• 한국해양공학회지
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• 제38권2호
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• pp.64-73
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• 2024

Oil spills pose significant threats to marine ecosystems, human health, socioeconomic aspects, and coastal communities. Accurate real-time predictions of oil slick transport along coastlines are paramount for quick preparedness and response efforts. This study used an open-source OpenOil numerical model to simulate the fate and trajectories of oil slicks released during the 2007 Hebei Spirit accident along the Korean coasts. Six combinations of input parameters, derived from a five-day met-ocean dataset incorporating various hydrodynamic, meteorological, and wave models, were investigated to determine the input variables that lead to the most reasonable results. The predictive performance of each combination was evaluated quantitatively by comparing the dimensions and matching rates between the simulated and observed oil slicks extracted from synthetic aperture radar (SAR) data on the ocean surface. The results show that the combination incorporating the Hybrid Coordinate Ocean Model (HYCOM) for hydrodynamic parameters exhibited more substantial agreement with the observed spill areas than Copernicus Marine Environment Monitoring Service (CMEMS), yielding up to 88% and 53% similarity, respectively, during a more than four-day oil transportation near Taean coasts. This study underscores the importance of integrating high-resolution met-ocean models into oil spill modeling efforts to enhance the predictive accuracy regarding oil spill dynamics and weathering processes.

• 대기
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• 제34권2호
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• pp.187-202
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• 2024

We analyzed the observed characteristics of monoterpene and developed an empirical formula for monoterpene concentration in the pine-dominated mixed forest of the National Center for Forest Therapy. Monoterpene was measured at 0800, 1200 and 1700 LST once a month using sorbent tube sampling coupled with thermal desorption gas chromatography and mass spectrometry. Monoterpene concentration is low in winter and shows a maximum in June and July. The major components of monoterpene are alpha-pinene, camphene and beta-pinene. During the warm period from May to November, monoterpene concentration is higher at 0800 and 1700 LST than at 1200 LST. The empirical formula takes into account the vegetation variables, temperature-controlled emission, oxidation processes and dilution by wind. The vegetation variable accounts for the difference in observed monoterpene concentration between two sites. The observed monoterpene concentration normalized by the vegetation variable increases exponentially with air temperature. The oxidation process explains the lower monoterpene concentration at 1200 LST than at 0800 and 1700 LST during the warm period. The monoterpene estimates using the empirical formula shows a correlation of 0.52 with the observation for the development period (2018~2020), while it shows a correlation of 0.72 for the validation year (2021). Such higher correlation for the validation year than for the development period is due to the fact that variability of monoterpene concentration is better explained by air temperature in 2021 than in the development period. However, the developed formula underestimates the monoterpene concentration in May and June, showing the limitation in accurately capturing the monthly variation of monoterpene.

• 한국지구과학회지
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• 제22권3호
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• pp.223-236
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• 2001

1999년 9월부터 2000년 7월까지 서울시 한남동과 경기도 과천시 두 지역을 중심으로 대기 중 수은의 농도를 시간대별로 관측하였다. 두 지역의 여러 가지 여건 차이에도 불구하고, 양 지역의 농도는 각각 5.34(N=2576), 5.25ngm$^{-3}$(N=1992)를 기록하였다. 본 자료를 이용하여 양 지역의 농도 분포 특성을 비교하였다. 24시간 주기로 볼 때, 한남동 지역은 야간대에 그리고 과천 지역은 주간대에 높은 강도를 띠는 것으로 나타났다. 계절적으로는 한남동 지역에서 겨울 그리고 과천 지역에서는 여름에 최고농도를 기록하였다. 양 지역에서 수은의 농도를 조절하는 요인을 여러 가지 통계적 기법으로 고찰하였다. 본연구의 결과에 의하면, 연구 지역의 대기중의 수은 분포는 지역적 발생원의 차이에 의해 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제22권6호
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• pp.480-490
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• 2001

