초록 ▼

◎ 겨울철 동해상에서 발달된 대상수렴운에 대한 사례연구
겨울철 동해상에서 발달된 대상수렴운(convergent cloud band) 사례로는 2012년 1월 11일, 2012년 1월 29일, 2012년 2월 1일, 그리고 2012년 2월 7일 사례를 분석사례로 선정함. 2012년 1월 11일의 대상수렴운 사례는 중국 내륙지역에 위치한 고기압이 중국 화남지역과 우리나라 서해상, 그리고 동해상으로 확장하고, 일본열도 서해상에 위치한 저기압이 동진하여 빠져나가면서 동해상으로 대상수렴운이 형성된 사례이며, 2012년 1월 29일 대상

◎ 겨울철 동해상에서 발달된 대상수렴운에 대한 사례연구
겨울철 동해상에서 발달된 대상수렴운(convergent cloud band) 사례로는 2012년 1월 11일, 2012년 1월 29일, 2012년 2월 1일, 그리고 2012년 2월 7일 사례를 분석사례로 선정함. 2012년 1월 11일의 대상수렴운 사례는 중국 내륙지역에 위치한 고기압이 중국 화남지역과 우리나라 서해상, 그리고 동해상으로 확장하고, 일본열도 서해상에 위치한 저기압이 동진하여 빠져나가면서 동해상으로 대상수렴운이 형성된 사례이며, 2012년 1월 29일 대상수렴운 사례는 바이칼호 부근의 고기압이 중국 화남지역과 우리나라 서해상으로 세력을 확장하고, 동해안 지역으로 약한 기압골이 위치하면서 영동지역으로 북동계열의 기류가 형성되어 동해상에 대상수렴운이 발생한 사례임. 2012년 2월1일 대상수렴운 사례는 동해상으로 약한 기압골이 위치하면서 영동지역에 북동계열의 바람이 유입되고, 동해상에 수렴역이 형성될 수 있는 조건이 갖춰져서 대상수렴운이 발생하였고, 2012년 2월 7일 대상수렴운 사례는 바이칼호 부근의 대륙성 고기압이 화북지역과 화중지역으로 세력을 확장하고, 일본 훗카이도 남해상에 위치한 발달된 저기압에 의해 동해안 해상으로 기압골이 위치하면서 동해상에서 강한 한기 이류가 일어나 대상수렴운이 형성된 사례임.
◎ 겨울철 동해상의 대상수렴운과 그 주위의 대류운에 관한 WRF 수치모의 연구
대상수렴운이 발달하는 과정을 보면, 1) 종관 규모 시스템(겨울 몬순)에 의해 북쪽 산맥군으로 차갑고 강한 북서 계열의 기류가 유입됨. 2) 유입된 차가운 기류는 북쪽 산맥군의 지형에 의해 두 기류로 분리됨. 3) 분리된 두 기류는 풍하측(동해 먼 바다)에서 합류하면서 중규모의 강한 하층 수렴역이 조직적으로 형성되며, 이 수렴역에서는 수렴에 따른 강한 상승운동이 존재함. 4) 또한 이 수렴역으로 차가운 공기가 합류되는 과정에서 공기가 상대적으로 따뜻한 해수면을 만나 열과 수증기의 공급을 받아 해수면 근처에서 초단열감율 상태가 되어 불안정해짐. 5) 불안정이 해소되면서 기단변질에 따른 적운 계열의 구름발생을 촉진함에 따라 대류운이 강하게 발달하게 되어 띠 모양의 대상수렴운이 발달하고 조직화됨.
◎ 한반도 지형이 대상수렴운의 생성에 미치는 영향에 관한 WRF 민감도 실험
