[보고서]관측 /모형을 이용한 에어로졸-구름-강수 상관성 연구

[국가R&D연구보고서] 관측 /모형을 이용한 에어로졸-구름-강수 상관성 연구
An observational and modeling study of aerosol-cloud-precipitation interaction 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	연세대학교 지구환경연구소
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2010-02
주관부처	기상청
연구관리전문기관	기후과학연구관리단
등록번호	TRKO201000000818
과제고유번호	1365000885
DB 구축일자	2013-04-18
키워드	에어러솔.구름응결핵.구름미세물리.구름모형.복사강제력.Aerosols.cloud condensation nuclei.cloud microphysics.cloud model.radiative forcing.
DOI	https://doi.org/10.23000/TRKO201000000818

초록 ▼

■ 관측 및 자료 분석
① CPC, SMPS, CCN Counter를 이용하여 동북아 지역의 기후 조건을 대표할 수 있는 여러 지역에서 에어로졸 총 수농도, 크기분포, 흡습성 그리고 구름응결핵 수농도를 관측
② 동북아 지역 에어로졸-구름응결핵 상관 특성 분석 수행
③ 관측된 구름미세물리 인자들 간의 상관관계 분석
■ 수치모형 실험
① 상세 미세물리 구름모형을 이용한 대류운에서의 에어로졸이 구름과 강수발달에 미치는 영향을 연구
② 단열응결모형을 이용한 구름응결핵의 핵화과정에 대한 심층적 연구<

Abstract ▼

Producing aerosol and CCN measurement data
- Conduct aerosol total number concentration, size distribution, CCN concentration and hygroscopicity measurement by using condensation particle counter (CPC), scanning mobility particle sizer (SMPS), CCN Counter, Humidified Tandem Differential Mobility Analyzer (H-TDMA) on Baengyeondo, Gosan, Jeju, Taean, Anmyeondo and Seoul
- Compare the data produced from each locations and derive characteristics of aerosols in Korean Peninusa
Improving theoretical understanding on aerosol and CCN effect in convective clouds
- Initial cloud size distribution produced by CCN nucleation process and its development into cloud and precipitation drops
- Conduct numerical experiment using convective cloud model in order to investigate the effects of changes in CCN concentration (maritime / continental / extreme continental) and thermodynamic structure to cloud and raind development
Improving theoretical understanding on aerosol and CCN effect in aerosol development of stratus clouds and assessing aerosol indirect effect quantiatively
- Conduct numerical experiment using LES stratus cloud model in order to investigate the effect of aerosol / CCN on stratus and precipitation development
- Calculate radiative forcing and analyze indirect aerosol effects based on many different boundary layer condition and CCN distribution
Improving understanding on early cloud drop growth based on measurement
- erform joint research on cloud microphysical airborne measurement data with researchers at Brookhaven National Laboratory (BNL) in US

목차 Contents

표지 ... 1
제출문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 4
SUMMARY ... 7
CONTENTS ... 10
목차 ... 11
표 목차 ... 12
그림 목차 ... 13
제1장 연구개발과제의 개요 ... 16
제1절 연구개발의 목적 및 범위 ... 16
제2절 연구 개발의 필요성 ... 16
제2장 국내외 기술개발 현황 ... 18
제1절 세계적 수준 ... 18
제2절 국내 수준 ... 18
제3절 국내·외의 기술개발 현황 ... 19
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 21
제1절 에어로졸/구름응결핵 관측 자료 생산 ... 21
1.1 자료 생산 계획 ... 21
1.2 배경대기 에어로졸 관측 자료 생산 ... 22
1.3 도시대기 에어로졸 관측 자료 생산 ... 26
1.4 에어로졸 연직분포 관측 ... 28
1.5 종합 ... 37
제2절 적운모형연구 ... 38
2.1 모형 및 실험 설계 ... 38
2.2 실험 결과 ... 40
2.3 결론 ... 48
제3절 층적운 LES (Large Eddy Simulation) 모형연구 ... 49
3.1 모형 및 실험설계 ... 49
3.2 결과 ... 51
3.3 결론 ... 53
제4절 구름미세물리 항공관측 연구 ... 60
4.1. 분석 개요 ... 60
4.2. 분석 결과 ... 63
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 67
제1절 연구개발목표의 달성도 ... 67
제2절 관련분야 기여도 ... 68
제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 69
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 70
제7장 참고문헌 ... 71
끝페이지 ... 72

표/그림 (47)