2001년 3월말 기간을 중심으로 강화도 하리지점에서 대기 중 수은의 토양-대기간 교환율의 측정을 시도하였다. 본 연구에서 수은의 농도구배를 측정하고 이를 미기상학적 인자와 결합하는 방식으로 수은의 플럭스값을 산축하였다. 본 연구의 결과에 따르면, 강화지역의 수은 농도는 일반적으로 도심환경에서 발견되는 수준보다는 현저하게 낮은 수준인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 측정된 플럭스값은 200ng/m$^2$/h에 근접하여 일반적으로 청정한 환경에서 발견되는 수준을 훨씬 초과하는 것으로 나타났다. 연구기간 동안 관측된 주요 환경변수들의 분포경향을 비교해 보면, NOx와 PM등을 포함하는 대부분의 변수들은 배출시의 농도가 침적시의 농도에 비해 높게 나타났다. 반면 기상학적 요인들은 이러한 경향성이 고온 또는 저습도에서 뚜렷하게 확인되었다. 상관분석의 결과에 따르면, 배출시에 대부분의 오염인자들이 수은과 강한 양의 상관성을 보여주었지만, 침적시에는 그러한 경향이 역전되는 것으로 나타났다. 특히 흥미로운 사실은 침적시에 수은관련 변수들은 미세입자와 어느 정도 연계성을 띠는 것을 확인시켜 주었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제9권2호
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• pp.88-99
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• 2007

토양수분은 토양으로의 침투나 지표유출 기작에 직접적인 영향을 주며 간접적으로 유역 단위의 수문학적, 수리화학적, 기상학적, 생태학적 반응에 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 광릉 슈퍼사이트 내 원두부 소유역을 대상으로 사면에서의 토양수분 전이과정이 토양수분의 추계학적 모형구조와 갖는 연계성을 규명하기 위해서 일련의 유도과정이 수행되었다. 유도된 단변량 추계학적 모형의 구조에 근거하여, 관측된 토양수분의 시계열을 모의하였다. 자료전처리, 모형구조의 규명, 후보 모형군의 구성, 모수추정, 검정 등의 과정을 통해서 도출된 모형들의 공간적인 분포는 대상사면의 지형학적인 특성들이 반영된 것으로 판단된다. 다방향 알고리즘에 의한 기여면적이나 습윤 지수와 함께 대상지점의 국부경사도가 중요변수로 도출되었다. 본 연구 결과는 광릉 슈퍼사이트와 같은 복잡 경관에서 토양수분의 공간분포를 결정짓는 중요한 요인들을 이해하고 이를 통해 현실성있는 토양수분 분포 지도를 작성하는데 기여 하게 될 것이다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.268-279
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• 2021

지형기후학을 기반으로 한 소기후모형은 전자기후도를 제작하기 위해 개발되었고 농림업 현장의 농장단위로 적용이 가능한 고해상도 규모로 발전하였다. 본 총설에서는 이러한 소기후모형의 미래 발전방향을 제시하고자, 그동안의 개발 및 발전과정을 다시 조망하였다. 우리나라 농산촌의 특징은 지형이 복잡 다양하며, 소규모로 구성되어 있어 기상과 기후의 공간적인 변이가 크다. 식물의 생육을 지배하는 농림기후는 공간 규모에서 소기후로 분류되어, 중규모인 기상청 종관기상관측(ASOS) 정보만으로는 활용이 제한된다. 이에 농림업에서 활용 가능한 기후정보를 효과적으로 모의하기 위해 소기후모형이 개발되고 발전되어 왔다. 작은 집수역을 대상으로 연구된 전자기후도는 전산처리 기술의 발전과 더불어 전국 범위의 고해상도 분포도 제작이 가능하게 되었으며, 과거 평년뿐 아니라, 미래 기후변화 시나리오, 나아가 실황과 예보자료를 실시간으로 처리하는 데 이르렀다. 최종적으로 상세화된 기상예보를 바탕으로 농장 단위로 재배작물의 생육진행과 재해예보를 제공할 수 있는 농업기상재해 조기경보서비스로 완성되었다. 기후위기 시대에 재해로 인한 피해를 경감하기 위해 세계적으로 조기경보시스템의 확대를 추진하고 있는 바, 진보된 소기후모형을 적용한 농업기상재해 조기경보서비스는 기술발전을 통해 적용대상 지역을 확대해 나아가야 할 것이다. 조기경보서비스가 디지털 기반의 지속가능한 농림생태-사회시스템에 기여하는 핵심 기술이 되기 위해서는, 실측 기반의 다양한 검보정 자료가 구축되어 적용되어야 하며, 사용자들과 농림업 현장의 목소리를 반영하여 지속가능발전의 패러다임을 담아내는 유기적인 플랫폼이 되어야 할 것이다.

