본 연구에서는 인공구조물에 의해 출구가 닫힌 집수역에서 냉기호가 일 최저기온에 미치는 영향을 계량적으로 추정할 수 있는 방법을 고안하고 이를 이용하여 추정된 시험유역의 국지기온자료를 과수 생물계절 추정모형의 입력자료로 활용함으로써 냉기호 지대 과원의 발아일 및 개화일 분포도를 작성할 수 있음을 보였다. 구체적으로 ‘집수역 규모에서 매 30m 간격의 격자점에 흘러 들어오는 냉기집적량에 근거한 일 최저기온 추정방법’(Chung et al., 2006)을 골격으로 하되, 인공구조물에 의해 형성되는 냉기호의 ‘저수량’을 추정하고 이것이 최종 기온결정에 미치는 영향을 추가함으로써 최종적인 기온분포를 현실과 가깝게 모의하였다. 이 방법에 의해 시험유역의 매일 최저기온과 최고기온을 산출하고 이를 ‘신고’ 배의 발아 및 만개일 추정모형의 입력자료로 활용하였다.
이 방법을 검증하기 위해 경남 하동군 악양계곡의 200m 이하 냉기호 형성지역에 기상관측기 10대를 설치하고 1분 단위로 기온을 측정하였다. 2011년 5월 17일 새벽에 적외선영상복사계로 획득한 지면온도분포에 의하면 개선된 국지기온 추정모형을 적용하여 얻은 기온 분포양상이 실제와 유사하였다. 10개 기상관측지점에 해당하는 격자의 기온추정값을 추출하여 실측값과 비교한 결과, MAE는 1.01에서 0.60으로, ...
본 연구에서는 인공구조물에 의해 출구가 닫힌 집수역에서 냉기호가 일 최저기온에 미치는 영향을 계량적으로 추정할 수 있는 방법을 고안하고 이를 이용하여 추정된 시험유역의 국지기온자료를 과수 생물계절 추정모형의 입력자료로 활용함으로써 냉기호 지대 과원의 발아일 및 개화일 분포도를 작성할 수 있음을 보였다. 구체적으로 ‘집수역 규모에서 매 30m 간격의 격자점에 흘러 들어오는 냉기집적량에 근거한 일 최저기온 추정방법’(Chung et al., 2006)을 골격으로 하되, 인공구조물에 의해 형성되는 냉기호의 ‘저수량’을 추정하고 이것이 최종 기온결정에 미치는 영향을 추가함으로써 최종적인 기온분포를 현실과 가깝게 모의하였다. 이 방법에 의해 시험유역의 매일 최저기온과 최고기온을 산출하고 이를 ‘신고’ 배의 발아 및 만개일 추정모형의 입력자료로 활용하였다.
이 방법을 검증하기 위해 경남 하동군 악양계곡의 200m 이하 냉기호 형성지역에 기상관측기 10대를 설치하고 1분 단위로 기온을 측정하였다. 2011년 5월 17일 새벽에 적외선영상복사계로 획득한 지면온도분포에 의하면 개선된 국지기온 추정모형을 적용하여 얻은 기온 분포양상이 실제와 유사하였다. 10개 기상관측지점에 해당하는 격자의 기온추정값을 추출하여 실측값과 비교한 결과, MAE는 1.01에서 0.60으로, RMSE 1.30에서 0.71으로 감소하여 집수역 출구에 가까운 저지대 평야부분에서 발생하는 기존 방법에 의한 오차가 개선되었다.
