초록 ▼

1. 보성글로벌 표준 관측소 부지 내의 최근 관측 자료를 이용하여 미기상 특징을 분석한 결과 이 지역의 연평균 기온은 약 13.5 ℃,기온의 연교차는 27 ℃, 최저 기온이 영하로 나타나는 달은 11월 말부터 4월 초까지, 연강수량은 1,700 mm, 득양만의 해수면 온도가 부지의 기온 보다 낮은 기간은 4월부터 8월 말까지, 그 외의 기간은 해수면 온도가 부지 기온보다 높게 나타나며 1월과 2월에 10 ℃ 이상이다. 이 지역은 바다와 육지의 기온 차에 의해 해풍이 봄과 여름철에 자주 발생(30 % 이상)하며, 한반도 접근하는 태풍

1. 보성글로벌 표준 관측소 부지 내의 최근 관측 자료를 이용하여 미기상 특징을 분석한 결과 이 지역의 연평균 기온은 약 13.5 ℃,기온의 연교차는 27 ℃, 최저 기온이 영하로 나타나는 달은 11월 말부터 4월 초까지, 연강수량은 1,700 mm, 득양만의 해수면 온도가 부지의 기온 보다 낮은 기간은 4월부터 8월 말까지, 그 외의 기간은 해수면 온도가 부지 기온보다 높게 나타나며 1월과 2월에 10 ℃ 이상이다. 이 지역은 바다와 육지의 기온 차에 의해 해풍이 봄과 여름철에 자주 발생(30 % 이상)하며, 한반도 접근하는 태풍의 영향을 자주 받으며, 야간에 2–3 km 고도에 야간 제트 기류가 자주 발생하며, 때로는 이류에 의한 내부경계층이 발생하는 등 국지기상현상이 자주 발생하는 특징을 가지고 있다.
2. 300 m 고층기상관측탑의 효율적인 운영을 위해 국지순환 연구, 대기환경연구, 농업기상 연구, 관측 기기의 검증 및 WMO CIMO의 효율적인 역할을 할 수 있는 다목적 관측을 수행 할 수 있게 고층기상탑(300 m)과 보조관측탑(10 m)에 각종 기기 설치 방법을 제시하였으며, 이들 자료를 효율적으로 수집 할 방법과 자료품질 관리 방법을 자세히 제시하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results
Section 1. Development of methodologies for the analysis of micro-meteorological/micro-climatological data
The tall tower measurement is a very convenient method to study the atmospheric vertical profile and the turbulence in the atmospheric boundary layer. The vertical profiles and

Ⅳ. Results
Section 1. Development of methodologies for the analysis of micro-meteorological/micro-climatological data
The tall tower measurement is a very convenient method to study the atmospheric vertical profile and the turbulence in the atmospheric boundary layer. The vertical profiles and the turbulence structures of wind, temperature, humidity are required to measure mean and fluctuation qualities of these variables at several layers in the boundary layer.
1. Meteorological measuring instruments and methods to produce mean values
Table 1. shows the guide to meteorological instruments and methods of observation (WMO, 2008) All meteorological variables except for the total amount are required to produce data for every minute averaged data. So that without real time data quality assurance and quality control, many data can be missed easily.
2. Data Quality assurance and Quality control
(1) Quality Assurance for the measuring program
(2) Quality control of measured data
3. Quality control of tower measured turbulence data
Quality control parameters of tower measured turbulence data are required to check following; § Spike check
§ Amplitude resolution
§ Dropouts
§ Absolute limits
§ Higher-moment statistics
§ Non-stationarity of horizontal wind
§ Lag correlation
§ Vertical structure
4. Quality control of the measured eddy covariance
For the quality control of the eddy covariance, the time series of variables are checked all parameters including spike, amplitude resolution dropouts, absolute limits, higher-moment statistics, lag correlation and vertical structure.
These checked data are used to calculate the eddy covariance and then test the conditions of (1) steady state, (2) integral turbulence characteristic and (3) the relative position of the turbulence measurement instrument (e.g. Sonic anemometer) to the mean wind direction.
The quality of the data are determined by the degree of satisfaction of the above three conditions.
Section 2. Quantitive analysis of the characteristic features of micro-meteorology/micro-climate at the site
1. Location of the site
The Boseung Global Standard Meteorological Observatory is located in the center of th homogeneous flat area of 20 km2. The south of the site is the Deugyang bay and the north of it is located mountains. The crop fields are surrounded the site.
2. characteristic features of micro-meteorology/micro-climatology
The time series of temperature, relative humidity, wind speed, solar radiation, precipitation and atmospheric pressure observed at the site for two years (2011-2012) are analysed to see the site specific micro-meteorological conditions.
