본 연구는 중국발 고농도 미세먼지 수송 사례가 포함된 2015년 2월을 대상으로 WRF/CMAQ 모델을 이용하여 기상 수치 모의 정확도가 미세먼지 모의에 미치는 영향에 대해 살펴보고자 하였고, 특히 오염 물질의 확산에 큰 영향을 미치는 PBL 고도를 중심으로 분석하고자 하였다. 먼저, PBL 고도의 모의 정확도를 높이는 방안으로 PBL 모수화 방안에 따른 민감도 실험 및 ...
본 연구는 중국발 고농도 미세먼지 수송 사례가 포함된 2015년 2월을 대상으로 WRF/CMAQ 모델을 이용하여 기상 수치 모의 정확도가 미세먼지 모의에 미치는 영향에 대해 살펴보고자 하였고, 특히 오염 물질의 확산에 큰 영향을 미치는 PBL 고도를 중심으로 분석하고자 하였다. 먼저, PBL 고도의 모의 정확도를 높이는 방안으로 PBL 모수화 방안에 따른 민감도 실험 및 라디오존데 자료를 이용한 관측 너징을 수행하였다. 그 결과, PBL 모수화 방안으로는 YSU scheme을 이용한 기상 수치 모의 실험의 정확도가 높게 나타났고, 관측 너징 관련 옵션에서는 동화 강도는 9.0 × 10-4 s-1, 영향 반경은 50 km가 적합하였다. PBL 고도 최적화 방안을 이용한 실험을 ONG 실험이라 하고, 최적화 방안을 이용하지 않은 기본 실험인 BASE 실험과 미세먼지 수치 모의 실험을 비교하였다. 모델링 기간 중 중국에서 서풍을 따라 고농도 미세먼지가 수송되는 사례인 2015년 2월 14일부터 16일까지를 연구 기간으로 선정하였고, 미세먼지 코어가 이동하는 방향을 따라 연직 단면을 통해 PBL 고도와 미세먼지 연직 분포 간의 관계를 분석하고자 하였다. 미세먼지가 중국에서 한반도로 유입되는 시점에서 ONG 실험은 서해 연안 지역의 PBL 고도를 BASE 실험에 비해 낮게 모의하여 지상으로 유입되는 미세먼지 농도를 증가시켰고, 이로 인해 전반적으로 미세먼지 모의 정확도가 향상되었다. 한편, 15일 야간에 미세먼지가 북동풍을 따라 소산되어 농도가 감소하는 기간에 대해 BASE 실험에서는 하층 풍속을 관측 보다 낮게 모의하여 고농도 미세먼지가 잔류하였고, ONG 실험에서는 하층 풍속을 관측과 가깝게 모의함에 따라 PBL 고도를 성장시켜 미세먼지가 소산되었다. 두 실험에 대해 미세먼지 모의 정확도를 권역별로 나누어 살펴보니, ONG 실험에서 남서 권역의 미세먼지 모의 정확도가 BASE 실험 보다 향상되었으나 다른 권역에서는 오차가 오히려 증가하였다. 이는 관측 너징에 사용된 라디오존데 관측 자료가 전국 7개 지점에 12시간 간격으로 제공되는 자료로 시공간 해상도가 낮기 때문에 지역적인 특징을 대표할 수 없기 때문인 것으로 사료된다. 따라서, 향후 고해상도 관측 자료를 이용한 PBL 최적화 방안에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
본 연구는 중국발 고농도 미세먼지 수송 사례가 포함된 2015년 2월을 대상으로 WRF/CMAQ 모델을 이용하여 기상 수치 모의 정확도가 미세먼지 모의에 미치는 영향에 대해 살펴보고자 하였고, 특히 오염 물질의 확산에 큰 영향을 미치는 PBL 고도를 중심으로 분석하고자 하였다. 먼저, PBL 고도의 모의 정확도를 높이는 방안으로 PBL 모수화 방안에 따른 민감도 실험 및 라디오존데 자료를 이용한 관측 너징을 수행하였다. 그 결과, PBL 모수화 방안으로는 YSU scheme을 이용한 기상 수치 모의 실험의 정확도가 높게 나타났고, 관측 너징 관련 옵션에서는 동화 강도는 9.0 × 10-4 s-1, 영향 반경은 50 km가 적합하였다. PBL 고도 최적화 방안을 이용한 실험을 ONG 실험이라 하고, 최적화 방안을 이용하지 않은 기본 실험인 BASE 실험과 미세먼지 수치 모의 실험을 비교하였다. 모델링 기간 중 중국에서 서풍을 따라 고농도 미세먼지가 수송되는 사례인 2015년 2월 14일부터 16일까지를 연구 기간으로 선정하였고, 미세먼지 코어가 이동하는 방향을 따라 연직 단면을 통해 PBL 고도와 미세먼지 연직 분포 간의 관계를 분석하고자 하였다. 미세먼지가 중국에서 한반도로 유입되는 시점에서 ONG 실험은 서해 연안 지역의 PBL 고도를 BASE 실험에 비해 낮게 모의하여 지상으로 유입되는 미세먼지 농도를 증가시켰고, 이로 인해 전반적으로 미세먼지 모의 정확도가 향상되었다. 한편, 15일 야간에 미세먼지가 북동풍을 따라 소산되어 농도가 감소하는 기간에 대해 BASE 실험에서는 하층 풍속을 관측 보다 낮게 모의하여 고농도 미세먼지가 잔류하였고, ONG 실험에서는 하층 풍속을 관측과 가깝게 모의함에 따라 PBL 고도를 성장시켜 미세먼지가 소산되었다. 두 실험에 대해 미세먼지 모의 정확도를 권역별로 나누어 살펴보니, ONG 실험에서 남서 권역의 미세먼지 모의 정확도가 BASE 실험 보다 향상되었으나 다른 권역에서는 오차가 오히려 증가하였다. 이는 관측 너징에 사용된 라디오존데 관측 자료가 전국 7개 지점에 12시간 간격으로 제공되는 자료로 시공간 해상도가 낮기 때문에 지역적인 특징을 대표할 수 없기 때문인 것으로 사료된다. 따라서, 향후 고해상도 관측 자료를 이용한 PBL 최적화 방안에 대한 연구가 수행되어야 할 것이다.
