광릉수목원의 KOFLUX 관측 자료를 이용한 강수 유무에 따른 일변화 비교

소개글

광릉수목원의 KOFLUX 관측 자료를 이용한 강수 유무에 따른 일변화 비교에 대한 보고서 자료입니다.

목차

그림 목록 ............................................................................................... 1
표 목록 ................................................................................................... 1
수식 목록 ............................................................................................... 1

제 1장 서론 ......................................................................................... 2
1.1 연구동기 및 목적 ................................................................................ 2
1.2 연구과정 및 방법 ................................................................................ 3

제 2장 기초 이론과 Data 정리 ...................................................... 4
2.1 Energy Balance Equation ................................................................. 4
2.2 Albedo ................................................................................................ 5
2.3 농도 ( 변환) ......................................................................... 5
2.4 L.C.L(Lifting Condensation Level) ................................................... 6
2.5 Penman-Monteith 복합 방정식 .......................................................... 7
2.6 Monin-Obkhov Length ...................................................................... 8

제 3장 일변화 분석 .......................................................................... 10
3.1 복사속 일변화 분석 ........................................................................... 10
3.1.1 Longwave-radiation Flux ............................................................ 11
3.1.2 Shortwave-radiation Flux ........................................................... 11
3.1.3 Net-radiation ................................................................................ 12
3.2 온도 일변화 분석 ............................................................................... 12
3.3 바람 일변화 분석 ............................................................................... 13
3.3.1 풍향 ................................................................................................ 13
3.3.2 풍속 ................................................................................................ 14
3.4 일변화 분석 ................................................................................ 15
3.5 일변화 분석 ................................................................................ 15
3.6 L.C.L 일변화 분석 ............................................................................. 16

3.7 증발산 제어 인자의 일변화 분석 ....................................................... 17
3.7.1 Canopy Conductance ................................................................... 17
3.7.2 Climatological Conductance ........................................................ 18
3.7.3 Aerodynamic Conductance .......................................................... 19
3.7.4 Decoupling Factor ........................................................................ 20
3.8 의 일변화 분석 ............................................................................. 21

제 4장 결론 ........................................................................................ 22

참고 문헌 ............................................................................................... 23

