고해상도 눈결정 카메라를 이용한 녹은 및 결착 정도에 따른 낙하속도 분석
저자
발행사항
강릉 : 강릉원주대학교 일반대학원, 2020
학위논문사항
학위논문(석사)-- 강릉원주대학교 일반대학원 : 대기환경과학과 2020. 2
발행연도
2020
작성언어
한국어
발행국(도시)
강원특별자치도
형태사항
26 cm
UCI식별코드
I804:42001-000000010631
소장기관
강설의 기본단위인 눈결정은 모양과 성상에 따라 레이더 반사도에 영향을 주고, 수치모델에서 강설 위치와 강설 강도에 영향을 줄 수 있다. 본 연구는 2017년 – 2019년 강릉원주대학교에서 수행한 강원영동지역 겨울철 집중 관측 캠페인 자료 중 일부인 라디오존데 자료를 활용하여 열역학 조건을 분석하고, 눈결정 관측 카메라(MASC)를 활용하여 눈결정의 낙하속도(V), 최대지름(), 유효반지름(), 복잡도(χ), 녹은 정도(melting ratio), 결착 정도(riming index)등을 분석하였다. 전체 6개 사례중 주요 분석 사례는 라디오존데 관측과 MASC 관측 시기가 일치하는 2017년 1월 20일, 2018년 1월 22일, 2019년 1워 31일 사례이다.
첫 번째 2017년 1월 20일 사례는 뇌설 사례로 시간당 10 cm의 폭설이 관측되었다. 운정은 11:00 ~ 13:00 KST에 약 9 km까지 발달하였고 13:00 KST 이후는 3 km로 감소하였다. 주요 눈결정은 11:00 KST에는 결착형 눈결정, 15:00 ~ 18:00 KST에는 부착형 눈결정이 관측되었다.
두 번째 2018년 1월 22일 사례는 강설 기간에 구름이 약 3 km까지 발달하였고 강설 전에는 1 km이내에 북풍, 1 km 위에서는 서풍이 관측되었다. 하층의 북풍으로 인해 한기가 유입되고 강설이 시작된 것으로 판단된다. 또한 850 hPa온도는 강설기간 동안 –6 ℃에서 –8 ℃까지 감소하였다. 주요 눈결정은 강설 기간 동안 부착형 눈결정이 관측되었고, 온도가 감소함에 따라 눈결정의 녹은 정도가 감소하였다.
마지막 2019년 1월 31일 사례는 구름은 2.5 km까지 발달하였고 강설 전에 2 km이내에 북풍, 2 km 위에서는 서풍이 관측되었다. 두 번째 사례와 유사하게 한기가 유입되어 강설이 시작된 것으로 생각된다. 강설이 종료된 후에 전체 고도에서 서풍이 관측되었다. 또한 강설기간 동앙ㄴ 850 hPa의 온도는 약 –8 ~ -9 ℃였다. 눈결정은 15:00 ~ 19:00 KST까지 결착형 눈결정, 부착형 눈결정, 작은 입자가 관측되었고, 19:00 KST이후 결착형 눈결정과 작은 입자의 빈도가 감소하고 부착형 눈결정의 빈도가 증가하였다.
눈결정의 낙하속도에 영향을 주는 인자를 확인하기 위해 결착 정도에 따른 눈결정의 낙하속도와 녹은 눈과 건조한 눈으로 분류하여 낙하속도를 비교하였다. 결착 정도가 작은(≤0.5) 눈결정의 낙하속도 최빈값은 0.8 이고, 결착 정도가 큰(0.85≤) 눈결정의 낙하속도 최빈값은 1.0 로 결착 정도가 증가할수록 눈결정의 낙하속도가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 이는 눈결정에 결착이 발생할수록 눈결정의 밀도가 높아져 무게를 증가시켜 낙하속도가 증가하는 것으로 생각된다.
건조한 눈결정은 크기를 최빈값 ± 로 제한하고, 녹은 정도가 0.1 미만, 녹은 눈결정은 녹은 정도가 0.1 초과인 눈결정으로 분류 하였다. 건조한 눈결정의 경우 낙하속도 최빈값은 1.0 , 녹은 눈결정은 1.2 로 녹은 눈결정이 건조한 눈결정보다 낙하속도가 더 큰 것을 확인하였다. 이는 눈결정이 녹으면서 밀도가 증가하고 이로 인해 무게가 증가하여 낙하 속도가 증가하는 것으로 생각이 된다.
결착 정도와 녹은 상태를 통한 눈결정의 낙하속도 분석을 통해 결착이 많이 발생하고, 녹은 눈이 낙하 속도가 더 빠른 것을 확인하였고, 결착 정도보다 녹은 정도가 눈결정의 낙하속도를 더 증가시키는 것을 확인하였다.
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