초록 ▼

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
가. 꽃가루 알레르기 대응 생명기상 진단 및 예측모델 개발
- 확산예측 모의의 꽃가루 배출 입력자료 생산을 위해 산림청 수치임상도의 참나무, 소나무 수종맵을 작성, 전국 12개 꽃가루 관측 지점 식생분포와 관측 데이터를 비교함

- 참나무 꽃가루 확산예측시스템 개선을 위해, 2014년 참나무 꽃가루 비산계절을 대상으로 꽃가루 예측농도와 관측된 꽃가루 농도 자료를 비교한 결과, 기상모델에서 예측된 강수 진행방향과 범위의 오차에 따라 정확도가 달라짐

- 정확도 향상을 위해 모델

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
가. 꽃가루 알레르기 대응 생명기상 진단 및 예측모델 개발
- 확산예측 모의의 꽃가루 배출 입력자료 생산을 위해 산림청 수치임상도의 참나무, 소나무 수종맵을 작성, 전국 12개 꽃가루 관측 지점 식생분포와 관측 데이터를 비교함

- 참나무 꽃가루 확산예측시스템 개선을 위해, 2014년 참나무 꽃가루 비산계절을 대상으로 꽃가루 예측농도와 관측된 꽃가루 농도 자료를 비교한 결과, 기상모델에서 예측된 강수 진행방향과 범위의 오차에 따라 정확도가 달라짐

- 정확도 향상을 위해 모델 내 강수 영향반경 효과와 배출량 산정식 등을 개선함으로써 12.4배 과대모의 하던 경향이 3.4배 수준으로 크게 개선됨

나. 초고해상도 생명기상 영향평가 모델 개선
- 한·독 기상협력으로 인수한 폭염진단시스템인 인지온도 모델(PTv.2014)을 한국 기후에 적용하여, 통계적 위험 임계치를 정의하고 최고기온과 폭염 위험 감지율을 비교함. 그 결과, 인지온도가 기존 시스템보다 위험감지율이 1.6배 우수하게 나타남

- 생명기후영향분석시스템(BioCAS)의 상세분석 영역을 서울시로 확대하여 구별 최대 인지온도와 온열질환 초과사망률 및 구별 최소 인지온도와 내원환자 수가 각각 양의 상관관계를 가짐을 밝힘. 여기서 인지온도 공간 최소값이 높은 것은 낮은 녹지율 때문으로 해석되며, 공간 최댓값이 높은 것은 높은 건물밀도 때문으로 추정됨

- BioCAS의 고해상도 기상자료와 건물에너지 모델을 이용하여 폭염 사례일의 실내 열 환경을 모의한 결과, 건물밀집도 및 녹지비율 등에 따라 국지적인 기온편차가 2℃ 이상 발생하며, 실내기온은 약 5℃이상 발생함. 특히 비슷한 규모의 폭염이 연일 발생할 경우, 건물 내에 열이 축적되어 폭염의 위험성이 배가되는 것이 모의됨

다. 장기예측 수치자료의 생명기상모델 적용
- 생명기상에 장기예측자료 적용가능성 평가를 위해 폭염특보 발효사례 (2015.7.29.–8.20.) 기간에 GloSea5 자료를 적용하여 폭염진단지수 HI, NET, WBGT, PT를 모의함

- GloSea5로 산출된 HI, NET, WBGT는 폭염특보기간 중 8월 3일 이전에는 과거보다 높게 이후에는 낮게 나타났으며, 관측자료와 비슷한 공간분포를 보임

- PT 모델은 독일기준을 따를 경우 경보영역이 넓게 나타나 관측값에 비해 과대모의 되는 경향이 발견됨. 반면, 과거자료 분석으로 새로이 설정된 폭염 특보 기준으로는 과소모의되었음. 이는 장기예측자료에서 과소 모의되는 일 최고기온(T_max)과 같이 모델 결과의 앙상블 처리과정에서의 한계가 드러난 것으로 추정됨

라. 생명기상 응용모델개발(III) (학술연구용역)
- BioCAS 모델 개선을 위해 산림의 수종별 온도 저감효과를 산정하고, 광릉 산림지역에서 수집된 온도와 바람장 분석을 통해 수종별 온도 완충효과를 비교 분석함

- 기후변화에 따른 꽃가루 알레르기 취약성 평가를 위해, 꽃가루 농도와 알레르기 증상에 따른 중증도를 조사하고, 꽃가루 확산 예측을 위해 시간대별 꽃가루 농도를 측정함. 또한 CO₂ 농도별 참나무 꽃가루 발생량을 비교하여 알레르기 유발성을 분석함

- 수도권지역 참나무 꽃가루 고농도 원인 분석을 위해, 고농도 사례일의 일별·시간별 꽃가루 농도특성과 기상학적 원인을 분석함. 또한 꽃가루 확산예측 모델 고도화를 위해, 참나무 꽃가루 비산시작일 정보를 고도화하고, 위성자료를 이용하여 북한지역 참나무 분포와 밀도를 고려하여 배출량을 산정함

- 꽃가루 알레르기 위험도 통계모델 개선을 위해, 기상요소와 참나무 꽃가루 농도 및 알레르기 증상지수 간의 관계를 파악하여 꽃가루 종류별 알레르기 등급표를 개선함

(출처 : 요약문 11p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results
A. Improvement of models to diagnose and estimate daily pollen allergy - Forest distribution maps of oak and pine trees for the estimation of pollen emission in pollen dispersal model based on forest type map from the Korea Forest Service were developed. Vegetation at the 12 pollen obs

Ⅳ. Results
A. Improvement of models to diagnose and estimate daily pollen allergy - Forest distribution maps of oak and pine trees for the estimation of pollen emission in pollen dispersal model based on forest type map from the Korea Forest Service were developed. Vegetation at the 12 pollen observational sites were compared to the observed pollen data.