• 한국토양비료학회지
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• 제25권3호
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• pp.220-230
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• 1992

우리나라에서 토양(土壤) 온도(溫度)를 정규적으로 관측(觀測)하고 있는 기상청(氣象廳) 산하(傘下) 기상대(氣象臺) 및 관측소(觀測所) 관측(觀測) 노장(露長)의 토양시료(土壤試料)를 채취(採取)하여 토양(土壤)의 열전도(熱傳度) 특성(特性)과 관련이 깊은 토양(土壤)의 용적밀도(容積密度), 토성(土性), 유기물(有機物) 함량(含量) 등 물리적(物理的) 특질(特質)을 분석(分析)하였으며, 토양(土壤)의 열확산(熱擴散) 계수(係數)를 산출(算出)하였다. 기상청(氣象廳) 산하(傘下) 기상대(氣象臺) 및 관측소(觀測所) 토양(土壤)의 물리적(物理的) 특성(特性)을 조사한 결과(結果) 0-10cm의 표토(表土)는 52%가 사양토(砂壤土)였으며, 양토(壤土)와 미사질양토(微砂質壤土)가 38%, 그리고 식양토(埴壤土) 및 미사질식토(微砂質埴土)가 10%이었다. 이들 토양(土壤)의 열특성(熱特性)과 관계가 깊은 용적밀도(容積密度)는 사토(砂土)가 $1.41g/cm^3$, 양토(壤土)와 미사질양토(微砂質壤土)가 $1.33g/cm^3$, 그리고 식양토9埴壤土) 및 미사질식토(微砂質埴土)가 $1.21g/cm^3$로 토성(土性)이 미세할수록 낮은 값을 보였다. 열확산(熱擴散) 계수(係數)는 평균(平均) $3.53{\times}10^{-3}cm^3/sec$이었으며, $1.159-8.401{\times}10^{-3}cm^3/sec$의 범위에 있었다. 특히 유기물(有機物) 함량(含量)이 높고 용적밀도(容積密度)가 낮은 제주도(濟州道) 토양(土壤)의 열확산(熱擴散) 계수(係數)는 표토(表土)에서 $2{\times}10^{-3}cm^3/sec$으로 다른 지역의 토양(土壤)보다 현저히 낮았다. 토심(土深) 30cm 이하(以下) 토양(土壤)의 열확산(熱擴散) 계수(係數)는 평균(平均) $6.81{\times}10^{-3}cm^3/sec$로 $1.54-16.12{\times}10^{-3}cm^3/sec$의 범위를 보여 표토(表土)보다 높았다. 열확산(熱擴散) 계수(係數)로부터 계산(計算)된 표토(表土)의 일주간(日週期) 불역심(不易深)(damping depth)은 5.92-13.65cm였으며, 깊이 30cm이하의 연주기(年週期) 불역심(不易深)은 124-342cm이었다. 한편, 실험실내(實驗室內)에서 열선막대법에 의하여 측정(測定)된 열확산9熱擴散) 계수(係數)와 용적밀도(容積密度) 및 토양수분함량(土壤水分含量)과의 관계로부터 열확산(熱擴散) 계수(係數)를 추정(推定)할 수 있는 중회귀(重回歸) 모델을 이용하면 토양온도(土壤溫度)가 부족한 지점(地點)의 열확산(熱擴散) 계수(係數)를 추정(推定)할 수 있게 되었다.

