초록 ▼

기상조절 기술개발

IV. 연구 내용 및 결과
가. 인공강우 실험 및 분석
- 경기·충청지역에서 흡습성 물질(CaCl₂) 연소탄을 이용한 인공증우 항공실험(9회)을 실시하였음. 새로운 검증방법(시딩물질이 확산되고 자연강수 유입1)이 없을 때 지상 강수의 증가가 검출되고, 추가검증자료(수치모의와 일치 등)가 존재2)이 개발되었고 이 기준에 따라 실험효과를 확인(3회) 하였음
- 구름온도에 따른 지상 혼합시딩실험을 수행하였으며, 실험후 목표지역(9km 떨어진 용평)의 자동강수샘플러(신규

기상조절 기술개발

IV. 연구 내용 및 결과
가. 인공강우 실험 및 분석
- 경기·충청지역에서 흡습성 물질(CaCl₂) 연소탄을 이용한 인공증우 항공실험(9회)을 실시하였음. 새로운 검증방법(시딩물질이 확산되고 자연강수 유입1)이 없을 때 지상 강수의 증가가 검출되고, 추가검증자료(수치모의와 일치 등)가 존재2)이 개발되었고 이 기준에 따라 실험효과를 확인(3회) 하였음
- 구름온도에 따른 지상 혼합시딩실험을 수행하였으며, 실험후 목표지역(9km 떨어진 용평)의 자동강수샘플러(신규 개발)에 의해 채집된 강수샘플에서 시딩물질(Ca)의 증가를 확인함
- 올해 인공증우 항공실험 중 3개의 실험에서 수치모의결과(Hindcast)는 시간 및 공간적으로 검출된 강수와 거의 일치함을 보임. 시딩 물질의 확산 영역으로 구름 물량이 약 5-10g kg^-1 이상에서 강수 증가가 모의됨
- 인공증우(설) 항공실험 실시 여부를 결정하는데 도움을 주기 위해 예측자료를 활용한 실시간 수치예측을 통해 사전에 시딩에 의한 효과(시딩물질 확산 및 강수량 증가 여부 확인)를 모의하는 실시간 예측시스템 개발

나. 인공강우 기술향상 기반연구
- 대관령(CPOS, 용평) 및 남부지역(목포)의 광학 디스드로미터 강수입자분포를 이용하여 적설량을 추정하는 경험적인 지역일반화 관계식 ESD (Estimated Snow Depth)를 산출하였으며, 세 지점의 평균 n, A를 적용시(ESD=A x M_2.47, M_n： n-th모멘트, A=2.21 x 10^-4) 풍속이 약할 경우(5 m s^-1 이하) 대부분의 지역에서 활용 가능할 것으로 기대됨
- 2015년 1~2월 기간 동안 지상 PM₁₀농도와 라이다로 산출한 질량농도 비교 검증 결과，서울과 강릉 모두 높은 상관성을 확인함(두 지점 모두 R²=0.93). 공기 이동 경로에 따른 서울과 강릉의 연직 에어로졸 질량농도 차이는 두 지역 모두 외부에 위한 에어로졸 영향이 크며, 특히 강릉지역의 중층(1.2-1.8 km) 에서 산악효과에 의한 대기 상승, 상층(1.8 km 이상) 에어로졸의 중층으로의 침강으로 인해 장거리 수송된 에어로졸의 영향이 가장 높음을 확인함
- 2013년 10월~2016년 11월(3년)기간 동안 대관령 구름물리선도센터의 계절별 에어로졸 크기분포를 조사한 결과, 0.1~0.2 ㎛(대핵)사이에서 에어로졸 수 농도가 가장 높았고(1000~5000 cm^-3) 봄과 여름에 가장 높으며, 겨울,가을 순으로 나타남. 거대핵(1 ㎛ 이상)에서는 여름철을 제외하고 나머지 계절에서 유사한 분포가 나타남

다. 인공증우 실험 수치모델링기술 개발 연구
- WRF 기반 수치모델의 응결핵 살포 및 중우과정 수치모듈을 개선함. 흡습성 물질(CaCl₂) 살포 모듈에 다중 시간 살포 및 지점 이동 기능을 추가함. 시딩 입자 살포량이 적을수록 구름이 발달한 지역일수록 강수의 변화가 크게 나타났고，확산속도가 크게 영향을 주는 것으로 나타남
- WRF기반 수치모델의 빙결핵 살포 및 증설과정 수치모듈을 개선함. 모의실험에서 드라이아이스 냉각 효과에 의한 구름물과 구름 얼음 혼합비의 변화 및 지면 강수량의 변화를 나타냄
- 빈 미세물리모형(HUJI SBM full)을 사용하여 인공증우(설) 시딩물질 특성에 따른 구름과 강수 발달에 미치는 영향을 분석함. NaCl을 사용한 경우 CaCl₂ 보다 효과적으로 나타났고, 평균 누적 강수량이 0.04~0.65% 증가한 것으로 나타남. 또한 증설 실험의 경우 Agl를 이용한 경우가 드라이아이스보다 시딩 효과가 더 크게 나타남