개선된 국지기온 추정모형을 토대로 악양계곡에 대해 2001년부터 2011년 9월 30일까지의 일별 기온분포도를 제작하고 이 자료를 이용하여 신고 배의 생물계절 모형을 구동함으로써 2002년부터 2011년까지 이 지역의 발아일과 만개일 분포도를 작성하였다. 또한 악양계곡의 배 과원 8곳에 대해 평년 대비 최근 10년의 만개일을 필지 단위로 확인한 결과, 2005년, 2010년을 제외하면 평년에 비해 개화가 4일~22일 빠른 경향임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 인공구조물에 의해 출구가 닫힌 집수역에서 냉기호가 일 최저기온에 미치는 영향을 계량적으로 추정할 수 있는 방법을 고안하고 이를 이용하여 추정된 시험유역의 국지기온자료를 과수 생물계절 추정모형의 입력자료로 활용함으로써 냉기호 지대 과원의 발아일 및 개화일 분포도를 작성할 수 있음을 보였다. 구체적으로 ‘집수역 규모에서 매 30m 간격의 격자점에 흘러 들어오는 냉기집적량에 근거한 일 최저기온 추정방법’(Chung et al., 2006)을 골격으로 하되, 인공구조물에 의해 형성되는 냉기호의 ‘저수량’을 추정하고 이것이 최종 기온결정에 미치는 영향을 추가함으로써 최종적인 기온분포를 현실과 가깝게 모의하였다. 이 방법에 의해 시험유역의 매일 최저기온과 최고기온을 산출하고 이를 ‘신고’ 배의 발아 및 만개일 추정모형의 입력자료로 활용하였다.
이 방법을 검증하기 위해 경남 하동군 악양계곡의 200m 이하 냉기호 형성지역에 기상관측기 10대를 설치하고 1분 단위로 기온을 측정하였다. 2011년 5월 17일 새벽에 적외선영상복사계로 획득한 지면온도분포에 의하면 개선된 국지기온 추정모형을 적용하여 얻은 기온 분포양상이 실제와 유사하였다. 10개 기상관측지점에 해당하는 격자의 기온추정값을 추출하여 실측값과 비교한 결과, MAE는 1.01에서 0.60으로, RMSE 1.30에서 0.71으로 감소하여 집수역 출구에 가까운 저지대 평야부분에서 발생하는 기존 방법에 의한 오차가 개선되었다.
개선된 국지기온 추정모형을 토대로 악양계곡에 대해 2001년부터 2011년 9월 30일까지의 일별 기온분포도를 제작하고 이 자료를 이용하여 신고 배의 생물계절 모형을 구동함으로써 2002년부터 2011년까지 이 지역의 발아일과 만개일 분포도를 작성하였다. 또한 악양계곡의 배 과원 8곳에 대해 평년 대비 최근 10년의 만개일을 필지 단위로 확인한 결과, 2005년, 2010년을 제외하면 평년에 비해 개화가 4일~22일 빠른 경향임을 알 수 있었다.
Cold air on sloping surfaces flows down to the valley bottom in mountainous terrain at calm and clear nights. Existing models assume the cold air flow might be the same as the water flow and try to estimate the temperature drop due to the cold air accumulation at a given location which can be determ...
Cold air on sloping surfaces flows down to the valley bottom in mountainous terrain at calm and clear nights. Existing models assume the cold air flow might be the same as the water flow and try to estimate the temperature drop due to the cold air accumulation at a given location which can be determined by the water-like free drainage. However, in case of a closed catchment whose outlet is blocked by man-made obstacles like banks and roads, the free drainage assumption is not valid anymore, because the cold air fills up the bottom first. An empirical model was developed to quantitatively estimate the effect of cold pool on nocturnal temperature in closed catchments. In this model, a closed catchment is treated like “a vessel”, and a digital elevation model (DEM) was used to calculate the maximum capacity of the cold pool formed in a closed catchment. Cold air accumulation potential, originally in dimensionless unit, was converted to get volume unit. A topographical variable named “shape factor”, which is easily calculated as the ratio of the cold air accumulation potential across the whole catchment area to the maximum capacity of the cold pool, was introduced to describe the relative size of temperature drop at a wider range of catchment shapes. The shape factor is then used to simulate the density profile of cold pool formed in a given catchment based on a hypsometric equation. The cold lake module was incorporated with the existing model (Chung et al., 2006) to form a new model for predicting minimum temperature distribution over closed catchments. This model was applied to Akyang valley, a typical closed catchment of 53 km2 area in the southern skirt of Mt. Jiri National Park with operational 12 automated weather stations, and tested for the feasibility of delineating the temperature pattern accurately at cold pool forming nights in May 2011. Overall, improved results in simulating the spatial pattern of lower temperature at the valley bottom were obtained by this method as was confirmed from thermal images scanned across the valley at dawn of 17 May 2011. In addition, temperature estimation error was substantially decreased by this method from 1.30 to 0.71 °C in the root mean square error at the 10 low-lying stations, showing the feasibility of this method for the site-specific freeze and frost warning.
