of equipment in 2011, the overall circumstances of KMA’s agrometeorological observation have been significantly improved. Some concerns, however, emerged as a result of the evaluation of observational circumstances in terms of quality assurance after the field surveys on all stations. In order to improve the situation, we suggest: (1) establishment of clear management responsibilities, (2) enhancement of mutual cooperation system between relevant organizations, (3) detailed records of the changes in the observational circumstances, (4) standardization of equipment and sensors, (5) installation of unified information boards, (6) transfer of inappropriate facilities to an adjacent cropland and (7) setup of automated evaporation pan. In order to effectively utilize the high-quality data obtained through improvement of observational circumstances and an elaborate quality control, it is recommended to publish and disseminate regular reports on agrometeorological observations. To produce such a report on a trial basis, we have investigated different types of regular reports issued by domestic and foreign organizations, publication periods, geographical scope, main contents and amount. Based on our current situation, it would be beneficial to learn from the cases of Germany and Canada, which summarize mainly the distinctive agrometeorological phenomena occurred over the past years across the country.

        • KCI등재후보

          기후변화 시나리오에 근거한 한반도 미래 풍력·태양-기상자원 변동성

          변재영(Byon, Jae-Young),김유미(Kim, Yumi),최병철(Choi, Byoung-Choel) 한국신재생에너지학회 2014 신재생에너지 Vol.10 No.2

          This study examines the future variability of surface wind speed and solar radiation based on climate change scenario over the Korean Peninsula. Climate change scenarios used in this study are RCP 4.5 and 8.5 with a 12.5 km horizontal resolution. Climate change scenario RCP 4.5 and 8.5 reproduce the general features of wind speed over the Korean Peninsula, such as strong wind speed during spring and winter and weak wind speed during summer. When compared with the values of wind speed and solar radiation of the future, they are expected to decrease current wind and solar resource map. Comparing the resource maps using RCP 4.5 and 8.5 scenarios, wind speed and solar radiation decrease with increasing greenhouse gas concentration. Meteorological resource maps of future wind and solar radiation should be improved with high resolution for the industrial application.

        • KCI등재

          이동형 차량탑재 라이다 시스템을 활용한 경계층고도 산출 및 분석

          남형구 ( Hyoung Gu Nam ),최원 ( Won Choi ),김유준 ( Yoo Jun Kim ),심재관 ( Jae Kwan Shim ),최병철 ( Byoung Choel Choi ),김병곤 ( Byung Gon Kim ) 대한원격탐사학회 2016 大韓遠隔探査學會誌 Vol.32 No.3

          대기경계층고도 (Planetary Boundary Layer Height, PBLH)는 기상예측모델과 대기확산모델에 중요한 예측 인자이다. PBLH는 지역의 특성에 따라 시공간 빠르게 변화하기 때문에 이를 분석하기 위하여 시공간 고해상도로 관측된 자료가 필요하다. 본 연구에서 국립기상과학원 재해기상연구센터에서 운영중인 차량에 탑재된 라이다 시스템(Lidar observation Vehicle, LIVE)을 소개하고 이것으로 관측된 PBLH의 분석결과를 제시하였다. 분석기간 (2014년 6월 26일~30일) LIVE에서 산출된 PBLH는 WRF와 라디오존데에 서 산출된 값과 비교하여 결정계수가 각각 0.68, 0.72로 높은 상관도를 나타내었다. 하지만, 라이다로 산출된 PBLH는 WRF, 라디오존데와 비교하여 값을 과대모의 하는 경향을 보였다. 이는 라이다가 중첩고도 이하 (< 300m)에서 나타나는 PBLH를 찾아내지 못하고 중첩고도 이상에서 나타나는 잔류층 (Residual Layer, RL)을 PBLH로 산출한 결과라 생각된다. 라이다를 활용하여 10분 시간 해상도로 산출된 PBLH는 일출 뒤 성장하다 태양의 남중이 최고가 되는 시점의 2시간 이후 서서히 감소하는 전형적인 일변화 경향을 보여주었다. 분석기간 평균 PBLH의 성장률은 1.79 (-2.9 ~ 5.7) m min-1 였다. 또한, 이동 중 관측된 라이다 신호를 고정관측 기반자료와 비교한 결과 잡음이 적은 것으로 나타났다. 이동 중 관측된 PBLH의 평균은 1065 m 였으며 인근 속초에서 비양된 라디오존데 (1150 m)와 유사한 값을 보였다. 본 연구에서 LIVE가 고해상도 의 시공간 자료를 안정적으로 산출 할 수 있음을 제시하였다. 이 같은 LIVE의 장점은 에어로졸 및 대기구조에 대한 새로운 관측 패러다임 제시와 관측기술선진화에 기여도가 클 것으로 기대된다. Planetary Boundary Layer Height (PBLH) is a major input parameter for weather forecasting and atmosphere diffusion models. In order to estimate the sub-grid scale variability of PBLH, we need to monitor PBLH data with high spatio-temporal resolution. Accordingly, we introduce a LIdar observation VEhicle (LIVE), and analyze PBLH derived from the lidar loaded in LIVE. PBLH estimated from LIVE shows high correlations with those estimated from both WRF model (R^{2} = 0.68) and radiosonde (R^{2} = 0.72). However, PBLH from lidar tend to be overestimated in comparison with those from both WRF and radiosonde because lidar appears to detect height of Residual Layer (RL) as PBLH which is overall below near the overlap height (< 300 m). PBLH from lidar with 10 min time resolution shows typical diurnal variation since it grows up after sunrise and reaches the maximum after 2 hours of sun culmination. The average growth rate of PBLH during the analysis period (2014/06/26 ~ 30) is 1.79 (-2.9 ~ 5.7) m min-1. In addition, the lidar signal measured from moving LIVE shows that there is very low noise in comparison with that from the stationary observation. The PBLH from LIVE is 1065 m, similar to the value (1150 m) derived from the radiosonde launched at Sokcho. This study suggests that LIVE can observe continuous and reliable PBLH with high resolution in both stationary and mobile systems.