북쪽 산맥군에 의해 동해 중·북부 해상에 걸쳐 대상수렴운이 생성되어지나, 동해 남부 해상 및 일본 열도 앞바다까지 이어지는 대상수렴운의 생성에는 북쪽 산맥군이 직접적인 영향을 거의 미치지 못함. 이것은 동해 중·북부 해상에 위치한 대상수렴운과 동해 남부 해상 및 동해를 마주하는 일본 열도 앞바다까지 이어지는 대상수렴운의 생성 메카니즘이 서로 다름. 시베리아 고기압에서 불어나온 차가운 기류가 지형 고도가 높은 북쪽 산맥군을 만나 두 기류로 나누어지며, 이렇게 나누어진 두 기류는 북쪽 산맥군의 풍하측인 동해 중·북부 해상에서 다시 만나 수렴되면서 대상수렴운이 생성되었음을 확인함. 특히, 북쪽 산맥군이 존재한 실험들(CNTL 실험, TBMT 실험, 그리고 LANDSEA 실험)을 상호 비교·분석한 결과, 태백산맥의 지형이 풍하측인 영동 앞바다 부근에서 단열 압축에 의한 기온 상승으로 난기 이류역을 형성시킨다는 것을 알 수 있음. 북쪽 산맥군의 오른쪽으로 우회하여 한반도를 지나는 한기가 태백산맥을 넘어가면서 단열 압축되어 풍하측인 영동 앞바다에서는 난기 이류역이 형성되는 결과를 보임. 대상수렴운의 생성과 발달에 영향을 미치는 가장 핵심적인 요인은 지형 고도가 높은 북쪽 산맥군의 지형 효과이며, 육지와 해양의 열적 대비에 의한 효과는 미미함.
◎ 겨울철 하층 대류운을 영동 해안지역으로 접근하게 하는 기상학적인 요인 분석
북쪽 산맥군의 동쪽우회 기류와 서쪽우회 기류의 역할 및 원산과 속초 부근을 지나는 기류의 역할을 분석하고, 수렴운이 영동 앞바다 쪽으로만 접근하는 사례 그리고 영동지역으로 유입되는 사례를 비교·분석한 결과, 영동 앞바다 부근으로 유입되는 북서 내지 북풍계열의 바람이 적을수록, 그리고 동풍계열의 바람이 영동 앞바다 부근으로 많이 유입될수록 수렴운이 영동 앞바다에 가깝게 위치함. 수렴운이 내륙쪽으로 진입한 경우, 공기덩이는 북쪽 산맥군의 동쪽으로 우회하여 동해상으로 지나 영동 내륙지역으로 이동하는 경로와 영동해안선 지역을 따라 이동하는 경로를 가지는 특징이 있으며, 영동 해안에 근접한 경우, 공기덩이는 북쪽 산맥군의 동쪽으로 우회하여 동해상으로 이동하는 경로는 가지지만 영동 내륙지역까지는 이동하지 않음. 그리고 우리나라 북부지역에서 영동 해안선 지역과 영동 앞바다 부근으로 공기덩이가 이동해오는 경로를 보임.
수렴운이 동해 북부 해상에 위치한 경우, 공기덩이의 이동경로는 북쪽 산맥군을 동쪽으로 우회하는 경로와 우리나라 북부지역을 거쳐 이동하는 경로가 뚜렷하게 구분되며, 두 경로 모두 동해상으로 모이는 경향을 보임. 이러한 기류의 특징이 나타나는 이유는 강한 기온 대조(Temperature contrast)가 있는 지역에 중규모의 고기압이 형성되어 위치하면서 동해상과 우리나라 지역으로 강한 북동 기류가 유입되는 배경을 만들기 때문임. 이에 따라 북한 산맥군의 동쪽우회 기류가 보다 강하게 동해 북부해상을 거쳐 영동지역으로 유입되게 함.

