Diurnal variations of air temperature and relative humidity in the Urban Canopy Layer (UCL) of the Seoul metropolitan area are examined using the Weather Research and Forecasting model coupled with the Seoul National University Urban Canopy Model. The canopy layer air temperature is higher than 2-m air temperature and exhibits a more rapid rise and an earlier peak in the daytime. These result from the multiple reflections of shortwave radiation and longwave radiation trapping due to the urban geometry. Because of the absence of vegetation in the UCL and the higher canopy layer air temperature, the canopy layer relative humidity is lower than 2-m relative humidity. Additional simulations with building height changes are conducted to examine the sensitivities of the canopy layer meteorological variables to the urban canyon aspect ratio. As the aspect ratio increases, net sensible heat flux entering the UCL increases (decreases) in the daytime (nighttime). However, the increase in the volume of the UCL reduces the magnitude of change rate of the canopy layer air temperature. As a result, the canopy layer air temperature generally decreases in the daytime and increases in the nighttime as the aspect ratio increases. The changes in the canopy layer relative humidity due to the aspect ratio change are largely determined by the canopy layer air temperature. As the aspect ratio increases, the canopy layer relative humidity is generally increased in the daytime and decreased in the nighttime, contrary to the canopy layer air temperature.
Since solar power generation is intermittent depending on weather conditions, it is necessary to predict the accurate generation amount of solar power to improve the efficiency and economical efficiency of solar power generation. This study proposes a short - term deep learning prediction model of solar power generation using meteorological data from Mokpo meteorological agency and generation data of Yeongam solar power plant. The meteorological agency forecasts weather factors such as temperature, precipitation, wind direction, wind speed, humidity, and cloudiness for three days. However, sunshine and solar radiation, the most important meteorological factors for forecasting solar power generation, are not predicted. The proposed model predicts solar radiation and solar radiation using forecast meteorological factors. The power generation was also forecasted by adding the forecasted solar and solar factors to the meteorological factors. The forecasted power generation of the proposed model is that the average RMSE and MAE of DNN are 0.177 and 0.095, and RNN is 0.116 and 0.067. Also, LSTM is the best result of 0.100 and 0.054. It is expected that this study will lead to better prediction results by combining various input.
This study investigates a 12 month-lead predictability of PNU Coupled General Circulation Model (CGCM) V1.1 hindcast, for which an oceanic data assimilated initialization is used to generate ocean initial condition. The CGCM, a participant model of APEC Climate Center (APCC) long-lead multi-model ensemble system, has been initialized at each and every month and performed 12-month-lead hindcast for each month during 1980 to 2011. The 12-month-lead hindcast consisted of 2-5 ensembles and this study verified the ensemble averaged hindcast. As for the sea-surface temperature concerns, it remained high level of confidence especially over the tropical Pacific and the mid-latitude central Pacific with slight declining of temporal correlation coefficients (TCC) as lead month increased. The CGCM revealed trustworthy ENSO prediction skills in most of hindcasts, in particular. For atmospheric variables, like air temperature, precipitation, and geopotential height at 500hPa, reliable prediction results have been shown during entire lead time in most of domain, particularly over the equatorial region. Though the TCCs of hindcasted precipitation are lower than other variables, a skillful precipitation forecasts is also shown over highly variable regions such as ITCZ. This study also revealed that there are seasonal and regional dependencies on predictability for each variable and lead.
Weather is the most influential factor for crop cultivation. Weather information for cultivated areas is necessary for growth and production forecasting of agricultural crops. However, there are limitations in the meteorological observations in cultivated areas because weather equipment is not installed. This study tested methods of predicting the daily mean temperature in onion fields using geostatistical models. Three models were considered: inverse distance weight method, generalized additive model, and Bayesian spatial linear model. Data were collected from the AWS (automatic weather system), ASOS (automated synoptic observing system), and an agricultural weather station between 2013 and 2016. To evaluate the prediction performance, data from AWS and ASOS were used as the modeling data, and data from the agricultural weather station were used as the validation data. It was found that the Bayesian spatial linear regression performed better than other models. Consequently, high-resolution maps of the daily mean temperature of Jeonnam were generated using all observed weather information.
