Youn, Jun Hee;Kim, Ho Woong;Kim, Sang Min;Kim, Tae Hoon
Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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v.24
no.1
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pp.99-107
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2016
Korea has been known as volcanic disaster free area. However, recent surveying result shows that Baekdu mountain located in northernmost in the Korean peninsula is not a dormant volcano anymore. When Baekdu mountain is erupting, various damages due to the volcanic ash are expected in South Korea area. Especially, volcanic ash in the air may cause big aviation accident because it can hurt engine or gauges in the airplane. Therefore, it is a crucial issue to interrupt airplane navigation, whose route is overlapped with volcanic ash, after predicting three dimensional dispersion of volcanic ash. In this paper, we deals with 3D visualization techniques for volcanic ash dispersion prediction results. First, we introduce the data acquisition of the volcanic ash dispersion prediction. Dispersion prediction data is obtained from Fall3D model, which is volcanic ash dispersion simulation program. Next, three 3D visualization techniques for volcanic ash dispersion prediction are proposed. Firstly proposed technique is so called 'Cube in the Air', which locates the semitransparent cubes having different color depends on its particle concentration. Second technique is a 'Cube in the Cube' which divide the cube in proportion to particle concentration and locates the small cubes. Last technique is 'Semitransparent Volcanic Ash Plane', which laminates the layer, whose grids present the particle concentration, and apply the semitransparent effect. Based on the proposed techniques, the user could 3D visualize the volcanic ash dispersion prediction results upon his own purposes.
Woojeong Lee;Misun Kang;Seungsook Shin;Hyun-Suk Kang
Atmosphere
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v.34
no.2
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pp.217-231
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2024
The Korea Integrated Model (KIM)-based real-time volcanic ash dispersion prediction system, which employs the Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory (HYSPLIT) model, has been developed to quantitatively predict volcanic ash dispersion in East Asia and the Northwest Pacific airspace. This system, known as KIM-HYSPLIT, automatically generates forecasts for the vertical and horizontal spread of volcanic ash up to 72 hours. These forecasts are initiated upon the receipt of a Volcanic Ash Advisory (VAA) from the Tokyo Volcanic Ash Advisory Center by the server at the Korea Meteorological Administration (KMA). This system equips KMA forecasters with diverse volcanic ash prediction information, complemented by the Unified Model (UM)-based HYSPLIT (UM-HYSPLIT) system. Extensive experiments have been conducted using KIM-HYSPLIT across 128 different volcanic scenarios, along with qualitative comparisons with UM-HYSPLIT. The results indicate that the ash direction predictions from KIM-HYSPLIT are consistent with those from UM-HYSPLIT. However, there are slight differences in the horizontal extent and movement speed of the volcanic ash. Additionally, quantitative verifications of the KIM-HYSPLIT forecasts have been performed, including threat score evaluations, based on recent eruption cases. On average, the KIMHYSPLIT forecasts for 6 and 12 hours show better quantitative alignment with the VAA forecasts compared to UM-HYSPLIT. Nevertheless, both models tend to predict a broader horizontal spread of the ash cloud than indicated in the VAA forecasts, particularly noticeable in the 6-hour forecast period.
To analyze the characteristics of deposition and dispersion of volcanic ash emitted from Mt. Kirishima on January 26, 2011, several numerical simulations were carried out by using the numerical models including Weather and Research Forecast (WRF) and FLEXPART. The dispersion of ash located under 1 km high tends to be concentrated along the prevailing wind direction on January 26 2011. On the other hand, volcanic ash released on the following day spreads to Kirishima bay due to the intensified high pressure air mass in southern Kyushu. When Siberian air mass was intensified January 26, 2011, the deposition of volcanic ash is concentrated restrictedly in the narrow area along the wind direction of the downwind side of Mt. Kirishima. The development of high pressure air mass over the eruption area tends to induce the intensified horizontal diffusion of volcanic ash. Since the estimated deposition of volcanic ash is agreed well with observed values, the proposed numerical simulation is reasonable to use the assessment on the behavior of volcanic ash.
Analyzing the observational data of volcanic activities around the northern part of Korean peninsula, the odds of volcano eruption increases continuously. For example, the cumulative seismic moment and frequence observed near Mt. Baekdu show a sudden increased values. In this study, predicting the diffusion of volcanic ash for two cases were carried out by using interactive realtime simulator, which was developed during last 2 years as a research and development project. The first case is Sakurajima volcano (VEI=3) erupted in August 2013. The second case is assumed as the volcanic eruption at Mt. Baekdu (VEI=7) under landing circumstance of typhoon Maemi (August 2003) in Korean peninsula. The synoptic condition and ash diffusion for the two cases were simulated by WRF(Weather Research and Forecast) model and Lagrangian dispersion model, respectively. Comparing the simulated result of the first case (i.e., Sakurajima volcano) with satellite image, the diffusion pattern show acceptable result. The interactive realtime simulator can be available to support decision making under volcanic disaster around East Asia by predicting several days of ash dispersion within several minutes with ordinary desktop personal computer.