( 출처: 요약문 11p )

첨단 기상연구장비 기술개발

IV. 연구 내용 및 결과
가. 구름자동관측시스템 시제품 개발
- 구름자동관측시스템 시제품은 야외에서의 관측오차 유발요소를 최소화하는 기술을 개발하여 주변 광 침투 방지, 태양 광 침투의 최소화를 위한 장치 및 개폐식 차단기 개발 등을 통해 먼지, 강수입자 등 방해요소를 제거함
- 구름영상을 이용한 운량, 운고 산출 알고리즘을 개발하여 촬영영상의 일출 일몰시 발생하는 청색 화 방지, 빗방울 제거, 어안렌즈에 의한 왜곡 영상 평활 보정, 야간 촬영 관측 기능 강화로 측정 자료 정밀화 실현을 함
- 대전지방기상청의 구름자동관측시스템과 목측과의 3개월간(2017.4.24.~7.5)의 운량 시간자료를 비교한 결과, 정확한 1:1 매칭은 63%, ±1할 이내 오차범위 포함은 83%, ±2할 이내 포함은 93%이며, 상관성 (R²)은 0.91(야간 0.90)임.
- 대전지방기상청의 구름자동관측시스템과 목측과의 3개월간(2017.4.24.~7.5)의 운고 시간자료를 비교한 결과, 정확한 1:1 매칭은 64%, ±1할 이내 오차범위 포함은 84%, ±2할 이내 포함은 91%이며,상관성 (R²)은 0.50임.

나. 구름 강수 관측 시제품의 인공증설(우) 검증 시 활용을 위한 야외 적용 연구
- 기존 시제품(라이다 방식 구름특성관측시스템, 강수입자부피모양측정기)을 야외에 설치 및 운영 안정성 시험 수행
- 야외 운영을 위한 시제품 하드웨어 소프트웨어 개선으로 대관령 구름물리 선도센터 노장에 설치된 시제품으로 산출물의 성능 한계 발생.

( 출처: 요약문 75p )

Abstract ▼

Technology Development of Weather Modification

IV. Results
A. Analysis for 2017 cloud seeding experiments
- Hygroscopic cloud seeding experiments (9 times) using CaCl₂ flares was conducted in the Gyeonggi and Chungcheong region. The experimental effect were identified in acc

Technology Development of Weather Modification

IV. Results
A. Analysis for 2017 cloud seeding experiments
- Hygroscopic cloud seeding experiments (9 times) using CaCl₂ flares was conducted in the Gyeonggi and Chungcheong region. The experimental effect were identified in according to the criteria of new validation method that is as follows； ① within diffusion range of seeding agent, ② increased rainfall is identified when the natural rainfall did not inflow3), and ③ existence of additional validation data4) (consistent with numerical simulation).
- The ground-based seeding experiment was conducted on orographic cloudsdepending on cloud temperature. The observation results show that hygroscopic materials (Ca) increase after mixed seeding from automated precipitation sampler (new development) collected at target area (Yongpyeong, about 9 km from CPOS).
- The simulation (Hindcast) results of three cases in airborne experiments for precipitation enhancement showed temporal and spatial correspondence with the detected precipitation, the precipitation increase was simulated when cloud water mixing ratio (above 5-10 g kg^-1) was present in the diffusion area of seeding material.
- A real-time prediction system was developed to simulate the effects of seeding (diffusion of seeding material and increase in precipitation) through real-time numerical prediction using predictive data to help determine whether or not to conduct airborne cloud seeding experiments.

B. Fundamental study for cloud seeding experiments
- The ESD equation which is an empirical equation for estimating the snow depth, was producted using the observed snow particle size distribution (SPSD) from optical disdrometer located in Daegwallyeong (CPOS and YP) and MP, respectively. The regionally-generalized ESD equation (ESD=AxM_2.47, M_n:n-th moment, A=2.21 x 10^-4) applying the average n and A in three sites will be generally available in most areas where the weak wind speed (below 5 m s^-1) is observed.
- As a result of comparing the concentration of PM₁₀ in the ground and the mass concentration calculated in Lidar during the period from January to February 2015, both Seoul and Gangneung showed high correlation (R²=0.93). The vertical aerosol mass concentration difference between Seoul and Gangneung according to the airmass pathways was influenced by the long range transported aerosols. Especially, the effect of long range transported aerosols was found to be greatest in the middle layer (1.2-1.8 km) of Gangneung area due to atmospheric rise by mountain effect and sedimentation of middle layer of aerosols above upper layer (over 1.8 km). Seasonal aerosol size distribution of the cloud physics observation site (CPOS) in Daegwallyeong from October, 2013 to November, 2016 (3 years) was investigated. As a result, the aerosol number concentration was the highest(1000~5000 cm^-3) in 0.1~ 0.2㎛ (accumulation mode), similar to spring and summer, followed by winter and autumn. In the coarse mode (over 1 ㎛), the distribution was similar in the rest of the season except during summer.


