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보고서 상세정보

응용기상기술개발연구(I) : 국지기상영향평가 기술개발
Advanced Research on Applied Meteorology (I) : Development of Assessment Techniques on Micro-Meteorological Impact

  • 과제명

    응용기상기술개발연구

  • 주관연구기관

    국립기상연구소

  • 연구책임자

    정현숙

  • 참여연구자

    변재영   조창범   김규랑   김연희   임윤진   남경엽   이선용   이현경   이근희   구해정   장복수   ...  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2013-12

  • 과제시작년도

    2013

  • 주관부처

    기상청

  • 사업 관리 기관

    국립기상연구소

  • 등록번호

    TRKO201400001987

  • 과제고유번호

    1365001772

  • DB 구축일자

    2014-04-19

  • 초록 


    Ⅳ. Research Contents and Results
    The local meteorological observation network around the weirs near the Nakdong River was cons...

    Ⅳ. Research Contents and Results
    The local meteorological observation network around the weirs near the Nakdong River was constructed by National Institute of Meteorological Research since year 2010. 20 AWS systems around Gangjeong–Goryeong Weir, 6 AWS systems around Chilgok Weir, and 12 AWS systems around Gumi Weir are operating since 2010, 2011, and 2012, respectively. Two flux measurement systems and two water temperature measurement systems are installed at each region. Four AWS's and one flux measurement system are operating within the river bank near Gangjeong–Goryeong Weir to observe the meteorological impact at close range of water surface as much as possible.
    Diurnal variation of temperature and humidity, and meteorological characteristics according to the distance away from the river are analyzed using long-term observations at Gangjeong–Goryeong Weir. The landuse of the west side of Gangjeong-Goryeong Weir is classified as agriculture, while the east side of Gangjeong–Goryeong Weir is classified as urban-industrial area. Diurnal variation of temperature shows that it decreases near the river at nighttime, while it increases over the urban-industrial area during daytime. Spatial variation of humidity decreases with increasing distance from the river. Local weather phenomena caused by terrain are also observed from the dense observation network. Cold air flow from the surrounding hill is observed from temperature and wind speed analyses during weak synoptic wind conditions. In addition, river-breeze is observed at the local meteorological observation network by the effect of thermal difference between the river and the land surface.
    The local meteorological observation network observes a variety of weather conditions such as air temperature, humidity, energy fluxes, visibility, and etc. Characteristics of visibility observed at Gangjeong–Goryeong Weir is analyzed and compared with characteristics of fog occurred near Daegu weather station for the local meteorological impact assessment in this study. Low and bad visibility at Gangjeong–Goryeong Weir happened mainly in the early morning, and they were consistent with the fog occurrence at Daegu and Andong station.
    Water temperature is observed to analyze the relationship between water surface temperature and visibility. Water temperature sensors are installed at the edge of the river and it is necessary to verify the representativeness of the observation point. During intensive observation period, water temperature is observed on the left, right, and at the center of the river. Water temperature is higher downstream of the river than the upstream, and there is almost no difference among the observation positions at downstream.
    Upper air observation is conducted to analyze the planetary boundary layer at Gangjeong–Goryeong Weir and Gumi Weir using rawinsondes. The observation was held for about one week in late September, four times a day. Mixed layer depth was greater at Gangjeong–Goryeong Weir than Gumi Weir due to cloudy weather near Gumi Weir. Characteristics of turbulence during observation period showed generally stable atmosphere because thermal turbulence, affected by a weak solar radiation, was not developed in late September.
    Analysis of local meteorological impact by environmental change is limited due to lack of long-term observation data. Thus, sensitivity experiment using numerical model is performed for the landuse change. We need to consider turbulence process in the numerical model which has less than 1 km horizontal resolution. WRF-LES which has a 333-m horizontal resolution is conducted and validated with local meteorological observation and KMA AWS data for the sensitivity experiment on the change of landuse. Numerical simulation of river expansion shows that temperature decreases in the afternoon and increases in the early morning near the river. However, the rise or fall of temperature is not significant at areas far from the river. Urban island effect in Daegu is weakened and river breeze is strengthened with expansion of river width.


