중규모 기상모형에서 지표면 경사를 고려한 직달 복사량의 효과

Effect of Direct Solar Radiation with Sloped Topography in a Mesoscale Meteorological Model

중규모 기상모형을 이용하여 기상장에서의 지형적 특성의 효과가 연구되었다. 본 연구에서는 지형의 경사를 고려한 조도각을 이용하여 지표면의 지형 특성이 직달 복사량에 미치는 효과를 계산하고, 이것이 중규모 기상장에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. 기상 조건에 따른 직달 복사량의 변화를 고려하기 위해, 고기압의 영향을 받은 날과 저기압의 영향을 받은 흐린 날을 선택하여 두 사례에 대한 실험 결과를 나타내었다. 직달 복사량의 보정에 대한 두 사례의 실험 결과, 지형 경사가 급한 태백산맥과 소백산맥에서 직달 복사량의 뚜렷한 차이가 나타났다. 또한 이러한 결과의 시계열 분석을 살펴보면, 산맥의 동쪽 사면에서의 직달 복사량이 오후보다 오전에 약 $10-60W/m^2$ 더 크게 나타나는 반면, 서쪽 사면에서는 그 반대 경향이 나타났다. 이러한 결과는 맑은 날의 경우 더욱 뚜렷하게 나타났다. 같은 방법으로 지표면 온도의 변화를 살펴본 결과, 맑은 날의 경우 지표면 온도는 전 시간에 걸쳐 양 사면에서 더 높게 나와 관측 값에 더욱 근접한 값을 보였다. 흐리고 비가 왔던 날의 경우, 지표면 온도는 오전에는 동쪽 사면에서 더 높은 값을 보였고 오후에는 더 낮은 온도를 보였다. 반면, 서쪽 사면에서의 지표면 온도는 전 시간에 걸쳐 높은 값을 나타냈다. 이 두 사례의 경우, 지표면의 경사를 고려한 경우의 지표면 온도가 수평 지표면을 고려했을 때보다 대개 높게 나타남을 볼 수 있다. 바람장을 살펴보면, 태백산맥과 소백산맥 주위에서 강한 바람이 모사되는데, 이러한 결과는 지형의 기울기를 고려해 줌으로써 수평면을 고려했을 때 보다 온도 경도가 증가되고, 이에 따라 기압 경도력이 강화되기 때문이다.

In this study, the effects of the surface topographical characteristics on the meteorological fields are examined in a mesoscale meteorlolgical model. We calculated the direct solar radiation using the illumination angle considering the inclination of topography and tried to find out its effect on meteorological fields. In above experiments, we selected two cases for the clear day and the cloudy day to show the effect of weather and represented the results for two cases. In the correction of the direct solar radiation, the results of two cases indicate that there are obvious differences on the steep Taeback and Soback mountains. And on the time-series analysis the east-facing slope of these mountains receives the more direct solar radiation about $10-60W/m^2$ in the morning hours but lesser in the afternoon hours than the horizontal surface while it is opposite on the west-facing slope. And the results mentioned above are more obvious at clear day. With the same analysis method, at clear day, the surface skin temperature is higher at all hours than that on horizontal surface on the both of slope. At cloudy and rainy day, the surface skin temperature on the east-facing slope is higher in the morning hours but lower in the afternoon hours than that on horizontal surface. But on the west-facing slope, it is higher at all hours than that on horizontal surface. In the two cases, the temperature considering the slope of surface is almost higher than that on the horizontal surface. The wind is stronger than that on the horizontal surface with increasing pressure gradient force according as increasing temperature gradient around the Taeback and the Soback mountains.