C. Numerical modeling technology development of weather modification
- The numerical module based on WRF model for condensation nuclei spraying and weather modification has been improved. The method of multi-time spraying and moving of seeding in the model space were added for the actual diffusion of the hygroscopic material (CaCl₂). The change of the precipitation was generally large when the amount of seeding is small or where the cloud is enhanced. It was shown in simulated results that the diffusion rate was greatly affected on the seeding experiments.
- The ice nuclei spraying module based on WRF was improved. In the simulation, the mixing ratio of cloud water and cloud ice according to the cooling effect of dry ice was changed, and thus the amount of surface precipitation was increased on simulation.
- The effect of cloud seeding material was analyzed by using the bin cloud physical model (HUJI SBM full). NaCl was more influence on the seeding effect than CaCl₂ and the mean precipitation increased by 0.04 ~ 0.65%. The Agl was more effective than the dry ice for the growing the snow cloud.

( 출처 : SUMMARY 15p )

Technology Development of Advanced Meteorological Instruments

IV. Results
A. Improvement of the HW and SW of the automatic cloud observation system.
- Technology to minimize the element of observation errors of the newly developed automatic cloud observation system in Daejeon.
- Elimination of the interference factor, which is the Barrier to prevent an ambient light and sunlight, and the circuit breaker of block system to prevent dust and raindrop.
- Algorithm of the cloud amount and height using the cloud image is calculated various methods, which are prevention of blue coloring of the images and removal of raindrop, calibration of skewed the images by fisheye lens, strengthening of function of night photographing integrated management and remote control of the data automatic cloud observation system in four places by installing cloud server at Daegwallyeong.
- Result of comparison of the hourly cloud height between the automatic cloud observation system (ACOS v3.0) and the naked eye measurement installed at Daejeon Regional Meteorological Office from April 24, 2017 to July 5，2017，the ratio of exact-match is 64%，and it is to 84% if the error allowance is relaxed to ±1 unit. And the ratio of match is 91% when the error allowance is relaxed to ±2 unit. The coefficient of determination between two parameters is 0.50.
- Result of comparison of the hourly cloud fraction between the automatic cloud observation system (ACOS v3.0) and eye measurement from April 24，2017 to July 5，2017, the ratio of exact-match is 63%, ±1 unit error allowance is 83%, and ±2 unit error allowance is 93%. The coefficient of determination between two parameters is 0.91.

B. Development of the prototype for lidar system and 2-D optical disdrometer.
- Analysis of the problems of the Lida method cloud characteristics observation system and establishment of basic data for the field application.
- Establishment of basic technology for the development of three-dimensionaltarget system by comparing the output data of the importer volumetric shape meter with the existing equipment (Parsivel).
- Continuous observations of seasonal and temporal changes in atmospheric water vapor content to provide daily prediction and information on diurnal characteristics.
- Based on the prototype of two-dimensional steel importer volume and shape measuring device

( 출처 : SUMMARY 77p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 기상조절 기술개발 ... 3
• 연구 보고서 ... 3
• 목차 ... 5
• 표목차 ... 7
• 그림목차 ... 8
• 요약문 ... 11
• Summary ... 15
• 제 1 장 서론 ... 19
• 제 2 장 인공강우 실험 및 분석 ... 22
• 제 1 절 경기·충청지역 인공증우 항공실험 ... 22
• 제 2 절 평창지역 인공증설 지상실험 ... 27
• 제 3 절 인공증우 항공실험 수치모의 ... 31
• 제 4 절 인공증우(설) 항공실험 실시간 예측시스템 ... 36
• 제 3 장 인공강우 기술향상 기반연구 ... 41
• 제 1 절 광학우적계를 이용한 적설산출 연구(II) ... 41
• 제 2 절 에어로졸 특성 분석 연구(II) ... 47
• 제 3 절 구름물리 및 인공강설(우) 관측망 개선 ... 54
• 제 4 장 결론 ... 57
• 참고 문헌 ... 61
• 첨단 기상연구장비 기술개발 ... 67
• 연구 보고서 ... 67
• 목차 ... 69
• 표목차 ... 71
• 그림목차 ... 72
• 요약문 ... 75
• Summary ... 77
• 제 1 장 서론 ... 81
• 제 2 장 구름자동관측시스템(V3.0) 개발 ... 83
• 제 1 절 구름자동관측시스템 개선 ... 83
• 제 2 절 구름자동관측시스템 성능 평가 ... 87
• 제 3 장 첨단 구름·강수 관측장비 현장 구축 ... 93
• 제 1 절 구름라이다 현장 구축 ... 93
• 제 2 절 강수입자 부피·모양 측정기 현장 구축 ... 97
• 제 4 장 요약 및 결론 ... 99
• 참고 문헌 ... 100
• 끝페이지 ... 100