검색 상세

영동지역 인공증설실험 기간 중 지형성 구름에 미치는 시딩효과 분석

Analysis of cloud seeding effect on the orographic clouds in the Yeongdong Region

  • 돤 위후이 (DUAN YUHUI, 강릉원주대학교 일반대학원)

초록/요약 도움말

봄철 영동지역에서 산맥 풍하측으로 푄(Foehn) 현상이 빈번히 발생하여 산불 및 화재 위험이 높아지는 반면에, 2024년 겨울철는과 같이 영동 지역에 강설이 빈발하는 경우에는 산불이 억제되는 경햐이 있다. 겨울철 강설은 장벽 바람, 한기 축적, 동해 효과 등과 같이 지형적인 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 이러한 지형적 특성과 계절적 요인을 고려한 인공강설 실험은 산악 지역의 가뭄 문제와 산불 위험을 완화하는 데 중요한 역할을 한다. 본 연구는 2020년 2월 26일(Case A)과 2021년 3월 6일(Case B)에 대관령에서 수행된 겨울철 AgI 시딩 실험의 물리적·화학적 분석을 통해 인공강설 효과를 종합적으로 검증하였다. 시딩 실험의 효과를 평가하기 위해 기상 레이더와 천리안 2A호 위성 영상을 활용하여 구름의 반사도 및 강수 분포를 분석하였으며, LDAPS 및 AWS 자료를 바탕으로 시딩 전·후 3시간 동안의 강수량 변화를 비교하였다. 또한, Micro Rain Radar(MRR) 반사도와 PARSIVEL 강수 입자 데이터를 이용해 강수 미세 구조의 변화를 조사하였고, 동해상 및 대관령 지역의 Froude number 계산과 CAD 분석을 통해 실험 성공 가능성을 평가하였다. 마지막으로AgI 시딩 효과의 화학적 분석을 위해 강수 샘플 내 중금속 성분을 분석하였다. 이를 통해 강수 시료 내 Ag 농도를 정량적으로 분석하였으며, 시딩 전·후 풍상 측에서의 Ag 농도를 비교 분석하였다. 분석 결과, Ag 농도는 시딩 이전에 비해 수십 배 증가하였으며, 이는 AgI 연소 실험에 따른 직접적인 영향을 나타낸다. AgI 시딩은 대관령 인근 구름의 미세 물리적 구조와 강수 발생에 유의미한 영향을 미친 것으로 나타났다. 시딩 이후 MRR 반사도 및 PARSIVEL 강수 입자 크기의 유의한 수준의 증가가 관측되었으며, 풍하 측에서의 Ag 농도는 시딩 이전 대비 약 90 배 증가하였는데 이는 자연적 강수 현상이 아닌 AgI 연소 실험에 따른 효과임을 입증한다. Case A에서는 시딩 1시간 후 풍하측(대관령: CPC) 지역에서 구름 반사도와 강수 입자 크기가 증가하였으며 약 0.5mm의 강수가 관측되었고, 2시간 풍하측(용평: YPO)지역에서도 반사도와 강수량 증가 함께 관측되었다. 더불어 작은 결착형 눈 결정이 큰 부착형 눈 결정으로 성장하는 과정이 확인되었다. Case B에서는 시딩 후 약 30분이 경과한 시점부터 CPC 지역에서 구름 반사도와 강수 입자 크기가 증가하였으며, 12시경 약 1.0mm의 강수가 관측되었다. 이와 동시에 풍상 측에서의 Ag 농도는 약 0.92 μg/L로, 배경 농도(0.01 μg/L)에 비해 약 90배 증가하였다. 또한 동해상에서 Froude number 분석 결과, Case A와 Case B 모두 Fr 값이 약 0.6으로 나타났는데, 이는 해당 지역이 안정도는 약하고 바람이 강한 대기환경 조건, 즉 지형성 구름 및 강수 발달 조건(Seedable condition)에 부합함을 의미한다. 또한, 겨울철 대관령 지역의 고유한 지형 효과와 대기 환경 조건이 인공강설 실험의 성공에 유리한 환경임을 나타낸다. 본 연구는 레이더 및 위성 자료를 활용한 물리적 분석과 함께 Ag 농도 분석을 통한 화학적 검증을 병행하여 인공강설 실험의 성공 가능성을 다각도로 평가하였다. 특히, Froude number 계산과 CAD 분석을 통해 실험 성공 가능성이 높은 구름과 대기 환경 조건을 정량적으로 제시함으로써, 영동 지역의 특수한 지형 효과를 고려한 최적화된 시딩가능조건(Seedable condition)을 도출하였다. 이러한 연구 결과는 산악 지역의 가뭄 문제 해결 및 겨울철 강수 부족 문제를 완화하는 데 기초 자료로 활용될 수 있으며, 향후 인공강우·강설 기술의 발전과 효율적 적용을 위한 중요한 이론적 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

