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문제 정의
- 이 모형은 Pielke 등에 의해 개발되었는데, 모형의 개요를 Table 1에 제시하였다. 또 RAMS의 방정식체계는 정우식 등®에 자세히 소개되어 있으므로 여기에서는 자세한 소개를 생략하였다.
- 나아가서 대구지역에 동서로 설치된 자동기상관측망에서 측정된 바람자료와 수치모의 실험결과를 비교검증하였다. 이 연구를 통하여, 먼저 대구지역에서 바람의 길 조성가능성을 제시하고자 한다. 이어서 바람의 길로서 확보되어야할 중요지역을 제시하고, 산지에서 생성되는 냉기류의 양을 평가하여 대구의 도시개발계획에 있어서 바람의 길보전을 반영하였을 시에 기대되는 경제성 평가의 기초자료를 제공하고자 한다.
- 이 연구를 통하여, 먼저 대구지역에서 바람의 길 조성가능성을 제시하고자 한다. 이어서 바람의 길로서 확보되어야할 중요지역을 제시하고, 산지에서 생성되는 냉기류의 양을 평가하여 대구의 도시개발계획에 있어서 바람의 길보전을 반영하였을 시에 기대되는 경제성 평가의 기초자료를 제공하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구에서는 상용의 지역규모 대기순환모형인 RAMS (Regional Atmospheric Modeling System)# 이용하여, 일반풍이 매우 작고 쾌청하여 국지풍의 형성이 용이한 날을 대상으로 하여 대구의 앞산과 팔공산에서 형성되는 산풍의 규모와 그것의 이동경로를 평가하였다. 나아가서 대구지역에 동서로 설치된 자동기상관측망에서 측정된 바람자료와 수치모의 실험결과를 비교검증하였다. 이 연구를 통하여, 먼저 대구지역에서 바람의 길 조성가능성을 제시하고자 한다.
- 이러한 날을 선정하기 위하여, 2003년 난후기(5월〜10월)를 대상으로 선정작업을 하였다. 먼저 일본기상협회에서 발간한지 상일 기 도를 분석 하여 종관기상상태 가 동서 고압대형인 날을 선정하였다. 그리고 이 중에서 대구지방기상대에서 관측한 일조시간이 10시간을 초과하여쾌청 조건을 만족하는 날인 2003년 5월 10〜12일을사례일로 선정하였다.
- 이러한 산풍은 야간에 대규모 계곡을 따라서 저지대로 유출될 것인데, 이를활용하면 하계 야간 열대야현상을 억제하고 아울러도심에서 배출된 대기오염물질을 교외로 운반하여대기질을 개선하는 효과를 유도할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 상용의 지역규모 대기순환모형인 RAMS (Regional Atmospheric Modeling System)# 이용하여, 일반풍이 매우 작고 쾌청하여 국지풍의 형성이 용이한 날을 대상으로 하여 대구의 앞산과 팔공산에서 형성되는 산풍의 규모와 그것의 이동경로를 평가하였다. 나아가서 대구지역에 동서로 설치된 자동기상관측망에서 측정된 바람자료와 수치모의 실험결과를 비교검증하였다.
- 3에 나타내었다. 수치모의는 2003년 5월 10일 0900LST 부터 5월 12일 2100LST까지 총 60시간 수행되었으나, 대구지역의 낮과 야간의 국지풍순환을 명확히 볼 수 있는 5월 11일 0900LST이후부터 18시간 동안에 얻어진 자료를 6시간 간격으로 제시하였다. 일출 이후인 0900LST(Fig.
- 수치실험결과가 기온변화를 제대로 모의하고 있는지를 검증하기 위하여 Fig. 8에 수치실험이 이루어진 2003년 5월 11일 0900LST 에서 12일 0800LST 에 걸쳐서 자동기상관측망에서 얻어진 자료와 수치실험으로 얻은 자료를 비교하여 나타내었다. 비교 결과를 살펴보면 전반적인 일변화 경향을 잘 나타내고 있는 것을 볼 수 있었다.