표 Description of the produced aerosol measurement data.
표 DMA-CCN(left) and H-TDMA(right) installed at Baengnyeongdo.
표 Daily variation of CCN concentration(NCCN), total aerosol concentration(NCN), CCN ratio (NCCN/NCN).
표 Comparison between aerosol hygroscopic growth betweenGosan(2006~2008) and Baengnyeongdo.
표 Hygroscopic parameter kappa derived from H-TDMA and aerosol critical supersaturation, respectively. Dashed line is average value for filled symbols whose color corresponds to color of the filled symbol.
표 Time variation of aerosol total concentration at Gosan, Jeju Island.
표 Average diurnal variation of total aerosolconcentration
표 Photo of aerosol inlet at YonseiUniversity, Seoul.
표 Time variation of total aerosol(CN) number concentrations, CCNconcentration and CCN/CN ratio.
표 Average diurnal variation of total aerosol concentration, CCN concentrationand CCN to CN ratio.
표 Time table for airborne measurement.
표 King Air aircraft used for airbornemeasurement.
표 Photo of the instruments installed inside theaircraft cabin.
표 NCCN measured for 6 days at the height between 2800 and 3000 m. In order to emphasize the color gradient, a few data with NCCN outside the range of 200 ~ 700 cm-3 were colored with nearest value within the range, except for the period when NCCN was extremely high (above 2000 cm-3) which is colored in blue.
표 NCCN during the takeoffs and landings at Tae-an airport.
표 NCCN/NCN during the takeoffs and landings at Tae-an airport.
표 5 days back-trajectory of Tae-an airportwhile the aircraft was landing on October 15.
표 Locations where vertical distribution with Yellow Sea was made. Locations in the map colored in red, blue and green will be noted as "Yellow Sea north", "Yellow Sea south" and "Jeju Island", respectively, hereafter.
표 NCCN during vertical soundings at north and south points over the Yellow Sea and over Jeju Island.
표 NCCN/NCN during vertical soundings at north and south points over theYellow Sea and over Jeju Island.
표 Locations where vertical distribution with East Sea was made. Locations in the map colored with red and blue will be noted as "East Sea north" and "East Sea south", respectively, hereafter.
표 NCCN during vertical soundings at north and south points over the EastSea.
표 NCCN/NCN during vertical soundings at north and south points over theEast Sea.
표 Aerosol total concentration (Dp>10nm) and CCN concentration (1.0% S) measured in and around Korean Peninsula(NCN / NCCN). The data analyzed in this report is colored yellow.
표 Initial soundings.
표 Vertical cross section of wind field (m s-1) and hydrometeor mixing ratios (g kg-1) and time series of surface precipitation amount for three CCN concentrations on CAPE 0 J kg-1 (S2); rain drop (solid line), hail (dashed line), graupel (dash-dotted line) and ice crystal (dotted line).
표 Same as Fig. 2.1 except for CAPE 511 J kg (S6).
표 Same as Fig. 2.1 except for CAPE 3002 J kg (S7).
표 Same as Fig. 2.1 except for CAPE 2932 J kg (S8).
표 Number concentrations of droplet (a), ice crystal (b), graupel (c) and hail(d) obtained from cloud area-averaged values.
표 Mixing ratio of water drop (a) and ice (b) obtained from cloudarea-averaged values.
표 Supersaturation and ice supersaturation at 35 min for three CCN concentrations on CAPE 3002 J kg-1 (S7). Solid line presents cloud boundary.
표 Case description.
표 Thermodynamic conditions.
표 Initial profiles of liquid water potential temperature (θl) and total watermixing ratio (qt).
표 Time variation of surface precipitation rate, cloud top, and cloud base for thedaytime condition.
표 Same as Fig. 3.2 except for the nocturnal condition.
표 Horizontal averaged cloud liquid water content (Lc)profiles of the ML (a, b), MH (c, d), DH (e, f), and DL (g, h) case for the maritime clouds (left panels: daytime; right panels: nocturnal; shaded area means cloud layer at 6 hr).
표 Same as Fig. 3.4 except for the polluted condition.
표 Horizontal averaged net (shorwave and longwave) radiative warming rate profiles of the ML (a, b), MH (c, d), DH (e, f), and DL (g, h) case for the maritime clouds (left panels: daytime; right panels: nocturnal; long dashed line represents that rate is zero; shaded area means cloud layer at 6 hr).
표 Same as Fig. 3.6 except for the polluted condition.
표 Satellite picture of the cloud and the track of Oct. 28 flight.
표 Time variations of flight altitude and cloud microphysical parameters.
표 Thermodynamic characteristics of the six penetrations during Oct. 28 flight.
표 Two mixing diagrams, qt vs. θl and Dv /Dva vs. N/Na, of P1 and P5.
표 Scatterplots of various cloud microphysical parameters for P1.
표 Same as Fig. 4.4 but for P5.

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