빙정의 산란특성 모수화 개선에 의한 MM5 모의 강수량 변화
The Variation of MM5 Simulated Precipitation by the Improvement of Parameterization for Ice Crystal Scattering Property
- 주제(키워드) 복사 모수화 , 빙정의 복사 산란 특성 , 중규모 수치모형 , 강수량 모의 , Radiative transter model , parameterization of radiative scattering property by ice crystal , mesoscale numerical model(MM5) , simulated precipitation
- 발행기관 강릉대학교 대학원
- 지도교수 이규태
- 발행년도 2008
- 학위수여년월 2008. 8
- 학위명 박사
- 학과 및 전공 대기환경과학과
- 원문페이지 xii, 104 p.
- 본문언어 한국어
초록/요약
이 연구는 빙정들의 복사 산란 특성 모수화에 따른 MM5 모의 강수량변화 분석을 위한 것이다. 구름 속 빙정들의 모양은 플레이트, 솔리드 칼럼, 할로우 칼럼, 뷰렛-로젯, 어그리게이트의 5가지로 구분하였고 그들의크기는 기온과 구름 농도의 함수로 모수화하였으며 이 결과에 의한 복사속계산 값(W/m2)은 상세 모형에 비교하여 약 2~3 % 오차를 유지하였다. 이 연구 결과에 의한 복사 모형과 CCM2 복사 모형을 MM5 중규모 수치모형에 접합하여 각각의 모의 강수량(mm)을 비교하였고 선정된 사례들에 대한 모의 강수량 차이는 약 4% 이었다. 그러나 대관령지역에서 동풍에 의한 하층 구름이 형성되고 상층에는 서풍을 따라 빙정들이 통과할 경우 상층의 빙정들이 하강함으로써 하층 구름입자 성장을 촉진(씨뿌리기 현상)시킬 수 있는 특수한 상황에서는 이 연구결과와 CCM2 복사 모형에 의한 모의 강수량 차이는 지역에 따라 10% 이상 발생하였다. 이 연구의 핵심인 구름 속 빙정들에 의한 복사 산란 과정 모수화는 대기 중에서 정확한 복사 계산을 위하여 중요할 뿐만 아니라 모의 강수량 변화에도 적지 않은 영향을 줄 수 있고 특히 복사-구름의 상호 관계를 통하여 기후 연구 및 에너지 수지 계산 측면에서 매우 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.
more초록/요약
A parameterization for the scattering of radiation by ice clouds have been developed based on spectral property calculations with shapes and sizes of ice crystal. For this parameterization, the size distribution data by Fu and Mitchell and Arnott are used. And the considered shapes of ice crystal are plate, solid column, hollow column, bullet-rosette, aggregate, and mixture. Also the effective size are functioned by temperature and cloud liquid water path for the ice cloud. Thus the result of radiative flux are retained about 2~3% error by comparison between parameterization and standard model. Its parameterization result is integrated in mesoscale numerical model(MM5) for the variation analysis of simulated precipitation with Present and CCM2 radiative scheme and the simulated precipitation by Present scheme more increase about 4% than by CCM2. When much ice crystal existed in upper layer, the precipitation difference grows about 10% between both schemes at locally that cloud droplet developed by falling down. As a result the parameterization of radiative scattering by ice crystal is important role in not only exact calculation of radiative transfer but also simulation of precipitation by mesoscale model. Especially it is a valuable thing in the climate research and the energy budget.
more목차
1 서론 = 1
2 복사전달 방정식 = 3
3 복사 모형 = 6
3.1 기준 모형 = 6
3.1.1 태양 복사 = 6
3.1.2 적외 복사 = 8
3.2 모수화 모형 = 11
3.2.1 Present 모형 = 12
3.2.1.1 태양 복사 = 12
가. 기체들에 의한 흡수 = 12
나. 공기분자 및 에어로졸에 의한 산란 = 18
3.2.1.2 적외 복사 = 20
가. 기체들에 의한 흡수 = 20
3.2.2 CCM2 모형 = 24
3.2.2.1 태양 복사 = 24
3.2.2.2 적외 복사 = 26
4 구름 입자에 의한 복사 산란 특성 모수화 = 29
4.1 구름 입자 산란 특성 = 29
4.2 산란 특성 계산을 위한 기준 모형 = 30
4.2.1 태양 복사 = 30
4.2.2 적외 복사 = 31
4.3 수적의 산란 특성 모수화 = 31
4.3.1 Present 모형 = 31
4.3.2 CCM2 모형 = 32
4.4 빙정의 산란 특성 모수화 = 32
4.4.1 관측 자료 = 32
4.4.2 모수화 = 36
4.4.2.1 태양 복사 = 38
4.4.2.2 적외 복사 = 41
4.4.3 CCM2 모형 = 42
4.4.3.1 태양 복사 = 42
4.4.3.2 적외 복사 = 43
4.5 민감도 실험 = 44
4.6 기준 모형과 모수화 모형의 비교 = 48
4.6.1 맑은 대기 = 48
4.6.1.1 태양 복사 = 48
4.6.1.2 적외 복사 = 50
4.6.2. 구름 낀 대기 = 53
4.6.2.1 태양 복사 = 53
4.6.2.2 적외 복사 = 55
5. MM5에 의한 모의 강수량 변화 = 57
5.1 사례 선정 = 57
5.2 중규모 수치 모형(MM5) = 64
5.3 MM5의 모의 결과 분석 = 66
5.3.1 바람장 = 66
5.3.2 복사장 = 67
5.4 복사 모수화 방법 차이에 의한 모의 강수량 변화 = 70
5.4.1 지역 효과 = 70
5.4.2 상층운에 의한 빙정 효과 = 76
5.5 모의 강수량과 관측 자료 비교 = 82
5.5.1 지상관측 강수량 = 82
5.5.2 정지 기상위성을 이용한 추정 강수량 = 83
5.5.3 모의 강수량 비교 = 88
6 결론 = 91
참고문헌 = 92
Abstract = 99
부록 = 101