- 수치실험은, NCEP/NCAR (National Center for Environmental Prediction/National Center for At mospheric Research) 재분석자료의 매 6시간 값을 초기조건으로 하여 총 60시간에 걸쳐서 수치적분을 수행하여 대구지역의 국지적 대기순환장을 분석하였으며, 수치모의의 결과는 대구지역에 설치되어 있는 9개의 자동기상관측망(Fig. 2)의 바람관측자료와 비교하였다. 자동기상관측 기기가 설치된 장소는 대구 시내에 위치한 중고등학교의 옥상(고도는 지상에서 15미터 내외)인데, 사방이 수십 킬로미터 이상 오픈되어 있어서 인공구조물이나 지형장애물에 의한 바람 장의 왜곡이 발생하지 않는 좋은 조건에 있다.
- 이를 이용하여 산풍이 유출되는 주요 계곡의 평지상에서, 산풍의 유출량을 산정하여, 이를 Table 2에 제시하였다. 유출량의 산정은 수치모의된 고도별 평균풍속에 공기의 밀도와 층의 깊이를 곱하여 단위면적당의 냉기류에 대한 질량속을 구한 후에, 냉기류가 흘러가는 수평 폭을 곱하는 방식으로 수행되었다. 냉기류가 하층에 한정되고 있기 때문에, 공기의 밀도는 1기압하에서 해수면상의 공기밀도(1.
- 이 연구에서는 지표면의 열복사과정을 모의할 수있어 국지풍의 생성과 그것의 순환을 평가할 수 있는 지역규모 대기순환장모형 (RAMS)을 이용하여, 종관풍이 매우 약하고 쾌청하여 국지풍의 생성이 탁월할 것으로 예상되는 2003년 5월 10〜12일을 대상으로 대구지역의 국지순환풍을 수치모의하였다. 그결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
대상 데이터
- 먼저 일본기상협회에서 발간한지 상일 기 도를 분석 하여 종관기상상태 가 동서 고압대형인 날을 선정하였다. 그리고 이 중에서 대구지방기상대에서 관측한 일조시간이 10시간을 초과하여쾌청 조건을 만족하는 날인 2003년 5월 10〜12일을사례일로 선정하였다. 이 날은 우리나라가 동서 고압대에 덮여있어 기압의 공간구배가 작아 종관풍이 약하고 일조시간이 충분하여 국지순환이 잘 발달할수 있는 조건을 만족하고 있다(Fig.
- 수치모의실험에서 얻어진 수평바람장의 타당성을 검증하기 위하여 Fig. 7에 대구지역에 설치된 9개 지점의 자동기상관측망에서 관측된 바람자료를 나타내었다. 5월 11일 1500LST(Fig.
- 수치모의의 대상영역(Fig. 2)은 대구의 중심인 북위35.8도, 동경 128.6도를 계산영역의 중심으로 하여, 수평 격 자수를 52 X 52, 수평 격자간격 을 lkm, 연직 격자수를 30, 연직격자간격을 30m〜 1, 200m(최하층간격은 30m이고 1.2배씩 증가하여 1, 200m까지 증가), 시간적분 간격은 30초로 설정하여 계산을 수행하였다. 측면경계 조건은 복사경계조건方을 사용하였다.
- 날에 보다 높게 제기된다. 이러한 날을 선정하기 위하여, 2003년 난후기(5월〜10월)를 대상으로 선정작업을 하였다. 먼저 일본기상협회에서 발간한지 상일 기 도를 분석 하여 종관기상상태 가 동서 고압대형인 날을 선정하였다.
- 상층경계 조건은 상층으로 진행하는 내부 중력파를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위하여 중력파 복사조건26)을 사용하였다. 한편, 수치모형 내의 해수면온도는 2003년 5월의 월평균해수면온도자료27)를 사용하였다.
이론/모형
- 측면경계 조건은 복사경계조건方을 사용하였다. 상층경계 조건은 상층으로 진행하는 내부 중력파를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위하여 중력파 복사조건26)을 사용하였다. 한편, 수치모형 내의 해수면온도는 2003년 5월의 월평균해수면온도자료27)를 사용하였다.
- 이 연구에서 사용한 수치모형은 상용의 지역규모 의대 기 순환모 형 인 RAMS (Regional Atmospheric Mod eling System) 이다. 이 모형은 Pielke 등에 의해 개발되었는데, 모형의 개요를 Table 1에 제시하였다.