- The simulated and observed pollen concentrations were compared for the season of 2014. Errors in direction and spatial range of rainfall by the NWP model determines the accuracy of the pollen forecasting.

- The refinement of the rainfall range and emission equations improved the dispersal forecasting model: Overestimation of pollen concentration was reduced from 12.4 to 3.4 time of the observation.

B. Improvement of the biometeorological impact assessment system
- The Korean climate conditions were applied to the perceived temperature model (PTv2014), which was introduced from DWD by the bilateral collaboration. Statistical analysis was performed to define thresholds for heatwave advisory and warning levels. Detection ratio of the heat-related deaths by the advisory level of PT was 1.6 times as high as that by the original heatwave advisory of maximum temperature.

- Bio-Climate impact Assessment System (BioCAS) was improved to analyze the entire Seoul area at the building scale. District level comparison was performed: Spatial maximum PT and heat-related death as well as spatial minimum PT and morbidity were positively correlated.

It is speculated that high maximum PT during daytime is due to high building density, whereas high minimum PT at night is due to the low vegetation.

- Indoor heat environment was simulated by the building energy model, EnergyPlus, based on the temperature analysis from BioCAS during heat wave days. Temperature deviations due to building density and vegetation proportion were as high as 2℃ and 5℃ outdoors and indoors, respectively. The simulated temperature trend indicates that indoor heat stress is accumulated during consecutive heat wave days, which also elevate the outdoor heat vulnerability to human health.

C. Long-term forecasting of biometeorology
- Diagnostic indices including HI, NET, WBGT, and PT were utilized to evaluate the applicability of long-term forecasting data to biometeorology.

Days with heat wave events during Jul. 29 – Aug. 20, 2015 were selected for the simulation.
- The simulated anomalies of HI, NET, and WBGT were positive before Aug. 3 and negative thereafter. Their spatial distributions were similar to the observation.

- The DWD’s heat wave warning standard of PT resulted in overestimation.
To determine the appropriate warning level of long-term PT in Korea, historical PT during 1996 - 2009 was calculated and decided 42.05℃ and 42.54℃ as advisory and warning levels. The new preliminary standard, however, underestimated the heat wave event. It is speculated that the underestimation is related to the ensemble processes of long-term forecasts, which also have underestimated emsemble T_max.

D. Research project - “Development of Applied Models for Biometeorology (III)”
- To improve the performance of BioCAS, temperature cooling by vegetation were quantified. The temperature buffering effects of different forest types were analyzed using cold air production and wind field analysis at Gwangneung arboretum.

- To evaluate and improve the risk level of pollen concentration, allergic symptom levels of patients were surveyed. To improve pollen emission model, hourly pollen concentration was observed. To assess the allergenicity of oak pollen, an ELIZA kit was self-developed and utilized to assess the impact of elevated CO2 concentration.

- To determine the important meteorological conditions associated with high oak pollen concentration in Seoul, correlation analysis was preformed during 2009-2015 period. To improve the accuracy of the dispersal modelling system, the estimation method for season start and pollen emission from North Korea was improved.

- To improve the statistical model for pollen-allergy-risk, the relationship among the weather components, pollen concentration, and allergy symptom index was analyzed. Allergy symptom index by pollen types and concentration was improved by statistical analyses.

(출처 : Summary 14p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구 보고서 ... 3
• 목차 ... 5
• 표목차 ... 7
• 그림목차 ... 8
• 요약문 ... 11
• Summary ... 14
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 2 장 생명기상 진단 및 예측모델 개발 ... 20
• 제 1 절 전국 꽃가루 관측망 현황 및 활용 ... 20
• 1. 전국 꽃가루 관측망 현황 ... 21
• 2. 꽃가루 관측 지점별 특성 ... 21
• 제 2 절 꽃가루 확산예측시스템 개발 ... 22
• 1. Barnes 객관분석을 통한 적산온도 입력 개선 ... 22
• 2. 시간별 꽃가루 농도와 기상관측요소의 상관관계 분석 ... 25
• 3. 예측 강수에 대한 영향반경 설정 ... 29
• 제 3 장 초고해상도 생명기상 영향평가 모델 개선 ... 31
• 제 1 절 인체 생리학적 반응을 고려한 폭염진단지수 적용 및 평가 ... 31
• 1. 인지온도 모델 개요 ... 31
• 2. 인지온도 모델 국내 적용 및 위험감지율 평가 ... 34
• 3. LDAPS 기반 고해상도 인지온도 모의실험 ... 37
• 제 2 절 BioCAS-BEM을 이용한 실내·외 고온영향 분석 ... 40
• 1. BioCAS 실외 폭염위험도 분석 ... 40
• 2. BioCAS-BEM 실내환경 모의실험 ... 45
• 제 4 장 장기예측 수치자료의 생명기상모델 적용 ... 50
• 제 1 절 장기예측자료 기반 폭염진단모델 적용 ... 50
• 1. 폭염진단모델 개요 ... 51
• 2. 전구 영역에 대한 NET, HI, WBGT 모델 적용 ... 53
• 3. 한반도 영역에 대한 인지온도 모델 적용 ... 58
• 제 5 장 요약 및 결론 ... 61
• 제 1 절 생명기상 진단 및 예측모델 개발 ... 61
• 제 2 절 초고해상도 생명기상 영향평가 모델 개선 ... 61
• 제 3 절 장기예측 수치자료의 생명기상모델 적용 ... 63
• 제 4 절 결언 ... 63
• 참고 문헌 ... 65
• 끝페이지 ... 67