This study investigates the impact of meteorological simulation accuracy on PM10 simulation. The simulation was conducted with the case of PM10 transport from China in February 2015 using WRF/CMAQ model. Especially, the effect of Planetary Boundary Layer(PBL) height accuracy on the vertical distribu...
This study investigates the impact of meteorological simulation accuracy on PM10 simulation. The simulation was conducted with the case of PM10 transport from China in February 2015 using WRF/CMAQ model. Especially, the effect of Planetary Boundary Layer(PBL) height accuracy on the vertical distribution of PM10 transporting was analyzed. First of all, in order to simulate more accurate PBL height, this study examined the accuracy for simulated meteorological variables especially, PBL heights using two different PBL parameterization(YSU, MYJ scheme) and then, performed observation nudging using radiosonde data. The results of WRF simulation using YSU scheme showed better accuracy in the simulated meteorological variables and nudging coefficient and radius of influence were suitable 9.0 × 10-4 s-1 and 50 km, respectively in observation nudging. Then, two PM10 simulations which applied PBL optimization(ONG exp.) and not(BASE exp.) were performed. From February 14th to 16th, 2015, there was a case of high-PM10 concentrations from China, and this period was selected as the study period. This study tried to analyze the relationship between PBL height and PM10 vertical distribution using cross-section along PM10 core transport during the study period. this study analyzed two separated periods about whole the study period PM10 concentration increased(increased period) and decreased(decreased period) because it was different mechanism. During the increased period, as the PBL height on the western coastal area of Korean peninsula of the ONG experiment was underestimated than the BASE experiment, PM10 concentration flowing into the ground was increased. Hence, PM10 simulation accuracy was improved overall. During the decreased period, the lower layer wind speed was simulated lower than the observation in the BASE experiment, and the high concentration of PM10 remained. On the other hand, in the ONG experiment, the PBL height in the southwestern region of the Korean peninsula was increased by simulating the lower wind speed closely to the observation, and PM10 dissipated. Compared the accuracy of PM10 simulation between the ONG and BASE experiments by region, the ONG showed better simulated PM10 accuracy performance than the BASE in the southwestern region. But the error was increased in other regions. This study performed observation nudging using 12 hour interval, 7 stations of radiosonde data to improve PBL height accuracy. It was because the temporal and spatial resolution was coarse and it could not represent the characteristics of the region. Therefore, PBL optimization using high-resolution observation data should be carried out on future study.
This study investigates the impact of meteorological simulation accuracy on PM10 simulation. The simulation was conducted with the case of PM10 transport from China in February 2015 using WRF/CMAQ model. Especially, the effect of Planetary Boundary Layer(PBL) height accuracy on the vertical distribution of PM10 transporting was analyzed. First of all, in order to simulate more accurate PBL height, this study examined the accuracy for simulated meteorological variables especially, PBL heights using two different PBL parameterization(YSU, MYJ scheme) and then, performed observation nudging using radiosonde data. The results of WRF simulation using YSU scheme showed better accuracy in the simulated meteorological variables and nudging coefficient and radius of influence were suitable 9.0 × 10-4 s-1 and 50 km, respectively in observation nudging. Then, two PM10 simulations which applied PBL optimization(ONG exp.) and not(BASE exp.) were performed. From February 14th to 16th, 2015, there was a case of high-PM10 concentrations from China, and this period was selected as the study period. This study tried to analyze the relationship between PBL height and PM10 vertical distribution using cross-section along PM10 core transport during the study period. this study analyzed two separated periods about whole the study period PM10 concentration increased(increased period) and decreased(decreased period) because it was different mechanism. During the increased period, as the PBL height on the western coastal area of Korean peninsula of the ONG experiment was underestimated than the BASE experiment, PM10 concentration flowing into the ground was increased. Hence, PM10 simulation accuracy was improved overall. During the decreased period, the lower layer wind speed was simulated lower than the observation in the BASE experiment, and the high concentration of PM10 remained. On the other hand, in the ONG experiment, the PBL height in the southwestern region of the Korean peninsula was increased by simulating the lower wind speed closely to the observation, and PM10 dissipated. Compared the accuracy of PM10 simulation between the ONG and BASE experiments by region, the ONG showed better simulated PM10 accuracy performance than the BASE in the southwestern region. But the error was increased in other regions. This study performed observation nudging using 12 hour interval, 7 stations of radiosonde data to improve PBL height accuracy. It was because the temporal and spatial resolution was coarse and it could not represent the characteristics of the region. Therefore, PBL optimization using high-resolution observation data should be carried out on future study.
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