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초록
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대기경계층고도 (Planetary Boundary Layer Height, PBLH)는 기상예측모델과 대기확산모델에 중요한 예측 인자이다. PBLH는 지역의 특성에 따라 시공간 빠르게 변화하기 때문에 이를 분석하기 위하여 시공간 고해상도로 관측된 자료가 필요하다. 본 연구에서 국립기상과학원 재해기상연구센터에서 운영중인 차량에 탑재된 라이다 시스템(Lidar observation Vehicle, LIVE)을 소개하고 이것으로 관측된 PBLH의 분석결과를 제시하였다. 분석기간 (2014년 6월 26일~30일) LIVE에서 산출된 PBLH는 WRF와 라디오존데에서 산출된 값과 비교하여 결정계수가 각각 0.68, 0.72로 높은 상관도를 나타내었다. 하지만, 라이다로 산출된 PBLH는 WRF, 라디오존데와 비교하여 값을 과대모의 하는 경향을 보였다. 이는 라이다가 중첩고도 이하 (< 300m)에서 나타나는 PBLH를 찾아내지 못하고 중첩고도 이상에서 나타나는 잔류층 (Residual Layer, RL)을 PBLH로 산출한 결과라 생각된다. 라이다를 활용하여 10분 시간 해상도로 산출된 PBLH는 일출 뒤 성장하다 태양의 남중이 최고가 되는 시점의 2시간 이후 서서히 감소하는 전형적인 일변화 경향을 보여주었다. 분석기간 평균 PBLH의 성장률은 1.79 (-2.9 ~ 5.7) m $min^{-1}$ 였다. 또한, 이동 중 관측된 라이다 신호를 고정관측 기반자료와 비교한 결과 잡음이 적은 것으로 나타났다. 이동 중 관측된 PBLH의 평균은 1065 m 였으며 인근 속초에서 비양된 라디오존데 (1150 m)와 유사한 값을 보였다. 본 연구에서 LIVE가 고해상도의 시공간 자료를 안정적으로 산출 할 수 있음을 제시하였다. 이 같은 LIVE의 장점은 에어로졸 및 대기구조에 대한 새로운 관측 패러다임 제시와 관측기술선진화에 기여도가 클 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Planetary Boundary Layer Height (PBLH) is a major input parameter for weather forecasting and atmosphere diffusion models. In order to estimate the sub-grid scale variability of PBLH, we need to monitor PBLH data with high spatio-temporal resolution. Accordingly, we introduce a LIdar observation VEh...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이를 이용하여 라이다로 산출된 PBLH의 신뢰도를 평가하였으며 실시간 관측된 PBLH의 일변화 및 성장률을 정량적으로 제시하였고, 주행 중 관측된 라이다 자료의 분석결과를 제시하여 고해상도의 시공간 자료 획득이 가능함을 제시하였다. 궁극적으로 이와 같은 분석을 통해 본 논문에서는 국내 이동형 라이다를 활용한 연직대기구조 분석의 기초를 마련하는 동시에 HIWRC에서 운영중인 LIVE 활용성을 제고하고자 한다.
  • 는 각각 거리 z에서 신호세기와 대기로 조사되는 라이다의 초기 신호세기를 나타내며, K(λ)는 시스템 상수, β(λ, z)와 α(λ, z)는 거리 z에서의 후방산란과 소산계수, S(λ, z)와 L은 거리보정된 라이다 후방산란 신호와 라이다 비를 나타낸다. 또한, 중첩함수는 라이다의 기기 특성상 지표면 근처에서 후방산란 되는 빛을 전부 수신하지 못하는 현상을 보정하기 위한 값이다. 그러나 중첩보정을 하더라도 지표면 부근의 매우 낮은 고도에서는 오차가 매우 크다(Kim et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
PBLH 관측을 위해 사용되는 다양한 관측 장비에는 무엇이 있는가? 현재 PBLH 관측을 위해 라디오존데(Radiosonde), 윈드프로파일러(wind profiler), 운고계(Ceilometer), 소다(Sound detecting and ranging, Sodar) 등 다양한 관측 장비가 사용되고 있다(Molod et al., 2015; Tsaknakis et al.
대기경계층이란? 대기경계층(Planetary Boundary Layer, PBL)은 지표마찰력, 태양복사, 수증기의 응결·증발에 따른 잠열의 영향을 직접적으로 받는 지상 1~2 km 이내의 대기 층이며 PBL 내 연직 플럭스 변화는 지역 기상현상에 중요한 영향을 미친다(Stull, 1998). 또한, 지표면에서 방출되는 인위적인 오염물질과 수증기를 포함하는 모든 대기 조성물질이 연직으로 확산 가능한 범위 이기도 하다(Coen et al.
PBLH 관측을 위해 사용되는 장비의 단점은? , 2010). 하지만 각각의 장비는 연직 해상도가 조밀하지 못하거나 관측 범위가 제한적이고 기상현상에 따라 정확도가 크게 떨어진다는 단점을 가지고 있다. 라이다는 강수가 있을 시 사용이 제한적이며 중첩고도 이하(200 m)의 자료를 활용하기 어렵다는 단점이 있으나, 수십 미터 단위 연직 해상도와 수분 단위의 시간 해상도로 관측이 가능하며, 연직관측범위의 한계가 적다는 장점이 있어 PBLH를 관측하는 장비로 활용성이 크다(Coen et al.
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