        • KCI등재

          다파장 라만 라이다 관측을 통한 황사의 이동 고도 분포에 따른 광학적 특성 변화 규명

          신성균 ( Sung Kyun Shin ),박영산 ( Young San Park ),최병철 ( Byoung Choel Choi ),이권호 ( Kwon Ho Lee ),신동호 ( Dong Ho Shin ),김영준 ( Young J Kim ),노영민 ( Young Min Noh ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.5

          광주과학기술원의 다파장 라만 라이다를 이용한 에어로졸 연속관측이 2009년부터 2011년까지 3년간 수행되었다. 장기 연속 관측을 통해 얻어진 라이다 신호들의 분석을 통해 편광소멸도를 산출해 내었고, 편광소멸도를 통하여 황사 층을 구분해 내었다. 구분된 황사의 층의 광학적 특징들이 관측 고도에 따라 다르다는 것을 신호의 분석으로부터 밝혀졌다. 이러한 광학적 특징의 차이를 규명하기 위하여, HYSPLIT 모델을 이용하여 각각 관측된 황사 층들의 유입 경로와 이동 중 고도를 분석하였다. 이러한 황사의 관측 고도에 따른 광학적 특성의 변화는 황사가 장거리 이동 중 통과한 오염물질 발생 지역에서 발생한 오염물질과의 혼합으로부터 기인한 것으로 사료된다. 특히 오염물질 발생 지역을 지날 때의 황사 층의 고도는 황사의 광학적 특성 변화에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 3년간 라이다 관측 시스템으로 관측한 황사 중, 중국 산업지역 및 인구밀집도가 높은 지역 등과 같은 인위적 기원의 오염물질 발생 지역을 통과할 때의 고도가 1km 이하 일 때, 0.12 ± 0.01의 낮은 편광소멸도, 355 nm와 532 nm 파장에서 각각 67 ± 9 sr, 68 ± 9 sr 의 낮은 라이다비, 1.05 ± 0.57의 낮은 옹스트롬 지수(Angstrom expon) 보였으며, 이는 오염물질이 갖는 광학적 특성 값과 유사하다. 이와 반면 황사가 3 km 이상의 높은 고도로 오염물질 발생 지역을 통과한 경우는 0.21±0.09의 편광소멸도, 355 nm와 532 nm 파장에서 각각 48 ± 5 sr, 46 ± 4 sr 의 라이다 비, 0.57 ± 0.24 의 옹스토롬 지수를 보이며 이는 순수황사의 광학적 특성과 유사하다. 이는 황사가 중국 오염물질 발생지역을 통과할 때의 고도가 혼합상태의 황사 전체의 광학적 특성에 큰 영향을 미치는 것으로 판단되며, 낮은 고도에서는 오염물질과의 혼합의 정도가 증가하여, 오염물질의 광학적 특성이 우세하게 나타나는 반면, 높은 고도에서는 오염물질과 황사의 혼합이 상대적으로 적게 일어난다고 사료된다. The continuous observations for atmospheric aerosols were conducted during 3 years (2009 to 2011) by using Gwangju Institute of Science and Technology (GIST) multi-wavelength Raman lidar at Gwangju, Korea (35.10°N, 126.53°E). The aerosol depolarization ratios calculated from lidar data were used to identify the Asian dust layer. The optical properties of Asian dust layer were different according to its vertical distribution. In order to investigate the difference between the optical properties of each individual dust layers, the transport pathway and the transport altitude of Asian dust were analyzed by Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model. We consider that the variation of optical properties were influenced not only their transport pathway but also their transport height when it passed over anthropogenic pollution source regions in China. The lower particle depolarization ratio values of 0.12 ± 0.01, higher lidar ratio of 67 ± 9 sr and 68 ± 9 sr at 355 nm and 532 nm, respectively, and higher Angstrom exponent of 1.05 ± 0.57 which are considered as the optical properties of pollution were found. In contrast with this, the higher particle depolarization ratio values of 0.21 ± 0.09, lower lidar ratio of 48 ± 5 sr and 46 ± 4 sr at 355 nm and 532 nm, respectively, and lower Angstrom exponent of 0.57 ± 0.24 which are considered as the optical properties of dust were found. We found that the degree of mixing of anthropogenic pollutant aerosols in mixed Asian dust govern the variation of optical properties of Asian dust and it depends on their altitude when it passed over the polluted regions over China.