Kim, Eun-Hee;Jo, Youngsoon;Lee, Eunhee;Lee, Yong Hee
Atmosphere
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v.31
no.3
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pp.251-265
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2021
This study examined the impact of assimilating the bending angle (BA) obtained via the global navigation satellite system radio occultation (GNSS RO) of the three new satellites (KOMPSAT-5, FY-3C, and FY-3D) on analyses and forecasts of a numerical weather prediction model. Numerical data assimilation experiments were performed using a three-dimensional variational data assimilation system in the Korean Integrated Model (KIM) at a 25-km horizontal resolution for August 2019. Three experiments were designed to select the height and quality control thresholds using the data. A comparison of the data with an analysis of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) integrated forecast system showed a clear positive impact of BA assimilation in the Southern Hemisphere tropospheric temperature and stratospheric wind compared with that without the assimilation of the three new satellites. The impact of new data in the upper atmosphere was compared with observations using the infrared atmospheric sounding interferometer (IASI). Overall, high volume GNSS RO data helps reduce the RMSE quantitatively in analytical and predictive fields. The analysis and forecasting performance of the upper temperature and wind were improved in the Southern and Northern Hemispheres.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.17
no.2
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pp.87-95
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2016
This study examined the characteristics of the hourly demand of city gas in Korea and proposed multiple regression models to obtain precise estimates of the hourly demand of city gas. Forecasting the hourly demand of city gas with accuracy is essential in terms of safety and cost. If underestimated, the pipeline pressure needs to be increased sharply to meet the demand, when safety matters. In the opposite case, unnecessary inventory and operation costs are incurred. Data analysis showed that the hourly demand of city gas has a very high autocorrelation and that the 24-hour demand pattern of a day follows the previous 24-hour demand pattern of the same day. That is, there is a weekly cycle pattern. In addition, some conditions that temperature affects the hourly demand level were found. That is, the absolute value of the correlation coefficient between the hourly demand and temperature is about 0.853 on average, while the absolute value of the correlation coefficient on a specific day improves to 0.861 at worst and 0.965 at best. Based on this analysis, this paper proposes a multiple regression model incorporating the hourly demand ahead of 24 hours and the hourly demand ahead of 168 hours, and another multiple regression model with temperature as an additional independent variable. To show the performance of the proposed models, computational experiments were carried out using real data of the domestic city gas demand from 2009 to 2013. The test results showed that the first regression model exhibits a forecasting accuracy of MAPE (Mean Absolute Percentage Error) around 4.5% over the past five years from 2009 to 2013, while the second regression model exhibits 5.13% of MAPE for the same period.
For power energy, optimal generation and distribution plans based on accurate demand forecasts are necessary because it is not recoverable after they have been delivered to users through power generation and transmission processes. Failure to predict power demand can cause various social and economic problems, such as a massive power outage in September 2011. In previous studies on forecasting power demand, ARIMA, neural network models, and other methods were developed. However, limitations such as the use of the national average ambient air temperature and the application of uniform criteria to distinguish seasonality are causing distortion of data or performance degradation of the predictive model. In order to improve the performance of the power demand prediction model, we divided Korea into five major regions, and the power demand prediction model of the linear regression model and the neural network model were developed, reflecting seasonal characteristics through regional characteristics and migration period learning techniques. With the proposed approach, it seems possible to forecast the future demand in short term as well as in long term. Also, it is possible to consider various events and exceptional cases during a certain period.
Song, Sang Hwa;Shin, KwangSup;Lee, JaeHun;Jung, YunJae;Lee, JaeSeung;Yoon, SeokMann
The Journal of Bigdata
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v.5
no.2
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pp.17-27
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2020
District heating system supplies heat from low-cost high-efficiency heat production facilities to heat demand areas through a heat pipe network. For efficient heat supply system operation, it is important to accurately predict the heat demand within the region and optimize the heat production plan accordingly. In this study, a heat demand forecasting model is proposed considering real-time calorimeter information from local heat demands. Previous models considered ambient temperature and heat demand history data to predict future heat demands. To improve forecast accuracy, the proposed heat demand forecast model added big data from real-time calorimeters installed in the heat demands within the target region. By employing calorimeter information directly in the model, it is expected that the proposed forecast model is to reflect heat use pattern of each demand. Computational experiemtns based on the actual heat demand data shows that the forecast accuracy of the proposed model improved when the calorimeter big data is reflected.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.33
no.1
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pp.53-62
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2015
The water vapor including latent heat is the important component in an atmospheric circulation and in a monitoring of the Earth's climate changes, as well as in the weather forecast improvement. In this study, to establish the Algerian weighted mean temperature model, a linear regression method had been developed under 5 radiosonde observations for a total 24,694 profiles from 2004 to 2013. An weighted mean temperature is a key parameter in the processing of PWV from GNSS tropospheric delays. The result from the study has expected to provide an useful model to demonstrate the realization and utility of using the ground-based GNSS meteorology technique that will bring improvements in weather forecasting, climate monitoring in Algeria.
This study assesses the performance of the Weather Research and Forecasting (WRF) model in reproducing regional climate over CORDEX-East Asia Phase 2 domain with different cumulus parameterization schemes [Kain-Fritch (KF), Betts-Miller-Janjic (BM), and Grell-Devenyi-Ensemble (GD)]. The model is integrated for 27 months from January 1979 to March 1981 and the initial and boundary conditions are derived from European Centre for Medium-Range Weather Forecast Interim Reanalysis (ERA-Interim). The WRF model reasonably reproduces the temperature and precipitation characteristics over East Asia, but the regional scale responses are very sensitive to cumulus parameterization schemes. In terms of mean bias, WRF model with BM scheme shows the best performance in terms of summer/winter mean precipitation as well as summer mean temperature throughout the North East Asia. In contrast, the seasonal mean precipitation is generally overestimated (underestimated) by KF (GD) scheme. In addition, the seasonal variation of the temperature and precipitation is well simulated by WRF model, but with an overestimation in summer precipitation derived from KF experiment and with an underestimation in wet season precipitation from BM and GD schemes. Also, the frequency distribution of daily precipitation derived from KF and BM experiments (GD experiment) is well reproduced, except for the overestimation (underestimation) in the intensity range above (less) then $2.5mm\;d^{-1}$. In the case of the amount of daily precipitation, all experiments tend to underestimate (overestimate) the amount of daily precipitation in the low-intensity range < $4mm\;d^{-1}$ (high-intensity range > $12mm\;d^{-1}$). This type of error is largest in the KF experiment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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