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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 문윤섭
- 발행연도
- 2015
- 저작권
- 한국교원대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수1
이 논문의 연구 히스토리 (3)
2015
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본 연구의 목적은 WRF-Chem 3.4 버전을 이용하여 2010년 11월 11-13일에 발생한 가을 황사 사례를 통해 미세먼지 농도의 수치모의 결과를 분석하여 모델을 검증하고, 2010년 가을 황사와 2011년 3월 19-20일 발생한 봄 황사 사례의 동서 성분 바람장 및 경계층 높이를 이용한 회귀 방정식을 도출하여 PM10 농도를 예측하며, 실제 UM 기상 예보장을 이용한 민감도를 분석하는 것이다. WRF-Chem 모델에서 미세먼지의 인위적 배출량은 RETRO 전구 배출량을 사용하였고, RADM2 화학 메커니즘과 MADE/SORGAM 에어로졸 스킴 및 GOCART 광물성 먼지 옵션을, 그리고 Fast-J 광해리 스킴을 선택하여 PM10 농도를 시뮬레이션 하였다.
연구 결과를 요약하면 다음과 같다. WRF-Chem 모델 결과에 따른 PM10 농도의 공간적 분포와 연직 프로파일 분석결과 2010년 11월 11-13일에 우리나라에 영향을 미쳤던 황사는 강한 가을황사로 저기압의 발달로 인해 형성된 콤마구름 때문에 황사가 한랭전선 후면에서 갇혀 상공 2.5km 이내에서 이동 및 유입됨을 알 수 있었다. 황사 발생 기간 동안 백령도와 서울의 기상청 관측 자료와 모델의 PM10 농도를 시계열로 분석한 결과 상관계수와 평균제곱근오차(RMSE)는 백령도의 경우 0.763과 192.73, 서울의 경우 0.725와 149.68로 나타났다. 미세먼지인 PM10과 PM2.5 농도의 공간적 분포는 유사하였고 PM2.5가 PM10의 약 50% 정도로 나타났으며 이는 기상청 UM-ADAM 모델 결과와도 유사하였다. PM10 농도와 경계층 높이, 동서 성분 바람장의 공간적 분포는 유사성을 지니고 있어 두 개의 변수를 이용하여 PM10의 농도를 예측하는 회귀 방정식을 구하고자 우리나라에 영향을 미쳤던 강한 가을 황사(2010년 11월 11-13일)와 봄 황사(2011년 3월 19-20일)사례를 선정하였고, 사례 1의 회귀 방정식으로 PM10=-16.704+0.569PBL-9.755U(R2=0.470)를, 사례 2의 회귀 방정식으로 PM10=49.417+0.307PBL-6.678U(R2=0.404)를 얻었다. 사례 1의 PM10 예측 농도와 모델 결과와의 상관계수는 0.638이며 평균제곱근오차(RMSE)는 366.72이었고, 사례 2의 상관계수는 0.567이며 평균제곱근오차는 152.52이었다.
예보를 위해 UM 예보장을 입력하여 그 결과를 FNL 분석장 입력 시와 비교하였는데 PM10과 PM2.5의 공간적 분포는 유사하였으나 모두 UM 예보장 입력 시의 농도가 더 높게 모사되었다.
연구 결과를 요약하면 다음과 같다. WRF-Chem 모델 결과에 따른 PM10 농도의 공간적 분포와 연직 프로파일 분석결과 2010년 11월 11-13일에 우리나라에 영향을 미쳤던 황사는 강한 가을황사로 저기압의 발달로 인해 형성된 콤마구름 때문에 황사가 한랭전선 후면에서 갇혀 상공 2.5km 이내에서 이동 및 유입됨을 알 수 있었다. 황사 발생 기간 동안 백령도와 서울의 기상청 관측 자료와 모델의 PM10 농도를 시계열로 분석한 결과 상관계수와 평균제곱근오차(RMSE)는 백령도의 경우 0.763과 192.73, 서울의 경우 0.725와 149.68로 나타났다. 미세먼지인 PM10과 PM2.5 농도의 공간적 분포는 유사하였고 PM2.5가 PM10의 약 50% 정도로 나타났으며 이는 기상청 UM-ADAM 모델 결과와도 유사하였다. PM10 농도와 경계층 높이, 동서 성분 바람장의 공간적 분포는 유사성을 지니고 있어 두 개의 변수를 이용하여 PM10의 농도를 예측하는 회귀 방정식을 구하고자 우리나라에 영향을 미쳤던 강한 가을 황사(2010년 11월 11-13일)와 봄 황사(2011년 3월 19-20일)사례를 선정하였고, 사례 1의 회귀 방정식으로 PM10=-16.704+0.569PBL-9.755U(R2=0.470)를, 사례 2의 회귀 방정식으로 PM10=49.417+0.307PBL-6.678U(R2=0.404)를 얻었다. 사례 1의 PM10 예측 농도와 모델 결과와의 상관계수는 0.638이며 평균제곱근오차(RMSE)는 366.72이었고, 사례 2의 상관계수는 0.567이며 평균제곱근오차는 152.52이었다.
예보를 위해 UM 예보장을 입력하여 그 결과를 FNL 분석장 입력 시와 비교하였는데 PM10과 PM2.5의 공간적 분포는 유사하였으나 모두 UM 예보장 입력 시의 농도가 더 높게 모사되었다.
목차
Ⅰ. 서 론 11. 연구의 필요성 12. 연구의 목적 43. 용어의 정의 54. 연구의 제한점 7Ⅱ. 이론적 배경 91. 황사 92. WRF 모델 163. WRF-Chem 모델 22Ⅲ. 연구 방법 및 절차 331. 연구 방법 332. 연구 절차 383. 모델 초기 조건 설정 및 실험 설계 40Ⅳ. 연구 결과 451. WRF-Chem 모델을 이용한 2010년 가을 황사 사례 분석 452. 동서 성분 바람장(풍속 U 성분)과 경계층 높이(PBL)를 이용한 황사의 예측 583. UM 기상 예보장과 WRF-Chem을 이용한 황사 예보 70Ⅳ. 결론 및 제언 751. 결론 752. 제언 77참 고 문 헌 79Abstract 89부 록 91
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