more

목차 도움말

표 목 차

Table 2.1 2020.02.26.(Case A)과 2021.03.06.(Case B)두 까지사례 집중
분석 에피소드에 대한 요약 9
Table 2.2 분석 활용된 관측소 개요 및 장비 10
Table 2.3 LDAPS Model 11
Table 2.4 중금속 시딩물질(AgI) 화학 분석 방법 12
Table 2.5 시딩물질(AgI) 화학 분석 절차도 13
Table 2.6 Case A & Case B사례의 GN100, GN50, GN, DGL Fr 중간값과 평
균값 15
Table 3.3 Case A & Case B사례의 GN100, GN50, GN, DGL Fr 중간값과 평
균값 29


그 림 목 차

Fig 1.1 인공 강우 기본 원리 개요도 5
Fig 2.1. 영동지역 두 사례의 지점과 4까지 관측소 9
Fig 2.2 CPO 관측소에는 Autosampler 10
Fig 2.3 GN100, GN50, GN, DGL 지역 지점도 15
Fig 3.1.1 Case A 사례 시딩 전 후 3시간 지표면 일기도 18
Fig 3.1.2 Up: Case A 사례 시딩전 후 3시간 CMAX 레이더 영상(강수강도
단위: mm/h); Ddwn: Case A 사례 시딩전 후 3시간 LDAPS(단위: mm)과AWS
(단위: mm) 19
Fig 3.1.3 Left: Case A 사례 시딩할 때( CPO, CPC, YPO ) 세 지역 Micro
Rain Radar (MRR)레이더 반사도; Middle: Case A 사례 시딩할 때( CPO,
CPC, YPO ) 세 지역 PARSIVEL 강수 입자; Right: Case A 사례 시딩할
때 CPC와 YPO에 대한 시간별 강수량 히스토그램 (단위: mm) 중앙에는 얼
음 결정 사진 20
Fig 3.2.1 Case B 사례 시딩 전 후 3시간간격 지표면 일기도 23
Fig 3.2.2 Up: Case B 사례 시딩전 후 3시간 CMAX 레이더 영상(강수강도
단위: mm/h); Ddwn: Case B 사례 시딩전 후 3시간 LDAPS(단위: mm)과 AWS
(단위: mm) 24
Fig 3.2.3 Left: Case B 사례 시딩할 때( CPO, YPO ) 두 지역 Micro
Rain Radar (MRR)레이더 반사도; Right: Case B 사례 시딩할 때( CPO,
YPO ) 두 지역 PARSIVEL 강수 입자 25
Fig 3.2.4 Left: Case B 사례 시딩할 때 CPC와 YPO에 대한 시간별 강수량
히스토그램(단위: mm); Right: Case B 사례 시딩할 때 GN와 YPO에 대한
Ag 농도(단위:µg/L) 26
Fig 3.3.1 Strong CAD 경우 29
Fig 3.3.2 Medium CAD 경우 29
Fig 3.3.3 Weak CAD 경우; Fr 정량화하여 산악지역에 강수(설)을 유발할
수 있는 최적의 실험조건(Seedable condition) 30

more
반출 Meta View 목록