This method was used to produce daily temperature surfaces at the 30m grid cell resolution over Akyang valley for 10 years from October 2001 to September 2011. A thermal time based phenology model, which was tuned for a local pear species, was driven by daily temperature data for the 10 years to calculate yearly budburst and flowering dates at each grid cell. Inter-annual variation in the calculated flowering dates was consistent with the observed dates at 8 pear orchards in Akyang valley during the recent 10 years, showing a feasibility of the site-specific prediction and management of weather related risks in fruits production.
Cold air on sloping surfaces flows down to the valley bottom in mountainous terrain at calm and clear nights. Existing models assume the cold air flow might be the same as the water flow and try to estimate the temperature drop due to the cold air accumulation at a given location which can be determined by the water-like free drainage. However, in case of a closed catchment whose outlet is blocked by man-made obstacles like banks and roads, the free drainage assumption is not valid anymore, because the cold air fills up the bottom first. An empirical model was developed to quantitatively estimate the effect of cold pool on nocturnal temperature in closed catchments. In this model, a closed catchment is treated like “a vessel”, and a digital elevation model (DEM) was used to calculate the maximum capacity of the cold pool formed in a closed catchment. Cold air accumulation potential, originally in dimensionless unit, was converted to get volume unit. A topographical variable named “shape factor”, which is easily calculated as the ratio of the cold air accumulation potential across the whole catchment area to the maximum capacity of the cold pool, was introduced to describe the relative size of temperature drop at a wider range of catchment shapes. The shape factor is then used to simulate the density profile of cold pool formed in a given catchment based on a hypsometric equation. The cold lake module was incorporated with the existing model (Chung et al., 2006) to form a new model for predicting minimum temperature distribution over closed catchments. This model was applied to Akyang valley, a typical closed catchment of 53 km2 area in the southern skirt of Mt. Jiri National Park with operational 12 automated weather stations, and tested for the feasibility of delineating the temperature pattern accurately at cold pool forming nights in May 2011. Overall, improved results in simulating the spatial pattern of lower temperature at the valley bottom were obtained by this method as was confirmed from thermal images scanned across the valley at dawn of 17 May 2011. In addition, temperature estimation error was substantially decreased by this method from 1.30 to 0.71 °C in the root mean square error at the 10 low-lying stations, showing the feasibility of this method for the site-specific freeze and frost warning.
This method was used to produce daily temperature surfaces at the 30m grid cell resolution over Akyang valley for 10 years from October 2001 to September 2011. A thermal time based phenology model, which was tuned for a local pear species, was driven by daily temperature data for the 10 years to calculate yearly budburst and flowering dates at each grid cell. Inter-annual variation in the calculated flowering dates was consistent with the observed dates at 8 pear orchards in Akyang valley during the recent 10 years, showing a feasibility of the site-specific prediction and management of weather related risks in fruits production.
주제어
#Cold-air pool
#Nocturnal temperature
#Closed catchment
#Orchard freeze and frost damage
학위논문 정보
저자
김수옥
학위수여기관
경희대학교
학위구분
국내석사
학과
생태시스템공학과
지도교수
윤진일
발행연도
2012
총페이지
101 p.
키워드
Cold-air pool,
Nocturnal temperature,
Closed catchment,
Orchard freeze and frost damage
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