• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.34 no.2
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• pp.294-305
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• 2018

Quantitative assessment on the impact from North Korean emissions to surface particulate matter(PM) concentration in the Seoul Metropolitan Area (SMA), South Korea is conducted using a 3-dimensional chemistry transport model. Transboundary transport of air pollutants and their precursors are important to understand regional air quality in East Asian countries. As North Korea locates in the middle of main transport pathways of Chinese pollutants, quantifiable estimation of its impact is essential for policy making in South Korean air quality management. In this study, the Community Multiscale Air Quality Modeling System is utilized to simulate regional air quality and its sensitivity, using the Comprehensive Regional Emissions inventory for Atmospheric Transport Experiment 2015 and the Clean Air Policy Support System 2013 emissions inventories for North and South Korea, respectively. Contributions were estimated by a brute force method, perturbing 50% of North and South Korean emissions. Simulations demonstrate that North Korean emissions contribute $3.89{\mu}g/m^3$ of annual surface PM concentrations in the SMA, which accounts 14.7% of the region's average. Impacts are dominant in nitrate and organic carbon (OC) concentrations, attributing almost 40% of SMA OC concentration during January and February. Clear seasonal variations are also found in North Korean emissions contribution to South Korea (and vice versa) due to seasonal characteristics of synoptic weather, especially by the change of seasonal flow patterns.

• Atmosphere
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• v.23 no.3
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• pp.331-346
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• 2013

A case study of mesoscale snowfall with polar low signature during 25~26 December 2010 in South Korea is presented. The data used for analysis include surface and upper level weather charts, rain gauge, sea surface temperature, satellite imagery, sounding, and global $1^{\circ}{\times}1^{\circ}$ reanalysis data. The system initiated with a surface trough near the bay of Bohai but quickly intensified to become a polar low within 12 hours. The polar low moved southeastward bringing snowfall to southwestern Korea. There was strong instability layer beneath 800 hPa but baroclinicty was weak and disappeared as the low progressed onto land. Shortwave at 500 hPa and the surface trough became in-phase which hindered the development of the polar low while it approached Korea. However, there were strong tropopause folding (~500 hPa) and high potential vorticity (PV), which allowed the system to maintain its structure and dump 20.3 cm of snow in Jeonju. Synoptic, thermodynamic, dynamic, and moisture analyses reveal that polar low developed in an area of baroclinicity with strong conditional instability and warm air advection at the lower levels. Further, the development of a surface trough to polar low was aided by tropopause folding with PV advection in the upper level, shortwave trough at 500 hPa, and moisture advection with low-level jet (LLJ) of 15 m $s^{-1}$ or more at 850 hPa. Maximum snowfall was concentrated in this region with convection being sustained by latent heat release.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.5-5
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• 2015

현재 우리나라에서 지상관측장비인 AWS(Automatic Weather System)와 ASOS(Automated Synoptic Observing System)기구가 한반도내 668개 지점에서 운영되고 있다. 이러한 장비는 지상관측장비로 하나의 지점에서 측정된 기상변량들이 특정 영역의 대푯값으로 사용되어지고 있다. 기존의 다양한 지점 단위의 수문 모형에서는 지상관측소를 통한 관측값을 적용하기에 어려움 없이 적절한 결과를 도출할 수 있었다. 컴퓨터의 발달로 인하여 복잡한 물리적 현상을 공간적으로 분석할 수 있는 모형의 구동이 가능해짐에 따라서 수문 분야에서도 다양한 분포형 해석 모형이 활발하게 개발 및 적용되고 있다. 지점 관측 자료는 공간적인 연속성을 반영하지 못하는 한계로 인하여 지점 관측자료를 이용한 공간자료의 생성 기법들이 사용되어지고 있지만 자연계에서 나타나는 정확한 공간적 현상을 재현해주지 못하는 문제점이 존재한다. 이러한 지점 관측의 한계를 해결하기 위하여 공간적인 관측이 가능한 레이더와 위성관측과 같은 원격 관측 장비들이 개발되어 공간적으로 연속성을 갖는 기상변량의 취득이 가능하여졌다. TRMM 강우자료는 지구 전체를 0.25도 약 25km 공간해상도를 갖으며 3시간 간격으로 제공되고 있다. 유역단위의 수문모형에 적용하기에 TRMM 강수자료의 공간해상도는 너무 커서 직접적인 적용에 어려움이 있다. 이러한 점에서 TRMM 자료의 상세화 기법을 통하여 수문모형에 적용이 가능한 1km 이하의 고해상도 자료를 생산하는 연구들이 진행되고 있다. 이러한 상세화 방법은 최종적으로 도출하고자 하는 공간해상도를 갖는 대체 변량(지표면 온도, 고도, 식생, 해수면 기압, 상대 습도, 대기온도, 풍향 등)을 이용하여 회귀분석의 형태로 분석이 이루어지고 있다. 그러나 대체 변량을 통해 도출된 상세화된 TRMM 강우는 간접적인 추정으로 인하여 정확한 결과의 도출에는 한계가 있을 것으로 판단된다. 이러한 점에서 본 연구에서는 한반도내 지상 관측값을 공간적 자료로 변환하여 주는데 효과적으로 평가받는 PRISM 모형에 적용하여 기존 SVM 모형을 통한 TRMM 상세화 결과가 갖는 정확성을 평가해 보고 지점 관측자료의 보간 기법의 평가에 TRMM 자료를 활용하는 방안에 대해 평가해 보고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.16-16
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• 2019