    Ⅳ. 연구 내용 및 결과
    국립기상연구소는 낙동강 3개 보 근처에 2010년 이후 국지기상 관측망을 구축하여 운영하고 있다. 강정고령보 근처에 2010년 자동기상관측장비를 구축한 후 현재 20조를 운영하고 있으며, 칠곡보 근처에...

    Ⅳ. 연구 내용 및 결과
    국립기상연구소는 낙동강 3개 보 근처에 2010년 이후 국지기상 관측망을 구축하여 운영하고 있다. 강정고령보 근처에 2010년 자동기상관측장비를 구축한 후 현재 20조를 운영하고 있으며, 칠곡보 근처에는 2011년부터 6조, 구미보에는 2012년 이후 12조를 운영하고 있다. 각 지점에는 플럭스 관측과 수온 관측을 수행하고 있다. 수면으로부터 최대한 근거리에서 관측을 위하여 2013년도에는 강정고령보 근처의 하천 내부에 자동기상관측장비 4조를 설치하여 관측하고 있으며, 플럭스 관측 1조를 설치하여 운영 중이다.
    본 연구에서는 3개의 보 지역 중 가장 장기간 관측을 수행하여 온 강정고령보 관측자료를 이용하여 보 주변의 기온과 습도 일변동성, 강으로부터 거리에 따른 기상특성을 조사하였다. 강정고령보의 서쪽은 농경지, 동쪽은 도시 공단 지역이다. 기온의 일 변동성은 야간에는 강 주위에서 하강하고 주간은 공단 지역에서 상승함을 보인다. 강으로부터 거리에 따라 기온과 습도가 감소하고 있음을 보였다. 조밀한 국지기상 관측망은 지형에 의한 국지적인 기상현상을 관측한다. 구미보 주변에서는 주위 산지 영향으로 풍속이 약한 날 주변 언덕에서 야간 냉기류 흐름이 있음을 기온과 풍향 분포로부터 확인하였다. 또한 국지기상 관측망은 강과 주위 지면과의 열적 차이에 의한 강 바람의 형성을 관측하였다.
    국지기상관측망은 기온, 습도, 플럭스, 시정 등의 다양한 기상요소를 관측하고 있다. 본 연구에서는 기상영향 분석을 위하여 강정고령보에서 관측한 시정 특성을 분석하고 주변 기상대에서 관측한 안개 발생 특성과 비교하였다. 강정고령보 근처에서 저·악시정은 가을과 겨울에 주로 발생하였다. 일변동성 분포는 주로 새벽 시간에 발생함을 보였으며 이러한 결과는 대구와 안동 기상대에서 관측되는 안개의 발생 시각과 일치하였다.
    낙동강 국지기상 관측망은 수온과 시정과의 관련성 분석을 관측하고 있다. 수온의 관측 지점은 강의 가장 자리이다. 그러므로 강의 위치에 따른 수온 변화를 관측함으로써 상시 관측하는 수온의 대표성을 확보할 필요가 있다. 강의 위치에 따른 수온은 구미, 칠곡, 강정고령 보에서 각각 강 중심, 좌, 우 지점에서 관측하였다. 수온은 강 상류보다 하류에서 더 높았으며 하류에서 수온은 위치에 따라 차이가 거의 없었다.
    국지기상영향 분석을 위한 기존의 관측망은 자동기상관측 장비 등을 이용한 지상관측 위주이므로 대기경계층내의 기상변화 분석을 위해서는 연직 관측자료가 필요하다. 그러므로 강정고령보와 구미보 주변에서 라디오존데를 이용한 상층의 바람을 관측하였다. 관측기간은 9월 하순 1주일 정도이며 일 4회 관측하였다. 고층기상 관측 자료를 이용하여 혼합고도와 난류 특성을 분석하였는데 혼합고도는 강정고령보 근처에서 구미보 보다 발달하였다 . 이것은 관측기간 동안 구미보 근처의 흐린 날씨 영향 때문이다. 관측기간 동안 대체적으로 안정한 대기 특성을 보였는데 이는 9월 하순의 약한 일사 영향으로 열적 난류가 발달되지 않았기 때문이다.
    관측자료를 이용하여 개발에 의한 국지기상영향 분석은 한계가 있다. 그러므로 수치모델을 이용하여 지표이용도 변화에 따른 국지기상영향 민감도 실험을 수행하였다. 1 km 이하의 고해상도 수치실험은 지표면 근처의 난류 계산을 고려할 필요가 있다. 그러므로 WRF-LES를 이용하여 333 m 해상도의 수치실험을 수행하였다 . 민감도 실험은 강폭의 확장에 대하여 수행하였으며 국지기상관측망 자료와 기상청 AWS 자료를 이용하여 강의 위치에 따라 비교 검증하였다. 수치실험은 강의 근거리 지점에서는 강 확대에 따라 오후 시간은 기온이 하강하고, 이른 오전은 기온이 상승함을 보였다. 그러나 강의 원거리 지점에서는 강 면적에 의한 기온상승 또는 하강의 효과가 작았다. 강폭이 확대됨에 따라 대구의 도시 열섬은 약화되고 강 바람 순환도 강화됨을 알 수 있었다.