• 한국기후변화학회지
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• 제2권4호
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• pp.297-307
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• 2011

최근 기후변화에 따라 식품안전에 대한 위험성도 증가되고 있다. 따라서 식품안전과 기후가 어떤 관련성을 가지고 있는지 살펴보기 위하여, 1999년부터 2009년까지 수집된 식품안전 사건사고 보도자료와 60개 지점 평균한 월별 기후자료(평균기온, 최고기온, 최저기온, 강수량, 상대습도)를 사용하여 식품안전과 기후요소와의 관련성을 분석하였다. 11년간 국내 각종 언론매체로부터 조사한 729건의 식품안전사건사고 자료를 추출한 후 식품안전 사건사고 자료를 위해요인에 따라 화학적, 생물학적, 물리적 위해요인의 3가지로 구분하여, 월별 자료를 평균한 연도별 자료(Annual data)에 대하여 각각 기후요소와 식품안전 사건 사고 자료에 대한 피어슨곱적률 상관계수(Pearson product-moment correlation coefficient)를 산출하였다. 분석 결과, 식품안전 사건사고와 강수량은 음의 상관 관계(-0.48)를 보였고, 최저기온과는 양의 상관 관계(0.45)를 보였다. 강수량은 생물학적 위해인자와 물리적 위해인자에 대해 가장 높은 상관 관계를 보였으며, 기온은 화학적 위해인자와 가장 높은 상관 관계를 보였다. 특이할 점은 식품안전 사건사고 자료에는 식품을 제조, 가공하고, 소비를 결정하는 인간 행동과 관련된 인문적인 요소가 포함되어 있으므로, 가시적인 위험이 나타나는 경우, 위해를 방지하는 선택을 통해 식품안전 사건사고가 감소할 개연성이 있다는 것이다. 따라서 가시적인 현상인 강수량과는 부적인 상관 관계를 보였고, 기온의 경우에도 극단적인 경우에는 소비자의 행동요소가 포함되므로 최고기온보다는 평균기온과 최저기온에서 더 높은 관련성을 나타냈다. 즉, 식품안전 사건사고 자료는 직접적인 병원체에 대한 연구와 달리 인간의 행동과 관련된 요소가 포함되어 있는 것으로 분석되었다. 이 연구가 향후 기후변화에 따른 식품안전 영향 평가에 있어서 기본 정보를 제공할 수 있기를 기대한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권1호
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• pp.29-41
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• 2019

