WRF 모형을 이용한 난류소산율 수치모의 및 보성타워자료에서 관측된 난류소산율과의 비교 검증

국문 초록 (Abstract)

난류소산율은 단위 시간당 난류운동에너지(이하 TKE)가 큰 규모에서 작은 규모로 캐스케이드되는 정도를 나타내며, 난류소산율의 세제곱근이 에디소산율(이하 EDR)로 정의된다. 난류소산율은 수치모형에서 행성경계층(이하 PBL) 물리 모수화의 성능 향상에 직접적으로 관련이 있다. 항공 기상의 관점에서 항공기 부하가 EDR에 비례하는 것이 알려져 있으며, 국제민간항공기구에서 항공 난류의 강도를 나타내는 척도로 EDR을 이용하고 있다. 본 연구에서는 난류소산율 3km 수평격자 간격을 가지는 영역에서 Weather Research and Forecasting(이하 WRF) 모형을 이용하여 수치모의를 수행하였고, 항공 기상 측면에 초점을 두어 EDR의 형식으로 난류소산율의 특성을 분석하였다. 1.5차 난류종결 방법론은 TKE 예단방정식을 이용하여 TKE를 계산하며, TKE를 제외한 2차 모멘트는 진단하여 값을 산출한다. 1.5차 난류종결 방법론에서 난류소산율은 TKE와 예단 된 난류운동의 길이규모를 이용하여 계산된다. WRF에서 PBL 모수화로 구현된 방안 중 Mellor-Yamada-Nakanishi-Niino(이하 MYNN) 방안과 Quasi-Normal Scale Elimination(이하 QNSE) 방안을 이용하여, 한반도 영역에 대하여 2018년 10월 한달 간의 기간에 대하여 WRF 모형에서 EDR을 5분 간격으로 산출하였다. 두 방안을 이용하여 산출된 EDR(이하 EDR-MYNN 및 EDR-QNSE) 모두 PBL의 일주기 성장에 잘 부합하는 일주기 변동이 전반적으로 관찰되었으나, 태풍과 같은 외력이 작용하는 경우 일주기 변동이 깨지는 양상이 나타났다. 모의된 EDR 값의 검증을 위하여 2018년 10월 동안 보성표준기상관측소(이하 BMO) 3차원 초음파 풍속계 관측 자료를 이용하여 산출된 EDR 값(이하 EDR-BMO)과의 비교를 수행하였다. EDR-EMO과 비교했을 때 EDR-MYNN과 EDR-QNSE는 약 0.16m^2/3s^-1의 평균 절대오차 정도로 과소모사 되었으며, 고도가 증가할 수록 과소모사의 정도가 증가하는 것이 확인되었다. EDR-MYNN의 경우 야간의 안정한 PBL 내에서 EDR-BMO에 비하여 EDR의 강도를 과소모사 했으나, EDR-QNSE의 경우 그러한 경향이 상대적으로 적게 나타났다.