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 연구보고서 ... 2
    3. 목차 ... 4
    4. 표 목차 ... 6
    5. 그림 목차 ... 8
    6. 요약문 ... 14
    7. Summary ... 20
    8. 제1장 서론 ... 28
    9. 제 1 절 연구 개발의 필요성 ... 28
    10. 제 2 절 국내․...
    1. 표지 ... 1
    2. 연구보고서 ... 2
    3. 목차 ... 4
    4. 표 목차 ... 6
    5. 그림 목차 ... 8
    6. 요약문 ... 14
    7. Summary ... 20
    8. 제1장 서론 ... 28
    9. 제 1 절 연구 개발의 필요성 ... 28
    10. 제 2 절 국내․외 연구 동향 ... 29
    11. 제 2장 낙동강 국지기상 관측망 운영 ... 30
    12. 제 1 절 국지기상 연구 관측망 개선 ... 30
    13. 1.개요 ... 30
    14. 2.강정고령보 국지기상 관측망 ... 32
    15. 3.칠곡보 국지기상 관측망 ... 37
    16. 4.구미보 국지기상 관측망 ... 43
    17. 제 2 절 수변지역 대기경계층 특별관측 ... 52
    18. 1.개요 ... 52
    19. 2.관측 지점 및 기상 개황 ... 52
    20. 3.고도별 기상 특성 및 혼합고도 변화 ... 57
    21. 4.대기안정도 평가 ... 69
    22. 5.결론 ... 78
    23. 제 3 절 수온 집중 관측 ... 79
    24. 1.개요 ... 79
    25. 2.관측방법 ... 80
    26. 3.결과 ... 81
    27. 제 3 장 수변 지역의 국지기상영향요소 분석 ... 103
    28. 제 1 절 낙동강 중류지역 국지기상 특성 ... 103
    29. 1.개요 ... 103
    30. 2.자료 및 분석 방법 ... 103
    31. 3.분석 결과 ... 107
    32. 4.결론 ... 114
    33. 제 2 절 강정고령보 국지기상 관측망 시정변동 특성 ... 116
    34. 1.개요 및 관측망 자료 ... 116
    35. 2.강정고령보 관측망의 시정 특성 ... 117
    36. 3.시정과 기상요소의 관련성 분석 ... 125
    37. 4.결론 ... 133
    38. 제 4 장 국지기상규모 수치모델 구축 ... 135
    39. 제 1 절 개요 ... 135
    40. 제 2 절 연구방법 ... 136
    41. 1.모델 및 실험방법 ... 136
    42. 2.지표이용도 및 민감도 실험 ... 139
    43. 제 3 절 결과 ... 140
    44. 1.검증 ... 140
    45. 2.지표이용도 민감도 실험 ... 153
    46. 3.강 주변의 국지기상 순환 ... 169
    47. 제 4 절 결론 ... 177
    48. 제 5 장 요약 및 결론 ... 178
    49. 참고 문헌 ... 181
    50. 부 록 ... 183
    51. 1.2013년도 연구성과 ... 183
    52. 2.2013년도 학술용역 (국지기상 영향평가기술 개발 연구) ... 187
    53. 끝페이지 ... 364
  • 참고문헌

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