산림생태계에서 총일차생산성(Gross Primary Production, GPP)은 기후변화에 따른 산림의 생산성과 그에 영향을 미치는 식물계절, 건강성, 탄소 순환 등을 대표하는 지표이다. 총일차생산성을 추정하기 위해서는 에디공분산 타워 자료나 위성영상관측자료를 이용하기도 하고 물리지형적 한계나 기후변화 등을 고려하기 위해 기작기반모델링을 활용하기도 한다. 그러나 총일차생산성을 포함한 산림 탄소 순환의 기작기반 모델링은 식물의 생물, 생리, 화학적 기작들의 반응과 지형, 기후 및 시간 등과 같은 환경 조건들이 복잡하게 얽혀 있어 비선형적이고 유연성이 떨어져 반응에 영향을 주는 조건들을 모두 적용하기가 어렵다. 본 연구에서는 산림 생산성 추정 모델을 에디공분산 자료와 인공위성영상 정보를 사용하여 기계학습 알고리즘을 사용한 모델들로 구축해 보고 그 사용 및 확장 가능성을 검토해 보고자 하였다. 설명변수들로는 에디공분산자료와 인공위성자료에서 나온 대기기상인자들을 사용하였고 검증자료로 에디공분산 타워에서 관측된 총일차생산성을 사용하였다. 산림생산성 추정 모델은 1) 에디공분산 관측 기온($T_{air}$), 태양복사($R_d$), 상대습도(RH), 강수(PPT), 증발산(ET) 자료, 2) MODIS 관측 기온(T), 일사량($R_{sd}$), VPD 자료(개량식생지수 제외), 3) MODIS 관측 기온(T), 일사량($R_{sd}$), VPD, 개량식생지수(EVI) 자료를 사용하는 세 가지 경우로 나누어 구축하여 2006 - 2013년 자료로 훈련시키고 2014, 2015년 자료로 검증하였다. 기계학습 알고리즘은 support vector machine (SVM), random forest (RF), artificial neural network (ANN)를 사용하였고 단순 비교를 위해 고전적 방법인 multiple linear regression model (LM)을 사용하였다. 그 결과, 에디공분산 입력자료로 훈련시킨 모델의 예측력은 피어슨 상관계수 0.89 - 0.92 (MSE = 1.24 - 1.62), MODIS 입력자료로 훈련시킨 모델의 예측력은 개량식생지수 제외된 모델은 0.82 - 0.86 (MSE = 1.99 - 2.45), 개량식생지수가 포함된 모델은 0.92 - 0.93(MSE = 1.00 - 1.24)을 보였다. 이러한 결과는 산림총일차생산성 추정 모델 구축에 있어 MODIS인공위성 영상 정보 기반으로 기계학습 알고리즘을 사용하는 것에 대한 높은 활용가능성을 보여주었다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.60-76
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• 2022

본 연구는 기상청에서 운용 중인 영국 the United Kingdom Earth System Model (UKESM)을 리눅스 클러스터에 설치하여 과거 28년 기간에 대해 적분을 수행하고, 추가적인 수치 실험을 수행하여 얻은 결과와 비교한다. 설치한 UKESM은 저해상도 버전이지만, 대류권 대기 화학-에어로졸 과정과 성층권 오존 화학 과정을 동시에 모의하는 United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) 모듈을 포함하고 있는 최신 버전이다. 본 연구에 사용된 UKCA가 포함된 UKESM (UKESM-UKCA)은 전체 대기에서의 화학, 에어로졸, 구름, 복사 과정이 연동된 모델이다. CMIP5 기존 배출량 자료를 사용하는 UKESM 기준 적분 수치 모의와 함께, 동아시아 지역 이산화황(SO₂) 배출이 기상장에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CMIP5 SO2 배출량 대신 최신의 REAS 배출자료로 교체한 실험 적분 수치 모의를 수행하였다. 두 수치 모의의 기간은 모두 1982년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지 총 28년이며, 모델 결과는 동아시아 지역 에어로졸 광학 두께, 2-m 온도, 강수 강도의 시간 평균값과 시간 변화 경향의 공간 분포를 분석하고 관측자료와 비교하였다. 모델에서 얻어진 온도와 강수 강도의 공간 분포 패턴은 관측자료와 전반적으로 유사하였다. 또한 UKESM에서 모의된 오존 농도와 오존전량의 공간 분포도 위성 관측 자료와 분포 패턴이 일치하였다. 두 UKESM 실험 적분 모의 결과로 얻어진 온도와 강수 강도의 선형 변화 경향의 비교를 통해, 동아시아 지역 SO2 지면 배출은 서태평양과 중국 북부지역에 대한 온도와 강수량의 변화 경향에 중요한 요인임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터에서만 운용되던 UKESM이 리눅스 클러스터 컴퓨팅 환경에도 설치되어 운용이 가능하다는 점을 제시한다. 대기 환경 및 탄소순환을 연구하는 다양한 분야의 연구자들에게도 대기-해양-지면-해빙이 상호작용하는 UKESM와 같은 지구시스템모델이 활용될 가능성과 접근성이 높아졌다.