본문내용

고원(짧은 풀)의 decoupling factor의 값을 찾아보니 0.7 정도의 값으로 나타났는데, 광릉수목원(키큰 나무)에 비해서 대기와 밀접한 관계를 가지지 않았다.
3.8 의 일변화 분석
그림 13. 의 일변화 그래프
의 값은 관측 고도인 30를 의 값으로 사용했고, 을 ‘식 14.’로 구해서 산출 할 수 있었다. 은 Richardson number와 부호와 그 특성이 같은 것으로 알려져 있다.
그래프를 통해서 일변화 경양을 살펴보면, 일출 직전에 양의 최대값을 가지며 일출 후에 급격히 음의 값으로 전환하여 일몰 시간 까지 음의 값을 지속적으로 가지며, 일몰 후에 다시 양의 값으로 전환하는 모습이 보인다. 이것을 대기 안정도와 연결해서 설명하면 일출 직전에 대기가 가장 안정한 상태를 가지며, 일출 후 태양 복사에 의해 지표의 가열이 일어나면서 대기가 불안정해지면서 난류가 활발하게 발생하는 것으로 보인다.
PBL 고도의 변화도 의 경향을 통해서 추측할 수 있었다. 대기가 안정한 상태를 가지는 일출 직전에 PBL 고도가 가장 낮게 나타날 것이며, 일출 후부터 난류가 활발하게 일어나면서 오후 시간에 혼합층의 깊이가 깊어지면서 PBL 고도가 높아질 것으로 생각된다. 이런 경향은 앞에서 나왔던 LCL 고도의 일변화와도 비슷하다.
9일과 14일의 을 비교한 결과 건조한 14일에 일변화의 특성이 명확하게 드러났다. 이것은 습도가 낮기 때문에 복사에 의한 냉각과 가열 효과가 명확하게 드러나기 때문으로 보인다.
제 4장 결론
4조는 미기상학 팀 프로젝트를 기회로, 전날 강수의 유무에 따른 지표의 습도 차이에 의해서 서로 다른 일변화가 나타날 것이라는 가정을 가지고 관련 data를 분석하여 실제 현상에 이론을 적용해 보기로 했다. 관측 data는 연세대학교 대기과학과 KOFLUX 연구팀의 광릉수목원 타워에서 관측 된 data를 이용하기로 결정했으며, 김준 교수님과 김정심 조교님을 통해서 2003년 여름의 관측 data를 전달받았다.
광릉수목원에서 가까운 동두천 기상대의 기후 자료와 관측 data를 바탕으로 전날까지 많은 강수가 있었던 8월 9일과 전날 강수가 없었던 건조한 8월 14일을 선정할 수 있었다.
관측 data에 ground heat flux와 heat storage term이 빠져있어, 알고 있는 값들과 energy balance equation을 이용해 ‘residual method’로 그 값을 산출했다. 복사속과 온도, , 의 일변화를 통해서 습윤한 날(8월 9일)과 건조한 날(8월 14일)의 일변화 차이가 분명하게 드러났다.
습한 날의 경우 대기 중의 농도가 높아서 건조한 날에 비해서 온실 효과가 강화되는 현상이 두드러졌다. 또 대기 중의 및 에어로졸에 의한 단파 복사의 산란 효과도 건조한 날보다 더 클 수 있음을 알 수 있었다. 단파 복사의 알베도를 통해서 습한 날의 알베도가 더 낮음을 발견했고, 알베도 값에 해당하는 환경이 활엽수림으로 추정되었다.
광릉수목원의 관측 환경이 제한적이기에 PBL과 관련한 연직 관측 자료가 없었고, 우리는 여러 가지 방법들을 고민했다. 그 결과 L.C.L 값 산출과 Penman-Monteith 복합방정식, Obkhov length를 이용한 대기 안정도 산출을 시도 했고 그 결과는 성공적이었다. 먼저 구름이 없는 맑은 날씨라는 사실로부터 낮 시간의 L.C.L 값이 PBL 고도와 비슷하다는 가정을 했고, 그 결과 습한날의 PBL 고도가 건조한 날에 비해서 매우 낮아 질 수 있음을 알았다. 다음으로 Penman-Monteith 복합방정식을 통해서 구한 각 전도도의 값은 습한 날의 숲이 대기와 더욱 밀접한 연관성을 가지는 사실이 확인 되었으며, 이 값들은 광릉수목원 관련 논문과 비교 결과 높은 신뢰도를 가졌다. 끝으로 Obkhov length를 이용해서 구한 을 통해서 대기 안정도의 변화를 살필 수 있었는데, 일출 후 혼합층의 높이가 증가하는 과정을 정성적으로 추론 할 수 있었다.
이번 연구는 팀 프로젝트를 시작하면서 가졌던, 강수의 유무에 따른 일변화의 차이를 직접 확인 할 수 있는 기회가 되었다. 더욱이 미기상학이라는 도구를 통해서 제한적인 data를 이용해서 여러 가지 상황을 생각해낼 수 있음을 직접 느낀 그 순간들을 잊지 못할 것이다. 광릉수목원의 data를 이용해서 또 다른 질문들을 해결해보는 기회를 가질 수 있었으면 좋겠다. 특히 다른 종류의 숲에서는 어떤 다른 점이 있는지, 또 다른 종류의 지표 피복 환경에서는 어떤 차이점을 발견 할 수 있을지도 더 공부하고 싶은 부분이 되었다.
참고 문헌
1. J.L.Monteith, Accommodation between transpiring vegetation and the convective boundary layer, 1995, Jurnal of Hydrology.
2. 한국의 기후, 제 5장 기온, 에너지의 배분 부분.
3. 김준 교수님, 대기관측 강의노트, 2.Radiation & Energy Balance : Leaf.
4. Park Yun Ho, Evapotranspiration and its controlling factors in the two adjacent forests in Kwangneung Arboretum, 2001, 연세대학교 대학원.
5. Hong Jinkyu, Land-Atmosphere Interactions on the Tibetan Plateau: From Turbulence to Monsoon, 2004, 연세대학교 대학원.
6. S. Fal Arya, Introduction to Micrometeorology, 2001, Second Edition.
7. 최태진, 임종환, 천정화, 이동호, 김준, 플럭스 타워에서 관측된 광릉 산림 소유역의 미기후학적 특징, 한국농림기상학회지, 제7권 제1호(2005년)
8. 홍진규, 최태진, 김준, 식물에서 대기로의 증발산 : 미기상학적 고찰, 한국기상학회지, 1997년
9. 홍진규, 이동호, 김준, 광릉 산림지의 지표 플럭스 스케일링에 관한 FIFE로부터의 교훈, 한국농립기상학회지, 제7권 제1호(2005년)

키워드

광릉수목원,   KOFLUX,   관측 자료를 이용한 강수 유무에 따른 일변화 비교,   광릉수목원의 KOFLUX