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          영동 대설사례의 레이더 강설강도 추정 관계식에 관한 연구

          정승필(Sueng-Pil Jung),권태영(Tae-Yong Kwon),박준영(Jun-Young Park),최병철(Byoung-Choel Choi) 한국기상학회 2016 大氣 Vol.26 No.4

          Heavy snowfall events have occurred frequently in the Yeongdong region but understanding of these events have trouble in lack of snowfall observation in this region because it is composed of complex topography like the “Taebaek mountains” and the “East sea”. These problems can be solved by quantitative precipitation estimation technique using remote sensing such as radar, satellite, etc. Two radars which are able to cover over Yeondong region were installed at Gangneung (GNG) and Gwangdeoksan (GDK). This study uses radar and water equivalent of snow cover to investigate the characteristics of radar echoes and the Ze-R relations associated with the 10 Yeongdong heavy snowfall events during the last 5 years (2010~2014). It was found that the heights which the probability of detection (POD) of snow detection by GNG radar is more than 80% are 3,000 m and 1,500 m in convective cloud and stratiform cloud, respectively. The vertical gradient of radar reflectivity is less decreased in convective cloud than stratiform cloud. However, POD by GDK radar are lower than 80% at all layers because the majority of Yeondong observational stations are more than 100 km away from GDK radar site. Furthermore, we examined Ze-R relation from the 10 events using GNG radar and compared the “a” and “b” obtained from these examinations at Sokcho (SC) and Daegwallyeong (DG). These “a” and “b” are estimated from radar echo at 500 m (SC) and 1,500 m (DG). The values of “a” differ in their stations such as SC and DG are 30~116 and 6~39, respectively. But “b” is 0.4~1.7 irrespective of stations. Moreover, the value of “a” increased with surface air temperature. Therefore, quantitative precipitation estimation in heavy snowfall events by radar echo using fixed “a” and “b” is difficult because these values changed according to those precipitation characteristics.

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          뇌전을 동반한 영동지역 대설 사례연구

          김해민(Hae-Min Kim),정승필(Sueng-Pill Jung),인소라(So-Ra In),최병철(Byoung-Choel Choi) 한국기상학회 2018 大氣 Vol.28 No.2

          The heavy snowfall phenomenon with thunder and lightning occurred in Yeongdong coastal region on 20 January 2017. Amount of snow on that day was a maximum of 47 cm and was concentrated in a short time (2 hours) at the Yeongdong coastal area. The mechanism of thundersnow was investigated to describe in detail using observational data and numerical simulation (Weather Research and Forecast, WRF) applied lightning option. The results show that a convective cloud occurred at the Yeongdong coastal area. The east wind flow was generated and the pressure gradient force was maximized by the rapidly developed cyclone. The cold and dry air in the upper atmosphere has descended (so called tropopause folding) atmospheric lower layer at precipitation peak time (1200 LST). In addition, latent heat in the lower atmosphere layer and warm sea surface temperature caused thermal instability. The convective cloud caused by the strong thermal instability was developed up to 6 km at that time. And the backdoor cold front was determined by the change characteristics of meteorological elements and shear line in the east sea. Instability indexes such as Total totals Index (TT) and Lightning Potential Index (LPI) are also confirmed as one of good predictability indicates for the explosive precipitation of convective rainfall.

