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냉기호 형성 집수역의 일 최저기온 분포에 미치는 바람효과
Wind Effect on the Distribution of Daily Minimum Temperature Across a Cold Pooling Catchment 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.14 no.4, 2012년, pp.277 - 282  

김수옥 ((재)국가농림기상센터) ,  김진희 ((재)국가농림기상센터) ,  김대준 ((재)국가농림기상센터) ,  윤진일 (경희대학교 생태시스템공학과)

초록
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냉기호 지대 안에서도 일정 수준의 바람이 부는 장소에서는 일 최저기온이 기존 공간기후모형에 의해 예측된 만큼 떨어지지 않음이 관찰되었다. 경남 하동군 악양 집수역 출구부근의 실측자료를 토대로 냉기호가 형성된 25일에 대하여 기존 방법에 의한 일 최저기온 예측 시 발생하는 추정오차를 그 때 관측된 풍속과 비교한 결과 바람이 강해질수록 추정오차가 커지는 경향이 뚜렷해서 풍속이 2m/s에 이르면 냉기호 효과가 완전히 소멸되는 것으로 나타났다. 풍속과 추정오차 간 관계는 Y=2X+0.4 ($R^2$=0.76)로 표현되며 이 식에서 Y는 추정오차($^{\circ}C$), X는 풍속(m/s)이다. 이 식을 기존 일 최저기온 추정모형의 냉기집적효과에 결합하여 악양 집수역 냉기호 수몰지역에 위치한 3곳의 일 최저기온 추정에 이용하였다. 이때 입력 풍속은 바람장 모형 구동에 의한 모의풍속이었다. 추정된 일 최저기온은 오차의 평균평방근(RMSE)이 기존 모형의 1.72에서 1.20으로 줄어들고, 평균오차(ME)로 표현한 편기성(bias)도 -1.33에서 -0.37로 개선되었다.

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When wind speed exceeds a certain threshold, daily minimum temperature does not drop as predicted by the geospatial model in a cold pooling catchment. A linear regression equation was derived to explain the warming effect of wind speed on daily minimum temperature by analyzing observations at a low ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • , 2011). 본 실험은 종관풍속이 임계치 이내에서 형성된 냉기호가 유지되는 경우만을 대상으로 하였으며, 사면 활강류의 수렴과정에서 발생하는 상하공기의 혼합이 그렇지 않은 경우에 예상되는 지표 기온하강을 완화시킬 것이란 가설을 증명하고자 하였다.
  • 그 원인을 밝히기 위해 계곡의 양쪽 사면에서 흘러내리는 서로 다른 풍향의 사면 활강류가 계곡 바닥에서 수렴되는 과정에서 상부의 따뜻한 공기가 냉기호 내부로 혼입되어 냉기호 효과를 상쇄한다는 가설을 세우고 검증실험을 수행하였다. 이 단보에서는 검증실험으로부터 얻은 결과 중 실용적인 의미가 있는 부분을 먼저 보고하고, 기존 냉기호 지대 최저기온 추정에 쓰이던 방법을 신속히 개선하는 데 도움을 주고자 한다.