Abstract ▼

IV. The results of the research
● WRF numerical study on the convergent cloud band and its neighbouring convective clouds
This study analyzed atmospheric conditions for the convergent cloud band (Cu-Cb line) in developing stage and its neighbouring convections formed over the East Sea on 1 Feb

IV. The results of the research
● WRF numerical study on the convergent cloud band and its neighbouring convective clouds
This study analyzed atmospheric conditions for the convergent cloud band (Cu-Cb line) in developing stage and its neighbouring convections formed over the East Sea on 1 February 2012, by using synoptic, satellites data, and WRF numerical simulation output of high resolution. In both satellite images and the WRF numerical simulation outputs, the Cu-Cb line that stretched out toward northwest-southeast was shown in the East Sea, and cloud lines of the L mode were aligned in accordance with the prevailing surface wind direction. However, those of the T mode were aligned in the direction of NE-SW, which was nearly perpendicular direction to the surface winds. The directions of the wind shear vectors connecting top winds and bottom winds of the moist layers of the L mode and the T mode were identical with those of the cloud lines of L mode and T mode, respectively.
In the Cu-Cb line were identified convection circulations with a convergence in the lower layer of atmosphere and a divergence above 1.5 km ASL (Above Sea Level) from the WRF simulation. A series of small sized vortexes (maximum vortex: 320×10^-5 s^-1) of meso-γ-scale formed by convergences was found along the Cu-Cb lines, suggesting that Cu-Cb lines, consisting of numerous convective clouds, were closely associated with a series of the small vortexes.
There was an absolute unstable layer (∂θ/∂z < 0) between sfc and ~ 0.3 km ASL, and a stable layer (∂θ/∂z > 0) above ~ 2 km ASL over the Cu-Cb line and cloud zones. Not only convectively unstable layers (∂θe/∂z <0) but also neutral layers (∂θe/∂z ≈0) in the lower atmosphere (sfc~1.5 km ASL) were scattered around over the cloud zones. Particularly, for the Cu-Cb line there were convectively unstable layers in the surface layer, and neutral layers (∂θe/∂z ≈0) between 0.2 and ~1.5 km ASL over near the center of the Cu-Cb line, and the neutralization of unstable layers came from the release of convective instability.
● WRF sensitivity experiments on the formation of the convergent cloud band in relation to the orographic effect of the Korean Peninsula
This study was conducted to perform various sensitivity experiments using WRF(Weather Research and Forecasting) model in order to determine the effects of terrains of the Korean Peninsula and the land-sea thermal contrast on the formation and development of the convergent cloud band for the cases of 1 February 2012.
The sensitivity experiments consist of the following five ones: CNTL experiment (control experiment), and TMBT experiment, BDMT experiment and ALL experiment that set the terrain altitude of Taeback Mountains and Northern mountain complex as zero, respectively, and the altitude of the above-mentioned two mountains as zero, and LANDSEA experiment that set to change the Korean Peninsula into sea in order to find out the land-sea thermal contrast effect.
These experiment results showed that a cold air current stemming from the Siberian high pressure met the group of northern mountains with high topography altitude and was separated into two air currents. These two separated air currents met each other again on the Middle and Northern East Sea, downstream of the group of northern mountains and converged finally, creating the convergent cloud band.
And these experiments suggested that the convergent cloud band located on the Middle and Northern East Sea, and the cloud band lying on the southern East sea to the coastal waters of the Japanese Island facing the East Sea, were generated and developed by different dynamical mechanisms. Also it was found that the topography of Taeback Mountains created a warm air advection region due to temperature rise by adiabatic compression near the coastal waters of Yeongdong Region, downstream of the mountains.
In conclusion, these experiment results clearly showed that the most essential factor having an effect on the generation and development of the convergent cloud band was the topography effect of the northern mountain complex, and that the land-sea thermal contrast effect was insignificant.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 11
• CONTENTS ... 14
• 목차 ... 17
• List of Figures ... 20
• List of Tables ... 27
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 28
• 제 1 절 연구개발의 필요성 및 목적 ... 28
• 제 2 절 연구 범위 ... 30
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 32
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 33
• 제 1 절 겨울철 동해상에서 발달하는 대상수렴운에 대한 사례연구 ... 33
• 1. 2012년 1월 11일 대상수렴운 사례 ... 33
• 2. 2012년 1월 29일 대상수렴운 사례 ... 37
• 3. 2012년 2월 1일 대상수렴운 사례 ... 41
• 4. 2012년 2월 7일 대상수렴운 사례 ... 45
• 제 2 절 겨울철 동해상의 대상수렴운과 그 주위의 대류운에 관한 WRF 수치모의연구 ... 50
• 1. 개요 ... 50
• 2. WRF 수치모델 설정 ... 52
• 3. 사례에 대한 종관 및 비종관 분석 ... 54
• 4. 수치모의 결과 분석 ... 59
• 5. 요약 및 결론 ... 79
• 제 3 절 한반도 지형이 대상수렴운의 생성에 미치는 영향에 관한 WRF 민감도 실험 ... 81
• 1. 개요 ... 81
• 2. 사례의 관측 분석 ... 84
• 3. WRF 수치모델 설정 및 실험 설계 ... 86
• 4. 수치모의 실험 결과 분석 ... 89
• 5. 요약 및 결론 ... 100
• 제 4 절 겨울철 대류운을 영동 해안지역으로 접근하게 하는 기상학적인 요인 분석 ... 102
• 1. 개요 ... 102
• 2. 자료 및 분석 ... 103
• 3. 사례에 대한 종관 및 비종관 분석 ... 104
• 4. 수치모의 실험 결과 분석 ... 108
• 5. 요약 및 결론 ... 115
• 제 5 절 연구개발성과 ... 118
• 1. 논문게재 성과 (총 6 편) ... 118
• 2. 학술대회 발표 성과 (총 8 편) ... 119
• 3. 수상 실적 (총 1 건) ... 119
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 120
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 121
• 제 1 절 추가 연구의 필요성 ... 121
• 제 2 절 활용계획 ... 122
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 123
• 제 7 장 연구개발결과의 보안 등급 ... 125
• 제 8 장 국가과학기술종합정보 시스템에 등록한 연구시설·장비현황 ... 126
• 제 9 장 참고문헌 ... 128
• 끝페이지 ... 132