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수증기에 의한 태양복사 흡수 모수화 개선

Improvement of a Parameterization for the Absorption of Solar Radiation by Water Vapor

  • 임세훈 (Rim, Se Hun, 강릉원주대학교 일반대학원 대기환경과학과)

초록/요약 도움말

국문 요약 수증기에 의한 태양복사 흡수 모수화 개선 임 세 훈 강릉원주대학교 대학원 대기환경과학과 수증기의 태양복사 흡수에 따른 영향은 중규모 및 기후모델에 사용되는 복사 전달모델에 의해 결정되고 작은 가열률 차이가 큰 모의 결과 오차를 가져올 수 있기 때문에 정확한 태양복사전달 계산을 통한 가열률 산출이 필수적이다. 현재까지 대류권에서의 높은 정확도와 계산 효율성으로 k-distribution 복사 모수화 방법이 중규모 및 기후모델에 가장 많이 이용되고 있으나 과거 흡수계수 자료가 사용되었으며 중층 대기(middle atmosphere ; 0.01 ~ 200hpa) 이상에서 큰 가열률 오차가 발생하는 한계를 가진다. 따라서 이 연구에서 새로운 흡수계수 자료와 방법론으로 Chou and Suarez (1999)의 수증기 태양복사 흡수 영역인 밴드 9, 10, 11에 대해 WRF Goddard k-distribution 복사 모수화 개선을 수행하였다. HITRAN 1996에 비해 수증기 흡수 영역 평균 (약 27%) 흡수계수 증가를 보인 HITRAN 2012 자료가 사용되었으며 하나의 기준 기압과 기온에 대한 그룹별 평균 흡수계수에 보정함수를 적용하는 기존 방법이 아닌 두 개 이하의 기준 기압과 기온에 따른 흡수강도를 기준으로 그룹화된 파수별 흡수계수들을 선형 및 비선형 계산하여 가중상수로 평균흡수계수를 구하는 new k-distribution 방법을 사용하였다. 새로운 자료 및 방법론을 적용하여 개선된 k-distribution 복사모델은 열대, 아북극 겨울, 중위도 여름 대기 조건에서 Line By Line과 밴드 9는 -0.24%, 0.16%, -0.07% 밴드 10의 경우 -0.39%, 0.34%, -0.16% 밴드 11에서 –0.83%, 0.1%, -0.51%의 가열률 차이를 보였으며 기존 WRF Goddard 태양복사 스킴에 비해 밴드 9는 9%, 2.64%, 7.85% 밴드 10의 경우 9.65%, 7.65%, 9.26% 밴드 11에서 12.38%, 10.68%, 12.34% 가열률 개선이 나타났다. 추가적으로 개선된 k-distribution 복사모델을 WRF(Weather Research and Forecasting model)에 적용하여 건조하고 맑은 2016년 5월 17일과 습한 2016년 10월 6일 두 사례에 대해 예측기온 변화 모의실험을 진행하였다. 그 결과 2016년 10월 6일의 850hpa 예측기온 변화가 2016년 5월 17일 사례에 비해 WRF 모의 영역 대부분에서 크게 나타났으며 수증기 혼합비가 높은 곳에서 사례별 최대 1.78K(2016년 5월 17일) 및 2.44K(2016년 10월 6일) 변화를 보였다.

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목차 도움말

차 례

차례 ⅰ
그림 차례 ⅱ
표 차례 ⅴ
국문 요약 ⅵ

제 1 장 서론 1

제 2 장 자료 및 방법 2
2.1 수증기에 의한 태양복사 흡수 영역 2
2.2 HITRAN 자료 3
2.3 태양복사전달 과정 및 k-distribution 복사 모수화 방법 4
2.4 기존 k-distribution 태양복사 모수화 방법 6
2.5 개선된 k-distribution 태양복사 모수화 방법 7

제 3 장 결과 10
3.1 수증기에 의한 태양복사 흡수 가열률 비교 10
3.2 WRF 예측기온 비교 21

제 4 장 요약 및 결론 31

참고 문헌 32
영문 요약 34

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