가설 설정

  • 또한 내륙산간지역과 같은 복잡한 지형에서는 야간에 차가워진 공기가 사면을 타고 흘러내려 저지대에 집적되고 이 일대의 기온이 하강하게 되는데, 이것을 냉기집적효과(E2)로 표현한다. 경사를 따라 이동하고 집적되는 냉기량은 찬 공기의 흐름(cold-air drainage)이 물의 흐름과 동일하다는 가정 하에 GIS 수문함수를 이용해 30m 격자단위로 모의한다. 주어진 격자에 유입되는 냉기량은 반경 150m 안에 포함되는 주변 격자의 냉기유입량 평균값(FA5)으로 평활화하는 과정을 거치며, FA5 값이 가 지는 냉각효과는 로그함수로 나타낼 수 있다(식 2).
  • 하지만 2012년 5월 17일 수행된 이 실험 이후 냉기호 중심 부근에 자동기상관측장비를 설치하여 지속적으로 관측한 결과 기온 실측치가 예측치보다 높은 경우가 발생하는 것을 발견하였다. 그 원인을 밝히기 위해 계곡의 양쪽 사면에서 흘러내리는 서로 다른 풍향의 사면 활강류가 계곡 바닥에서 수렴되는 과정에서 상부의 따뜻한 공기가 냉기호 내부로 혼입되어 냉기호 효과를 상쇄한다는 가설을 세우고 검증실험을 수행하였다. 이 단보에서는 검증실험으로부터 얻은 결과 중 실용적인 의미가 있는 부분을 먼저 보고하고, 기존 냉기호 지대 최저기온 추정에 쓰이던 방법을 신속히 개선하는 데 도움을 주고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
악양계곡은 어떤 특징이 있는가? 악양계곡은 주변이 최고 1,100m에 이르는 높은 산으로 둘러싸여 있어 동, 서, 북쪽의 사면 활강류가 남쪽 집수역 출구에 집적되어 냉기호가 잘 형성되며, 제방에 의해 막힌 출구 쪽 분지(벼논)에는 서로 다른방향에서 흘러 들어온 사면 활강류가 강하게 혼합되어 계곡 내 다른 지역보다 난류풍속이 증가한다. 이 같은 현상은 기존 방법(Kim et al.
악양계곡의 출구 쪽 분지는 계곡 내 다른 지역보다 난류풍속이 증가하는데, 이 같은 현상은 어떤 영향을 미치는가? 악양계곡은 주변이 최고 1,100m에 이르는 높은 산으로 둘러싸여 있어 동, 서, 북쪽의 사면 활강류가 남쪽 집수역 출구에 집적되어 냉기호가 잘 형성되며, 제방에 의해 막힌 출구 쪽 분지(벼논)에는 서로 다른방향에서 흘러 들어온 사면 활강류가 강하게 혼합되어 계곡 내 다른 지역보다 난류풍속이 증가한다. 이 같은 현상은 기존 방법(Kim et al., 2011)에 의해 추정된 냉기호 구역 내 일 최저기온분포를 왜곡시킬 수 있다. 하지만 풍속증가에 따라 냉기호 효과를 정량적으로 보정해 줄 수 있는 간단한 방법이 본 실험을 통해 고안되고, 세 지점에서의 1년 간 검증과정에서 추정오차의 유의적인 감소를 확인할 수 있었다.
WindStation은 무엇을 고려하여 바람벡터를 산출하는가? ,2011)에 의한 추정결과와 비교하였다. 풍속자료는 WindStation 프로그램(Lopes, 2003)에 의해 모의된 바람벡터를 이용하였는데, WindStation은 NavierStokes 방정식과 k-e 모델, 지형의 거칠기에 따른 지표면 전단응력을 고려하여 대상지역의 바람벡터를 산출한다. 프로그램 입력자료로는 악양계곡에서 가장 가까운 방재기상관측망 화개 및 하동 AWS의 10m 풍속과 광주기상대 00UTC의 925hPa 바람자료를 사용하였고, 경계층 대기안정도는 WindStation 내 최대치(0.
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참고문헌 (10)

  1. Chung, U., H. H. Seo, K. H. Hwang, B. S. Hwang, J. Choi, J. T. Lee, and J. I. Yun, 2006: Minimum temperature mapping over complex terrain by estimating cold air accumulation potential. Agricultural and Forest Meteorology 137, 15-24. 

  2. Daly, C., D. R. Conklin, and M. H. Unsworth, 2009: Local atmospheric decoupling in complex topography alters climate change impacts. International Journal of Climatology 30, 1857-1864. 

  3. Dorninger, M., C. D. Whiteman, B. Bica, S. Eisenbach, B. Pospichal, and R. Steinacker, 2011: Meteorological events affecting cold-air pools in a small basin. American Meteorological Society 50, 2223-2234. 

  4. Kim, S. O., and J. I. Yun, 2011: A quantification method for the cold pool effect on nocturnal temperature in a closed catchment. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 13(4), 176-184. (in Korean with English abstract) doi:10.5532/KJAFM.2011.13.4.176 

  5. Lopes, A. M. G., 2003: Wind Station - a software for the simulation of atmospheric flows over complex topography. Environmental Modelling and Software 18, 81-96. 

  6. Lopes, A. M. G., 2011: WindStation version 2.0.7 User's Manual. 47pp. 

  7. Rakovec, J., J. Merse, S. Jernej, and B. Paradiz, 2002: Turbulent dissipation of the cold-air pool in a basin: Comparison of observed and simulated development. Meteorology and Atmospheric Physics 79, 195-213. 

  8. Stigter, K., 2010: Applied Agrometeorology. Springer Inc., 1100pp. 

  9. Yun, J. I., 2010: Agroclimatic maps augmented by a GIS technology. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 12, 63-73. (In Korean with English abstract) 

  10. Zhong, S., X. Bian, and C. D. Whiteman, 2003: Time scale for cold-air pool breakup by turbulent erosion. Meteorologische Zeitschrift 12, 229-233. 

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