- 2배씩 증가하여 1, 200m까지 증가), 시간적분 간격은 30초로 설정하여 계산을 수행하였다. 측면경계 조건은 복사경계조건方을 사용하였다. 상층경계 조건은 상층으로 진행하는 내부 중력파를 효과적으로 흡수할 수 있도록 하기 위하여 중력파 복사조건26)을 사용하였다.
성능/효과
- 일출 이후인 0900LST(Fig. 3(a))에는 저지대에서 산지로 바람이 부는 곡풍이 형성되고, 대구의 남서 방향의 교외에 위치한 현풍지역에서는 여전히 대구 시내에서 교외로의 유출이 존재하나 바람자체는 약함을 확인할 수 있다. Fig.
- 2100LST (Fig. 3(c))에는 앞산에 위치한 거대 계곡인 신천과팔공산의 팔거천을 따라서 산풍이 저지대로 유출되는 모습을 볼 수 있고, 이보다는 계곡의 규모가 작은 청량산에 위치한 도원지계곡과 팔공산의 서쪽에 위치한 이언천(E)을 따라서도 산풍이 유출되는 것을 확인할 수 있다.
- 3(d))에 산풍의 저지대로의 유출과 평지에서의 이동과정을 가장 명확히 볼 수있었다. 경산의 남천계곡(F)을 따라서 저지대로 유출된 산풍과 신천을 따라서 유출된 산풍이 일부는 팔공산의 동화천(G) 방향으로 흘러가고, 나머지는 대구의 저지대인 서쪽 지역으로 이동해가는 것을 확인할 수 있다. 그리고 팔공산의 팔거천과 이 언천을 따라서 저지대로 유출되는 산풍도 앞산에서 유출된 산풍과 합류하여 대구의 서쪽지역으로 이동하여 결국 대구의 남서방향의 교외지역인 현풍지역으로 유출되고 있다.
- 넷째, 대구의 남쪽과 북쪽에 위치한 앞산과 팔공산에서 형성된 청정한 냉기류는 이들 산지에서 발원하여 대구도심을 흘러 금호강으로 유출되는 도시하천을 따라서 흐르는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서 대구에서 바람의 길을 활용하여 도시의 열오염 현상을 저감하고 대기오염의 교외확산능력을 강화하는 환경친화적 도시개발을 추진하기 위해서는이러한 기류특성을 적극 고려한 도시계획이 요구된다.
- 둘째, 야간에 대구지역에서는 동쪽지역인 앞산의가창골〜신천, 팔공산의 팔거천을 따라서 산풍이 저지대로 유출됨이 평가되었다. 또 경산지역의 남천을따라서도 앞산에서 산풍이 저지대로 유출되어 대구로 유입되는 것으로 모의되었다.
- 8에 수치실험이 이루어진 2003년 5월 11일 0900LST 에서 12일 0800LST 에 걸쳐서 자동기상관측망에서 얻어진 자료와 수치실험으로 얻은 자료를 비교하여 나타내었다. 비교 결과를 살펴보면 전반적인 일변화 경향을 잘 나타내고 있는 것을 볼 수 있었다. 수치모의 결과가 관측치보다 주간에는 다소 높게, 야간에는 다소 낮게 나타났는데 이는 수치모의에서 인공열을 고려하고 있지 않아 나타난 것으로 사료되며, 전반적으로 수치 모의 결과와 일치하고 있는 것으로 나타났다.
- 셋째, 대구지역에서는 가창골〜신천을 따라서 가장 많은 청정한 냉기류가 산풍의 형태로 저지대로 유입되고 있는 것으로 평가되었다. 이곳에서 산 풍이 유출되는 폭은 약 6km에 이르고, 고도는 약 120m에 이르렀고, 풍속은 3.
- 비교 결과를 살펴보면 전반적인 일변화 경향을 잘 나타내고 있는 것을 볼 수 있었다. 수치모의 결과가 관측치보다 주간에는 다소 높게, 야간에는 다소 낮게 나타났는데 이는 수치모의에서 인공열을 고려하고 있지 않아 나타난 것으로 사료되며, 전반적으로 수치 모의 결과와 일치하고 있는 것으로 나타났다.
