KCI등재
SCOPUS
UHF 레이더를 이용한 대류 경계층 고도의 추정 = Estimation of the Convective Boundary Layer Height Using a UHF Radar
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학술지명
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발행연도
2001
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-주제어
KDC
568
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KCI등재,SCOPUS,ESCI
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학술저널
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1-14(14쪽)
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굴절 지수 구조 매개 변수(refractive index structure parameter) Cn2의 증가는 보통 가온위(virtual potential temperature) θv와 혼합비(mixing ratio) q의 연직 기울기가 최대가 되는 고도에서 발생하며, 대류 경계층(convective toundaly layer)의 고도를 추정하는데 있어서 매우 유용한 매개 변수로 사용된다. 이 연구에서는 대류 경계층 고도의 추정에 이용되는 Cn2 첨두의 발생 특성이 조사되었으며, 또한 UHF 레이더로 관측된 C2n와 연직속도의 분산 σw 자료를 이용하여 대류 경계층 고도를 객관적으로 추정하는 방법이 제시되었다. UHF 레이더의 Cn2 연직 분포에서 첨두는 대류 경계층의 정상부뿐만 아니라 잔류층의 정상부나 구름층에서도 발생하였다. 약한 태양복사로 연직 혼합이 뚜렷하지 않는 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 Cn2 첨두는 레윈존데(rawinsonde) 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도보다 약간 낮았다. 반면에, 강한 태양 복사에 의해 연직혼합이 강하고 유입대에서 θv와 q의 연직 기울기가 매우 클 경우에 대류 경계층 고도에 상응하는 Cn2 첨두는 레원존데 관측 자료로부터 추정된 대류 경계층 고도와 잘 일치하였다. Cn2 첨두의 고도를 대류 경계층 고도로 결정하는 최대 후방 산란 강도 방법(maximum backscatter intensity method)은 Cn2 연직 분포에서 하나의 첨두가 있을 경우에는 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였지만 대류 경계층 고도 위에 잔류층이나 구름층이 있을 경우에는 대류 경계층 고도를 잘못 추정하였다. 본 연구에서 새로이 제시된 방법은 UHF 레이더의 Cn2와 σw자료를 이용하여 대류 경계층 고도로부터 오는 Cn2 첨두를 잔류층이나 구름층으로부터 오는 Cn2 첨두로부터 구별하여 오류 없이 대류 경계층 고도를 추정하였다. 또한 이 방법은 대류 경계층 고도의 일변화 추정에 적용되었으며, 후방 산란 강도의 연적 분포에서 부 개의 첨두가 존재할 경우에도 더욱 선뢰성 있고 안정되게 대류 경계층 고도를 실시간으로 추정하였다.
더보기The enhancement of the refractive index structure parameter Cn2 often occurs where vertical gradients of virtual potential temperature θv and mixing ratio q have their maximum values. The Cn2 can be a very useful parameter for estimating the convective boundary layer(CBL) height. The behavior of Cn2 peaks, often used to locate the height of mixed layer, was investigated in the present study. In addition, a new method to determine the CBL height objectively using both Cn2 and vertical air velocity variance σw data of UHF radar was also suggested. The present analysis showed that the Cn2 peaks in the backscatter intensity profiles often occurred not only at the top of the CBL but also at the top of a residual layer or at a cloud layer. The Cn2 peaks corresponding to the CBL heights were slightly lower than the CBL heights derived from rawinsonde sounding data when vertical mixing owing to weak solar heating was not significant and the heights of strong vertical θv gradients were not consistent with that of strong vertical q gradients. However, the Cn2 peaks corresponding to the CBL heights were in good agreement with the rawinsonde-estimated CBL heights when vertical mixing owing to solar heating was significant and the vertical gradient of both θv and q in the entrainment zone was very strong. The maximum backscatter intensity method, which determines the height of Cn2 peak as the CBL height, correctly estimated the CBL height when the Cn2 profile had single peak, but this method erroneously estimated the CBL height when there was a residual layer or a cloud layer over the top of the CBL. The new method distinguished the peak by the CBL height from the peak due to a cloud layer or a residual layer using both Cn2 and σw data, and correctly estimated the CBL height. As for estimation of diurnal variation of the CBL height, the new method provided more stable and reliable estimations of the CBL heights in real time than the maximum backscatter intensity method even if the vertical profile of backscatter intensity had two peaks from the CBL height and a residual layer or a cloud layer.
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