The annual mean temperature is 13.61 ℃ with the monthly mean minimum temperature of 1.5 ℃ in February and monthly mean maximum temperature of 27.09 ℃ in August. The hourly mean minimum temperature for the year is ?9.2 ℃ in January while that of the maximum is 34.9 ℃ in August.
Monthly mean maximum wind speed is 5.0 m/s in January 2011 but that of minimum is 2.4 m/s in July 2012. However, the hourly mean maximum wind speed of 23.9 m/s in August and 22.1 m/s in September 2012 are caused by the typhoons of Tembin and Sanba, respectively.
The wind rose constructed by the two-year measured winds at the site indicates that the site is prevailed by westerlies (65 %) with the annual sea breeze occurrence of 22 %. The sea breeze occurs most frequently during the late April through August when the air temperature at the site is higher than the sea surface temperature at the Deugyang bay.
3. Sea breeze pattern at the site
The measurements of the wind profiler at the site can identify the occurrence of the sea breeze.
The diurnal variations of the vertical wind profile measured by the wind profiler on the day when the sea breeze is not developed (April 23, 2011) show that the westerlies in the boundary layer are prevailed all day long with strong vertical wind shear between the surface wind and the 2 km level wind. The wind is strengthened during the early afternoon at the 2 km height and the low-level nocturnal jet is developed at around 20:00 LST in the 2.5 km level with the wind speed exceeding 25 m/s. The diurnal temperature range on this day is 7.9 ℃ which is lower than the sea surface temperature of 10 ℃ at the Deugyang bay.
On the other hand, on April 20, 2011 the sea breeze has been developed after sunrise at 08 LST with its thickness of 500m. The thickness of the sea breeze layer has deepened with the daytime progress to 1,200 km at 20:00 LST when the sea breeze is ended with the development of the nocturnal jet at the height of 2-3 km. The vertical wind shear between the surface wind and the wind at the 2 km height is very small just like within the mixed layer and this condition is continued until the time when the low-level nocturnal jet is developed. The diurnal temperature range of 16.2 ℃ is much higher than sea surface temperature at the Deugyang bay. The maximum temperature on this day is higher than that on the non-breeze day. The vertical profile of the virtual potential temperature at the lower boundary layer on breeze day shows a stable boundary layer with hogher water vapour mixing ratio.
It is quite clean that the site is predominated by the local circulations including the sea breeze, the low-level nocturnal jet and the formation of the internal boundary layer.
4. Inter-comparisons of vertical profiles measured by the wind profiler, auto-sonde and radiometer It is found that there are large differences measured wind speed and direction between the wind profiler and the auto-sonde. The difference of wind speed is as large as twice of that measured by the wind profiler, however, the difference of the wind direction of these two instruments is about 20 degrees. It is also found that there are large differences in the vertical profiles of temperature and absolute water vapour measured by the auto-sonde and the radiometer. The temperature difference 1000 m above the ground is so large that those profiles cannot be used directly without any evaluations.
Section 3. Instrumentations and utilization of the Boseung tall tower
The instrumentations of the Boseung tall tower are planned to be used for the studies of local circulations in the atmospheric boundary layer, atmospheric environment, agricultural meteorology and the international test-bed site such as the WMO CIMO site and the remote sensing instruments and newly developed instruments. The installations of various different kinds of sensors at the 300 m tall tower and the auxiliary 10 m tower are suggested in Figure 1.
To fulfill more effectively suggested studies and to build up the capacity on the monitoring technology, the following road map for the long range program on the development of monitoring and analysis technology of micro-meteorology/micro-climatology is suggested in Figure 2.
Fig. 1. The installations of various different kinds of sensors at (a) 300 m tall tower and (b) 10 the auxiliary 10 m tower.