In order to clarify the characteristics of dispersion of volcanic tephra emitted from the Mt. Baegdu with various eruption environment, numerical analysis were performed using numerical models, Weather Research and Forecast (WRF) and FLEXPART. Synoptic conditions at 12 October 2010 was adopted because the volcanic ash of Mt. Baegdu can reach the Korean peninsula and its dispersion pattern was compared with different Volcanic Explosivity Index (VEI) and particle size. Predominant size of falling out ash flowing in the peninsular is smaller than 0.5 mm and the ash large than the size is difficult to get in the peninsular due to the its weak ability of truculent diffusion. the difference of ash distribution with various VEI scenarios is not so much but number density of ash in the air is dramatically changed. Volcanic ash tends to be deposited easily in eastern coastal area such as Gangneung and Busan, because of the inflow of ash from East Sea and barrier effect of the Taeback mountains along the east coast of the Korean Peninsula. Accumulated amount of ash deposition can be increased in short period in several urban areas.
This experiment was aimed at selecting the most suitable dispersing agent to the Korean soils. The particle size distribution of 18 soil samples representing the great soil groups in Korea was analysed with 5 different dispersing agents by pipette-method. Passing percent of 0.05, 0.02 and 0.002mm in diameter was used for the comparision of the dispersion capacity of chemical agents. The results obtained are as follows; 1. The influence of chemical agents on dispersion seemed to be greater to finer soil particles. The passing percents of 0.002mm showed a great differences according to the chemical agents used, while little differences was observed in those of 0.05mm. 2. It was showed that sodium pyrophosphate had the highest dispersion capacity for the most of Korean soils, the dispersion capacity of sodium hexametaphosphate was also high enough except for volcanic ash soils. 3. It was recommendable that sodium hexametaphosphate could widely be used as a dispersing agent in the routine analysis of soil particle size distribution except for the Volcanic ash soils. 4. The dispersion of Volcanic ash soils was rather poor when chemical agents used. Therefore, special care should be taken for the dispersion of allophane soils.
Mt. Ontake is the second highest volcano in Japan. On 02:52 Universal Time Coordinated(UTC), 27th September 2014, Ontake volcano began on the large eruption without notice. Due to the recent eruption, 55 people were killed and around 70 people injured. Therefore, This paper performed numerical experiment to analyse damage effect of volcanic ash corresponding to Ontake volcano erupt. The forecast is based on the outputs of the HYSPLIT Model for volcanic ash. This model, which is based on the UM numerical weather prediction data. Also, a quantitative analysis of the ash dispersion area, it has been detected using satellite images from optical Communication, Ocean and Meterological Satellite-Geostationary Ocean Color Imager (COMS-GOCI) images. Then, the GOCI detected area and simulated ash dispersion area were compared and verified. As the result, the similarity showed the satisfactory result between the detected and simulated area. The concordance ratio between the numerical simulation results and the GOCI images was 38.72 % and 13.57 %, Also, the concordance ratio between the JMA results and the GOCI images was 9.05 % and 11.81 %. When the volcano eruptions, volcanic ash range of damages are wide more than other volcanic materials. Therefore, predicting ash dispersion studies are one of main way to reduce damages.
Mt. SAKRAJIMA in southern Kagosima, japan is one of the most active volcanoes in the world. On 18 August 2013, the SAKRAJIMA volcano recently went into the largest scaled eruption with a huge plume of volcanic ash. Therefore, the concern arises if this considerable amount of ashes might flow into the Korea peninsula as well as Japan. In this paper, we performed numeric experiment to analyze how volcanic product resulted from the SAKRAJIMA volcano has impacted on Korea. In order to predict the spread pathway of ash, HYSPLIT model and UM data has been used and 17th September 2013 has been selected as observation date since it is expected that the volcanic ash would flow into the South Korea. In addition, we have detected ash dispersion by using optical Communication, Ocean and Meteorological Satellite- Geostationary Ocean Color Imager (COMS-GOCI) images. As the results, we come to a very satisfactory conclusion that the spread pathway of volcanoes based on HYSPLIT model are matched 63.52 % with ash dispersion area detected from GOCI satellites image.
According to the analysis of volcanic observation data around Korean peninsula, the activities of volcano increase continuously. For example, the volcanic eruption of Mt. Sakurajima is an example, and Mt. Baekdu can be another example potentially. In these regards, developing unified system including realtime prediction and 3D visualization of volcano ash are important to prepare the volcanic disaster systematically. In this technical report, an interactive simulator embedding dispersion algorithm and 3D visualization engine is developed. This system can contribute to the realtime prediction of volcanic disaster scientifically.
Aso caldera volcano is located in central Kyushu, Japan which is one of the largest caldera volcanoes in the world. Nakadake crater is the only active central cone in Aso caldera. There was an explosive eruption on October 8, 2016, the eruption column height was 11 km, and fallout ash was found 300 km away from the volcano. In this study, we performed a numerical simulation to analyze the ash dispersion and the fallout tephra deposits during this eruption using Ash3D that was developed by the United States Geological Survey. The result showed that the ash would spread to the east and northeast, that could not affect the Korean peninsula, and the volcanic ash was deposited at a place from a distance of 400 km or more in the direction of east and northeast. The result was in close agreement with the identified ashfall deposits. Ash3D can be useful for quick forecast for the effects of hazards caused by volcanic ash.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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