- 5에 수치 모의실험으로 얻은 5월 11일 1500LST(산풍의 효과가 없는 경우) 와 12일 0300LST(산풍 유입효과가 있는 경우)의 지상 15미터 고도에서의 기온분포를 나타내었다. 신천을 따라서 산풍이 유줄되는 지점 (A)과 대구의 서쪽에 위치한 성서산업단지 주변지점(B)간의 기온차이를 비교하여 보면, 산풍의 유출이 없는 1500LST에는 두 지점간의 기온차이가 3°C이고, 산풍의 유출이있는 0300LST에는 두 지점간에 기온차이가 6°C 에이르고 있음을 알 수 있다. 이번에 수행된 수치모형에는 도시에서 배출된 인공열의 효과는 포함되어 있지 않지만, 단지 토지이용도와 지형효과에 따른 복사 .
- 그리고 팔공산의 팔거천과 이 언천을 따라서 저지대로 유출되는 산풍도 앞산에서 유출된 산풍과 합류하여 대구의 서쪽지역으로 이동하여 결국 대구의 남서방향의 교외지역인 현풍지역으로 유출되고 있다. 아울러, 도원지에서 유출된 산풍도 대구의 동쪽에서 이동해온 국지풍과 합류하여 현풍지역으로 유출되어가는 것이 모의되었다. 이를 모식적으로 나타내면 Fig.
- 평지까지 유출이 이루어지는 산풍의 고도는 대체로 120m 내외로 평가되었다. 이보다 고층에서는 산지에서 저지대로 유출되는 산풍이 현저하게 약화되고, 그 규모도 대단히 작은 것으로 평가되었다. 이를 이용하여 산풍이 유출되는 주요 계곡의 평지상에서, 산풍의 유출량을 산정하여, 이를 Table 2에 제시하였다.
- 첫째, 낮에 대구지역에서는 동쪽으로는 포항과 경산지방에서 유입되는 교외풍의 영향을 받고, 서쪽으로는 현풍지역으로부터 교외풍이 유입되는 것을 확인할 수 있었다. 대구의 동쪽에서는 교외에서 유입된 기류가 팔공산의 동화礼 팔거천 및 앞산의 신천을 따라서, 서쪽에서는 현풍지역에서 유입된 기류가 앞산의 도원지계곡 등을 따라서 곡풍의 형태로 유출되었다.
후속연구
- 아울러 이들 냉기류의 저온성을 보존하기 위하 여, 바람의 길을 따라서 도시녹지대를 조성하고 도 시하천의 복개를 억제하는 정책적 배려가 요구된다. 이러한 국지풍 규모를 관측적으로 확인하는 연구와, 이들 냉기류에 의한 대기오염물질의 교외로의 확산효과와 국지풍의 수렴확산과정에서 유발되는 도시형강수의 문제는 후속 연구에서 다룰 계획이다.
- 다만, 대구의 남과 북에 병풍처럼 위치하고 있는 앞산과 팔공산에서 야간에 지면복사냉각과정으로 적지 않은 산풍이형성될 것으로 추정된다. 이러한 산풍은 야간에 대규모 계곡을 따라서 저지대로 유출될 것인데, 이를활용하면 하계 야간 열대야현상을 억제하고 아울러도심에서 배출된 대기오염물질을 교외로 운반하여대기질을 개선하는 효과를 유도할 수 있을 것이다. 본 연구에서는 상용의 지역규모 대기순환모형인 RAMS (Regional Atmospheric Modeling System)# 이용하여, 일반풍이 매우 작고 쾌청하여 국지풍의 형성이 용이한 날을 대상으로 하여 대구의 앞산과 팔공산에서 형성되는 산풍의 규모와 그것의 이동경로를 평가하였다.
- 따라서 대구에서 바람의 길을 활용하여 도시의 열오염 현상을 저감하고 대기오염의 교외확산능력을 강화하는 환경친화적 도시개발을 추진하기 위해서는이러한 기류특성을 적극 고려한 도시계획이 요구된다. 특히, 대구지역에서 산풍의 최대 유출지역으로 평가되는 가창골~신천~금호강 유역에 초고증 인공구조물 설립이 자제되어야 할 것이다.
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