Fig. 2. The flow chart of the research program on the micrometeorology and microclimate using the Boseung tall tower

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 13
• 목차 ... 22
• 그림 목차 ... 25
• 표 목차 ... 28
• Contents ... 29
• List of Figure ... 33
• List of Table ... 36
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 37
• 제 1 절 연구의 배경 및 필요성 ... 37
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 40
• 제 1 절 국내 현황 ... 40
• 1. 추풍령 표준기상관측소 ... 40
• 2. 고창 표준기상관측소 ... 41
• 3. 기상청 안면도 기후변화 감시센터 ... 41
• 4. 농업기상 및 기후변화 연구 ... 43
• 제 2 절 국외 현황 ... 44
• 1. 미국의 고층기상탑을 이용한 CO2 관측망 ... 44
• 1.1. BAO 고층기상탑 ... 46
• 2. 유럽의 고층기상탑을 이용한 CO2 관측망 ... 46
• 2.1. 네덜란드 Cabauw 213m 고층기상탑 ... 49
• 3. 중국 베이징 325 m 기상관측탑 ... 49
• 3.1. 타워 개요 ... 49
• 3.2. 타워의 구조 ... 51
• 3.3. 자료의 표출 ... 53
• 3.4. 기상관측탑의 관리 및 유지 보수 ... 54
• 4. 고층 기상탑의 자료를 이용한 기존 연구 ... 54
• 4.1. 대기경계층내 대류의 3차원 구조 ... 54
• 4.2. 연직 풍속 특성 (Schotz and Panofsky, 1980) ... 55
• 4.3. 한랭전선의 구조 (Young and Johnson, 1984) ... 56
• 4.4. Low-level jet 연구 (Takehisa and Mitsuta, 1990) ... 56
• 4.5. Land-surface parameterization (Sugita et al., 1993) ... 56
• 4.6. 도시기후 연구 ... 57
• 4.7. 대기오염물질 연직 분포 연구 ... 57
• 4.8. 기후변화 및 농업기상 연구 ... 58
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 59
• 제 1 절 미기상.미기후학 자료 처리 기술 개발 ... 59
• 1. 평균 자료 생산을 위한 기상관측기기 및 방법 ... 59
• 2. 관측 자료의 신뢰도와 품질 관리 ... 60
• 2.1. 관측자료의 신뢰도 (QA) ... 60
• 2.2. 관측 자료의 품질 관리 (QC) ... 61
• 가. 원시 자료의 품질 관리 ... 61
• 나. 관측 자료 (Output data)의 품질 관리 ... 62
• 다. 시계열의 표준편차 이용법 ... 62
• 라. 최저 순간 관측 값의 변화 조건을 이용 ... 62
• 마. 관측 자료 변수 사이의 일관성 이용 ... 63
• 3. 고층기상탑 난류 관측 자료의 품질 관리 ... 64
• 가. Spike check ... 64
• 나. 자료의 진폭 분해능 ... 64
• 다. Dropouts ... 65
• 라. 절대한계값 ... 65
• 마. Higher-momentum 통계치 ... 65
• 바. 자료 불연속성 check ... 66
• 사. 수평 바람의 Nonstationarity ... 66
• 아. 지연 상관관계 ... 66
• 자. 연직구조 ... 67
• 4. Eddy covariance 관측 자료의 품질관리 ... 67
• 4.1. 관측자료 품질 관리 시스템 ... 70
• 제 2 절 미기상.미기후학적 특성의 정량화 ... 72
• 1. 관측소 특성 분석 ... 72
• 1.1. 관측소 주변의 지형 및 지면 조건 ... 72
• 2. 관측소 부근의 미기상·미기후 특성 ... 74
• 3. 관측소 주변의 해륙풍 특성 ... 79
• 3.1. 해풍이 발생하지 않은 날 ... 79
• 3.2. 해풍이 발생한 날 ... 83
• 4. 관측 기기의 상호 비교 ... 87
• 5. 연직 구조의 시간에 따른 변화 ... 89
• 6. 보성글로벌표준기상관측소의 토양 CO2 flux 시험측정 ... 90
• 제 3 절 보성 글로벌표준기상관측소의 운영 및 설계 ... 93
• 1. 보성 글로벌표준 지상기상관측소의 운영 및 설계 방안 ... 93
• 2. 보성 고층기상관측탑의 운영 및 설계 방안 ... 101
• 2.1. 대기경계층의 연직구조와 난류특성 ... 101
• 2.2. 대기환경연구 ... 102
• 2.3. 농업기상연구 ... 102
• 2.4. 원격탐사기기의 검증 ... 103
• 제 4 절 미기상/미기후 관련 기술개발 로드맵 ... 103
• 1. 1 단계 (2014-2016년) : Tower 자료 생산 기술 개발 ... 104
• 2. 2 단계 (2017-2020년) : 연직구조와 난류 특성 규명 및 수지 분석 ... 104
• 3. 3 단계 (2021-2023년) : 국지 순환 이해 및 모델링, 대기질 모델링 및 검증 ... 105
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 107
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 108
• 제 1 절 연구개발결과의 활용방안 ... 109
• 1. 보성 글로벌표준기상관측소와 종합기상관측탑을 활용한 다양한 연구 ... 109
• 2. 종합기상관측탑을 이용한 기상관측장비/원격탐사장비의 검증 ... 109
• 3. 고도별 풍력 자원, 태양광 자원의 분포 특성 ... 109
• 4. 보성 글로벌표준기상관측소의 Test-bed로의 활용 가능성 증진 ... 109
• 5. 보성 글로벌표준기상관측소를 국제 집중/공동 관측과 실증 단지로 활용의 활성화 ... 109
• 제 2 절 기대성과 ... 109
• 1. 기술적 측면 ... 109
• 2. 경제적.산업적 측면 ... 110
• 제 6 장 연구개발결과의 보안등급 ... 111
• 제 7 장 국가과학기술종합정보 시스템에 등록한 연구시설.장비현황 ... 112
• 제 8 장 참고문헌 ... 113
• 끝페이지 ... 117