기후변화 시나리오 및 계절예측 자료를 포함한 기후정보를 수자원 분야에 활용하기 위해서는 기후정보의 시 공간적인 상세화(donwscaling)을 필요로 한다. 상세화의 경우 역학적 상세화와 통계학적 상세화로 구분될 수 있으며, 통계학적 상세화를 위해서는 대상 지역의 기후특성을 대표할 수 있는 장기 관측 자료의 확보가 중요하다. 국내의 경우에는 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS)와 종관기상관측장비(Automatic Synoptic Observation System, ASOS)로 부터 수집된 기상관측자료를 사용할 수 있으나 기후변화 시나리오의 통계적 상세화를 위해서는 30년 이상의 자료 기간을 포함하는 ASOS 자료가 적합하다. 하지만 개발도상국과 같이 기상관측기반이 열악한 지역에서는 잦은 결측 등으로 인하여 품질이 좋은 관측자료의 획득이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 측이 포함된 장기 기상관측 자료로부터 대상 지역의 기후특성을 재현할 수 있도록 기본적인 QC(Quality Control)을 거쳐 결측 자료를 보완할 수 있는 기법 및 R 기반패키지를 개발하여 적용성을 평가하였다. 개발된 기법의 적용성 평가를 위해서 기상청에서 QC를 통해 제공하고 있는 60개 ASOS 지점의 관측자료 중 강수량과 기온 변수를 사용하였다. 최대 50%까지의 현실적인 결측 패턴을 임의로 생성하기 위해 실제 개발도상국 관측자료의 일단위 결측 패턴을 이용하였다. 자료의 QC는 관측일 누락/중복 및 문자형 관측값 등 기본적인 오류 검사, 기온의 경우 물리적 허용 범위에 대한 검사, 최고기온과 최저기온의 비교 및 계측기 오작동에 의한 동일한 값의 반복 등을 포함한 내적 일치성 검사를 우선적으로 수행한다. 이후 결측값에 대해서 인근 기상관측소와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 채우고, 최종적으로는 다양한 위성자료 및 재분석 자료 중에서 일단위 기후특성의 재현성 평가를 통해 선정된 격자형 자료와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 보정하였다. 기온의 경우는 결측률이 높더라도 월평균 기후특성에 큰 영향을 미치지 않았지만 강수의 경우에는 5% 이상의 결측이 발생하는 경우 월평균 강수량에 영향을 미쳐 지역의 강수량을 과소 추정하는 결과를 보였다. 개발된 QC 기법을 강수 자료에 적용한 결과 월평균 기후특성을 잘 복원하는 결과를 보였지만, 일단위 강우 사상의 재현에 있어서는 미흡한 결과를 보였다.

• Atmosphere
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• v.31 no.1
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• pp.1-15
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• 2021

High-resolution wind resources maps (maps, here after) with spatial and temporal resolutions of 100 m and 3-hours, respectively, over South Korea have been produced and evaluated for the period from July 2016 to June 2017 using Korea Meteorological Administration (KMA) Post Processing (KMAPP). Evaluation of the 10 m- and 80 m-level wind speed in the new maps (KMAPP-Wind) and the 1.5 km-resolution KMA NWP model, Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS), shows that the new high-resolution maps improves of the LDAPS winds in estimating the 10m wind speed as the new data reduces the mean bias (MBE) and root-mean-square error (RMSE) by 33.3% and 14.3%, respectively. In particular, the result of evaluation of the wind at 80 m which is directly related with power turbine shows that the new maps has significantly smaller error compared to the LDAPS wind. Analyses of the new maps for the seasonal average, maximum wind speed, and the prevailing wind direction shows that the wind resources over South Korea are most abundant during winter, and that the prevailing wind direction is strongly affected by synoptic weather systems except over mountainous regions. Wind speed generally increases with altitude and the proximity to the coast. In conclusion, the evaluation results show that the new maps provides significantly more accurate wind speeds than the lower resolution NWP model output, especially over complex terrains, coastal areas, and the Jeju island where wind-energy resources are most abundant.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.308-308
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• 2023

