[논문]저풍속 구간에서 대기안정도에 따른 풍속분포의 통계학적 해석

정효준; 황원태; 김은한; 한문희

문제 정의

XOQDOQ는 풍속 등급의 평균값을 PAVAN은 풍속 등급의 최대값을 대기확산인자 계산에 이용하기 때문에 풍속등급의 구분이 대기확산인자에 영향을 미친다. 본 연구에서는 울산기상대에서 2009년 측정된 기상 자료를 이용하여 저풍속 구간에서 풍속등급이 대기확산인자에 미치는 영향을 통계학적으로 평가하였다.
0 m/sec 이하) 구간이 대기확산인자 결정에 미치는 영향이 크다. 본 연구에서는 울산기상대에서 측정한 시간평균 기상측정 자료로 기상자료 처리프로그램인 PCRAMMET을 실행하여 대기안정도를 구하였다[1]. 풍속과 대기안정도를 조합하여 2.

제안 방법

저풍속 구간에서 대기안정도(그림2)는 F가 43 %로 가장 많으며 B와 E는 1 %미만으로 거의 관측되지 않았다. 저풍속 구간에서 대기안정도별 풍속평균의 차이가 있는지를 그림3과 같이 박스-위스커 플롯을 이용하여 탐색하였다. 방사성물질의 대기확산에 불리한 조건인 F의 중앙값이 가장 작고 A의 중앙값이 가장 큰 것으로 나타나 저풍속 구간에서 평균풍속의 차이가 있을 경우 XOQDOQ와 PAVAN 모두에서 대기확산인자가 과소평가될 가능성이 있음을 확인 할 수 있다.

데이터처리

본 연구에서는 저풍속 구간에서 대기안정도에 따른 평균풍속의 차이를 울산기상대 측정자료를 이용하여 분산분석으로 검정하였다. 대기확산에 불리한 조건인 F가 가장 많은 부분을 차지하고, F 등급과 다른 등급들과의 평균풍속 차이가 통계적으로 유의한 것으로 나타나 이를 고려한 풍속등급의 구분이 이루어져야 할 것으로 판단된다.
위의 귀무가설은 “여섯 개의 대기안정도 등급별 평균 풍속의 차이는 없다”이며, 처리(treatment)인 대기안정도 등급 개수 I와 전체관측횟수 n의 함수인 자유도 (degree of freedom)를 이용하여 평균오차의 제곱합인 SSE와 처리에 의한 오차의 제곱합인 SStr을 95% 신뢰수준에서 F통계량으로 검정하였다.
위의 귀무가설은 “여섯 개의 대기안정도 등급별 평균 풍속의 차이는 없다”이며, 처리(treatment)인 대기안정도 등급 개수 I와 전체관측횟수 n의 함수인 자유도 (degree of freedom)를 이용하여 평균오차의 제곱합인 SSE와 처리에 의한 오차의 제곱합인 SStr을 95% 신뢰수준에서 F통계량으로 검정하였다. 처리에 해당하는 대기안정도 등급 각각이 다른 대기안정도 등급들과 평균의 차이가 있는지를 검정하기 위해 다중비교(multiple comparison)를 실시하였다.
본 연구에서는 울산기상대에서 측정한 시간평균 기상측정 자료로 기상자료 처리프로그램인 PCRAMMET을 실행하여 대기안정도를 구하였다[1]. 풍속과 대기안정도를 조합하여 2.0 m/sec 이하 저풍속에서 대기안정도별 풍속이 통계적으로 유의한 차이가 있는지를 분산분석(analysis of variance, ANOVA)으로 검정하였다. 귀무가설과 검정통계량은 다음과 같다.

성능/효과

0 m/sec 근방에 분포하고 있어 C와 E를 제외하고 분산분석을 실시하여 각 대기안정도 등급별 다중비교를 그림 4에 나타내었다. 대기안정도 A, B, D간에는 평균풍속의 차이가 통계적으로 유의하지 않았으며, F는 A, B, D 모두와 평균풍속의 차이가 통계적으로 유의함을 확인할 수 있었다.
저풍속 구간에서 대기안정도별 풍속평균의 차이가 있는지를 그림3과 같이 박스-위스커 플롯을 이용하여 탐색하였다. 방사성물질의 대기확산에 불리한 조건인 F의 중앙값이 가장 작고 A의 중앙값이 가장 큰 것으로 나타나 저풍속 구간에서 평균풍속의 차이가 있을 경우 XOQDOQ와 PAVAN 모두에서 대기확산인자가 과소평가될 가능성이 있음을 확인 할 수 있다. 대기안정도 C와 E는 그 비율이 매우 작고 거의 모든 값이 2.

후속연구

본 연구에서는 저풍속 구간에서 대기안정도에 따른 평균풍속의 차이를 울산기상대 측정자료를 이용하여 분산분석으로 검정하였다. 대기확산에 불리한 조건인 F가 가장 많은 부분을 차지하고, F 등급과 다른 등급들과의 평균풍속 차이가 통계적으로 유의한 것으로 나타나 이를 고려한 풍속등급의 구분이 이루어져야 할 것으로 판단된다. 구체적으로 1.
23 m/sec를 중심으로 풍속등급을 구분하면 저풍속 구간에서 풍속등급에 의해 대기확산인자가 작아지는 것을 방지할 수 있을 것으로 보인다. 또한 풍속분포가 왼쪽으로 크게 치우친 형태를 보이고 있어, 저풍속 구간의 풍속등급을 조밀하게 풍속이 커질수록 거칠게 조합하는 것이 결합빈도분포를 사용하는 대기확산인자 계산 프로그램에서 풍속등급을 구분하는 합리적인 방법론이 될 수 있을 것으로 판단된다.

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