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          수치모델을 활용한 2014년 6월 10일 일산 용오름 발생 메커니즘 분석

          인소라 ( So-ra In ),정승필 ( Sueng-pil Jung ),심재관 ( Jaekwan Shim ),최병철 ( Byoung-choel Choi ) 한국지구과학회 2016 韓國地球科學會誌 Vol.37 No.4

          이 연구에서는 2014년 6월 10일 일산에서 발생한 용오름에 대해 구름분해모델(CReSS)를 활용하여 재현실험을 수행하고 발생 메커니즘을 분석하였다. 종관적으로는 대기 상층의 한랭하고 건조한 공기가 남하하였으며, 대기 하층에서는 온난하고 습윤한 공기의 이류가 있었다. 이로 인해 대기 상 하층 기온의 큰 차이가 발생하면서 강한 대기 불안정을 야기 시켰다. 19시 20분에 일산 지역에서 스톰이 발달하기 시작하여 10분 만에 최성기에 도달하였다. 재현 실험 결과 이 때 발달한 스톰의 높이는 9 km이었으며, 스톰 후면으로 갈고리 에코(hook echo)가 나타났다. 일산 주변으로 발달한 스톰 내부에서는 활강 기류가 발생하는 것으로 모의 되었다. 모의된 하강기류가 지면에서 발산되어 수평 흐름으로 변하게 되었고, 이 흐름은 스톰의 후면에서 상승류로 전환 되었다. 이 때 후면에서 강한 하강기류가 발생하였는데 이 하강류가 전환된 상승류를 지면까지 끌어내려 지면에서 소용돌이도가 발달하게 되었다. 그 이후 이 소용돌이도가 연직으로 신장되면서 용오름이 모의되었다. 모의된 용오름에서 발달한 저기압성 소용돌이도는 360 m 고도에서 3×10<sup>―2<sup> s<sup>―1<sup>이 었으며, 용오름의 직경은 900 m 고도에서 1 km로 추정되었다. The purpose of this study is to investigate the formation mechanism of landspout by using the Cloud Resolving Storm Simulator (CReSS). The landspout occurred over Ilsan, Goyang City, the Republic of Korea on June 10, 2014 with the damage of a private property. In synoptic environment, a cold dry air on the upper layers of the atmosphere, and there was an advection with warm and humid air in the lower atmosphere. Temperature differences between upper and lower layers resulted in thermal instability. The storm began to arise at 1920 KST and reached the mature stage in ten minutes. The cloud top height was estimated at 9 km and the hook echo was appeared at the rear of a storm in simulation result. Model results showed that the downburst was generated in the developed storm over the Ilsan area. This downburst caused the horizontal flow when it diverged near the surface. The horizontal flow was switched to updraft at the rear of storm, and the rear-flank downdrafts (RFDs) current occurred from simulation result. The RFDs took down the vertical flow to the surface. After then, the vertical vorticity could be generated on the surface in simulation result. Subsequently, the vertical vorticity was stretched to form a landspout. The cyclonic vorticity of echo hook from simulation was greater than 3×10<sup>―2<sup>s<sup>―1<sup>(height of 360 m) and landspout diameter was estimated at 1 km. Keywords: spout, downdraft, hook echo, tornado

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          논문 : 중규모 수치모델 WRF를 이용한 강원 지방 하층 풍속 예측 평가

          서범근 ( Beom Keun Seo ),변재영 ( Jae Young Byon ),임윤진 ( Yoon Jin Lim ),최병철 ( Byoung Choel Choi ) 한국지구과학회 2015 韓國地球科學會誌 Vol.36 No.2

          큰 에디 모의과정을 포함한 WRF 모델 (WRF-LES)을 이용하여 수치모델의 수평공간 규모에 따른 대기경계층 모수화 실험과 LES 모의 결과를 지표층 근처의 풍속 예측에 대하여 비교하였다. 수치실험은 복잡한 산악지형과 해안지역을 포함하는 강원도 지역에서 수평해상도 1 km와 333 m 실험을 수행하였다. 수평해상도 1 km 실험은 대기경계층 모수화 방안을 채택하였으며, 333 m 실험에서는 LES를 이용하였다. 복잡한 산악지역에서의 풍속 예측의 정확성은 수평해상도 1 km 실험 보다 333 m 실험에서 향상되었으며 해안지역에서는 1 km 실험에서 관측과 더 일치하였다. 지표층 근처의 큰 난류를 직접 계산하는 LES 실험은 산악지역의 풍속예측 개선에 기여하였다. This study evaluates the wind speed forecast near the surface layer using the Weather Research Forecasting with Large Eddy Simulation (WRF-LES) model in order to compare the planetary boundary layer (PBL) parameterization with the LES model in terms of different spatial resolution. A numerical simulation is conducted with 1-km and 333-m horizontal resolution over the Gangwon Province including complex mountains and coastal region. The numerical experiments with 1-km and 333-m horizontal resolution employ PBL parameterization and LES, respectively. The wind speed forecast in mountainous region shows a better forecast performance in 333-m experiment than in 1-km, while wind speed in coastal region is similar to the observation in 1-km spatial resolution experiment. Therefore, LES experiment, which directly simulates the turbulence process near the surface layer, contributes to more accurate forecast of surface wind speed in mountainous regions.

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