자연재해대책법 제 16조 6에 따라 기후변화로 인한 방재성능목표의 영향을 고려하기 위해 방재성능가이드라인을 설정하여 운영하고 있다. 2017년 공표된 기후변화를 고려한 방재성능목표 강우량의 단기 할증률은 CMIP5 자료를 기반으로 기본 5%, 관심 8%, 주의 10%의 할증률로 구분되어 적용되고 있다. 그러나, 미래 기후변화 시나리오에 따르면 확률강우량이 늘어나는 지역도 있지만, 감소될 것으로 예상되는 지역도 존재한다. 따라서, 모든 지역을 3개의 구간으로 나누어 증가 할증률을 적용하는 것에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 CMIP6 기후변화 자료를 시단위로 다운스케일링한 시계열을 이용하여 미래 기후변화로 인한 방재성능목표의 할증률을 산정하고, 각 할증률에 기반한 구간을 상세화하고자 한다. 구체적으로, 현재 기상청에서 제공하는 일단위 기후변화 데이터베이스와, CMIP6에서 제공하는 일단위 기후변화 자료를 구축하고, 분석하였다. 이후 구축된 일단위 자료를 시단위 자료로 Downscaling한 후, 각 이산화탄소 배출 시나리오인 SSP1-2.6, SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5에 대해 앙상블 시계열을 생성하고, 다양한 기후변화의 불확실성을 적절하게 정량화 할 예정이다. 그중에서 방재성능목표와 가장 밀접하다고 생각되는 변수들(연강우량, 8월강우량, 연최대강우량, 30년빈도 확률강우량 등)을 CCF(Cross Correlation Function), ACC(Auto Correlation Function)방법 등을 통해 분석하여 최적의 변수들을 찾고, 그 값들의 앙상블 평균을 통해 안정된 방재성능목표 기후변화 할증률 값을 산정할 예정이다. 169개 지역의 시·군 단위의 티센망과, 238개 지역의 시·군·구 단위의 티센망을 구축하고, 기상청 ASOS(Automated Synoptic Observing System)의 69개 기상관측소 강우관측자료와 AWS(Automatic Weather System)의 419개 기상관측소를 활용하여 지역별 미래 기후변화를 고려한 비선형적 할증률를 제시할 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.221-221
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• 2022

방재성능목표란 홍수, 호우 등으로부터 재해를 예방하기 위한 방재정책 등에 적용하기 위하여 처리 가능한 시간당 강우량 및 연속강우량의 목표로, 각 지자체별로 지역특성 및 경제여건 등을 고려하여 지역별 방재성능목표를 설정한다. 지역별 방재성능목표 기준을 설정하기 위해 전국을 168개 티센망으로 분류하고 69개 지점 확률강우량을 활용하여 지방자치단체별 확률강우량을 산정하고, 지방자치단체별 티센면적 비율을 감안하여 각 지자체별 방재성능목표 설정 기준을 마련한다. 이때 확률강우량 산정에 기상청에서 제공하는 종관기상관측(ASOS) 자료를 이용하는데, 종관기상관측(ASOS, Automated Synoptic Observing System)이란 종관규모의 날씨를 파악하기 위하여 정해진 시각에 모든 관측소에서 같은 시각에 실시하는 지상관측으로, 종관규모는 일기도에 표현되어 있는 고기압이나 저기압의 공간적 크기 및 수명을 말하며, 해당 지역의 현재 기상 실시간 제공 및 기상예보에 활용한다. 그러나 ASOS 자료로 산정한 확률강우량을 토대로 설정한 지역별 방재성능목표는 지배관측소개소 및 면적 비율에 따라 강우량이 실제 해당 지역에 내린 강우량에 비해 작거나 크게 산정되어 실제 강우량을 반영하지 못하는 문제가 발생한다. 이에 지진·태풍·홍수·가뭄 등 기상현상에 따른 자연재해를 막기 위해 실시하는 지상관측인 방재성능관측(AWS, Automatic Weather System)을 1997년부터 약 510여개 지점에 설치하여 기상관측자료를 구축하고 있으나, 관측자료가 30년 미만이므로 자료의 일관성 및 신뢰도 확보 등의 문제로 이용하고 있지 않다. 실제로 ASOS 관측소와 AWS 관측소의 시간 강우량 최댓값 차이가 큼에도 불구하고 행안부는 지역별 방재성능목표 수립을 위한 강우량 산정에서 AWS 관측소의 기록은 반영하지 않고 ASOS 관측소 기록만 적용하여 실제 해당 지역의 강우량을 반영하는 방재 대책을 수립하지 못하는 실정이다. 따라서 소규모 유역 및 재해영향평가 등의 경우 인근 지역에 AWS 관측소가 있을 경우, 해당지역의 기상 특성을 대변하는 자료로 보유관측년수가 30년 이상인 AWS 자료의 적극적인 활용이 필요할 것으로 판단된다.

• Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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• v.24 no.2
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• pp.196-205
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• 2008

Variability in vertical ozone and meteorological profiles was measured by 2Z electrochemical concentration cells (ECC) ozonesonde at Bangyi in Seoul ($37.52^{\circ}N$, $127.13^{\circ}E$) during June $6{\sim}9$, 2003 in odor to identify the vertical distribution of ozone and its relationship with the lower-atmospheric structure resulted in the high ozone concentrations near the surface. The eight profiles obtained in the early morning and the late afternoon during the study period clearly showed that the substantial change of ozone concentrations in lower atmosphere(${\sim}5\;km$), indicating that it is tightly coupled to the variation of the planetary boundary layer (PBL) structure as well as the background synoptic flow. All profiles observed early in the morning showed very low ozone concentrations near the surface with strong vertical gradients in the nocturnal stable boundary layer due to the photochemical ozone loss caused by surface NO titration under very weak vertical mixing. On the other hand, relatively uniform ozone profiles in the developed mixing layer and the ozone peaks in the upper PBL, were observed in the late afternoon. It was noted that a significant increase in ozone concentrations in the lower atmosphere occurred with the corresponding decrease of the mixing height in the late afternoon on June 8. Ozone in upper layer did not vertically vary much compared to that in PBL but changed significantly on June 6 that was closely associated with the variation of synoptic flows. Interestingly, heavily polluted ozone layers aloft (a maximum value of 115 ppb around 2 km) were formed early in the morning on 6 through 7 June under dominant westerly synoptic flows. This indicates the effects of the transport of pollutants on regional scale and consequently can give a rise to increase the surface ozone concentration by downward mixing processes enhanced in the afternoon.

• The Sea:JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY OF OCEANOGRAPHY
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• v.9 no.3
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• pp.137-152
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• 2004

The climatological characteristics of coastal zone over the southwestern coast of Korea peninsula were investigated using the data observed by AWS (automatic weather system) and 4 buoy points. Coastal zone is climatologically defined as the region bounded by the distinct contrast of temperature gradient and wind speed across coastline. In the southwest of peninsula four cross-lines consisted of AWS aligned with each buoy were selected as Geojedo buoy line, Geomundo buoy line, Chilbaldo buoy line and Dukjukdo buoy line. Analysis on the diurnal cycle and intra-month variation, monthly mean and maximum value, the temperature gradient with distance between buoy and each station and the accumulative frequency of wind speed were applied to find out the characteristics and the range of coast zone. The maximum ranges of coastal zone vary from offshore to Sanglim (about 34 km distance from coastline) for Geojedo buoy line, to Sunchun (about 52 km) for Geo-mundo buoy line, to Jaeundo (about 27 km) for chilbaldo buoy line and to Yongin (about 65 km) for Dukjukdo buoy line. The modification of coastal zone according to synoptic flow was investigated for the onshore, off-shore and calm cases. The ranges of coastal zone are significantly changed with the distance between 65∼90 km for the case of onshore. In addition, we tried to find out the variation of the wind and temperature and the wind ratio of wind speed at ocean to land stations along Geojedo buoy line during 12∼13 Sep. 2003 affected by typhoon (MAEMI).

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.17 no.4
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• pp.317-325
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• 2015

An adequate downscaling of synoptic forecasts is a prerequisite for improved agrometeorological service to rural areas in South Korea where complex terrains and small farms are common. In this study, geospatial schemes based on topoclimatology were used to scale down the Korea Meteorological Administration (KMA) temperature forecasts to the local scale (~30 m) across a rural catchment. Then, using these schemes, local temperatures were estimated at 14 validation sites at 0600 and 1500 LST in 2013/2014 and were compared with the observations. The estimation errors were substantially reduced for both 0600 and 1500 LST temperatures when compared against the uncorrected KMA products. The improvement was most notable at low lying locations for the 0600 temperature and at the locations on west- and south-facing slopes for the 1500 LST temperature. Using the downscaled real-time temperature data, a pilot service has started to provide the field-specific weather information tailored to meet the requirements of small-scale farms. For example, the service system makes a daily outlook on the phenology of crop species grown in a given field using the field-specific temperature data. When the temperature forecast is given for next morning, a frost risk index is calculated according to a known relationship of phenology and frost injury. If the calculated index is higher than a pre-defined threshold, a warning is issued and delivered to the grower's cellular phone with relevant countermeasures to help protect crops against frost damage.