2017년 7월 15일 서울과 수도권에 집중호우를 발생시킨 깊은 대류운과 강수 발달에 대한 종관 기상 메커니즘 을 규명하고 중국 동부지역으로부터의 PM2.5 에어로졸의 간접효과를 WRF-Chem 실험을 통해 분석하였다. WRF-Chem 모델에 에어로졸과 복사의 피드백, 구름 화학 과정, 습식 세정을 모두 포함한 ARI (Aerosol Radiation Interaction) 실험 과 에어로졸과 복사의 피드백을 제외하고 구름 화학 과정, 습식 세정만을 포함한 ACR (Aerosol Cloud Radiation interaction) 실험 결과의 차이로부터 PM2.5 에어로졸 간접효과를 산출하였다. 2017년 7월 15일 새벽에 황해와 한반도에 서는 동아시아 대륙에서 저기압-북서 태평양의 고기압 분포로 인해 중국 남동 지역과 동중국해로부터 덥고 습한 기류 가 수렴하고 있었다. 이러한 황해의 종관 기상에 의해 발달하는 대류운은 높이 12 km 이상이며 고체 수상체를 형성하 고 있었는데, 이는 주로 대륙 위에서 발달하는 한랭운(많은 빙정을 형성하며 운정고도가 8 km 이상)의 특성을 나타내고 있었다. 특히, WRF-Chem 모델 실험을 통해 중국 동부지역으로부터 확산하는 PM2.5 에어로졸이 구름물 형성에 5.7%, 고체 수상체 형성에 10.4%, 그리고 액체 수상체 형성에 10.8%로 대류운이 한랭운으로 발달하는 데 기여하고 있었다. 본 연구는 황해 위에서 깊은 대류운이 발달하는 과정에 대한 기상적 메커니즘과 더불어 중국 동부지역으로부터 에어로 졸에 의한 간접효과의 영향을 제시하였다.

Intense convective activity and heavy precipitation inundated Seoul and its metropolitan area on July 15, 2017. This study investigated the synoptic-scale meteorological drivers of cold cloud genesis of this event. The WRF-Chem (Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry) model was employed to explore the intricate interplay between meteorological factors and the indirect effects of PM2.5 aerosols originating from eastern China. The PM2.5 aerosols’ indirect effect was quantified by contrasting outcomes between the comprehensive Aerosol Radiation Interaction experiment (encompassing aerosol radiation feedback, cloud chemistry processes, and wet scavenging in the WRF-Chem model) and ACR (Aerosol Cloud Radiation interaction) experiment. The ACR experiment specifically excluded aerosol radiation feedback while incorporating only cloud chemistry processes and wet scavenging. Results indicated that in the early hours of July 15, 2017, a convergence of warm, moisture-laden airflow originating from southeast China and the East China Sea unfolded over the Yellow Sea. This convergence was driven by the juxtaposition of a low-pressure system over the Chinese mainland and Northwest Pacific high. Notably, at approximately 12 km altitude, the resultant convective clouds were characterized by the presence of ice crystals, a hallmark of continental-origin cold clouds. The WRF-Chem model simulations elucidated the role of PM2.5 aerosols from eastern China, attributing 5.7, 10.4, and 10.8% to cloud water, ice crystal column, and liquid water column formation, respectively, within the developing cold clouds. Thus, this study presented a meteorological mechanism elucidating the formation of deep convective clouds over the Yellow Sea and the indirect effects of PM2.5 aerosols originating from eastern China.

1. 서 론
2. 연구 방법
    2.1. 장마 기간에 대한 동아시아의 종관 기상 분석
    2.2. WRF-Chem 모델의 설정
    2.3. WRF-Chem 모델 실험 설계
    2.4. WRF-Chem 실험 결과와 관측자료의 비교
3. 연구 결과 및 논의
    3.2 동아시아 지역에서 종관규모 대기 이동에 의한 대류운과 강수 발달
    3.3. 장마 기간 대류운 발달과 호우 발생에 대한WRF-Chem 모의
    3.4. 대류운과 강수 발달에 대한 에어로졸 간접효과 분석
4. 요약 및 결론

• 이범중(한국교원대학교 지구과학교육과, 28173, 충북 청주시 흥덕구 강내면 태성탑연로 250) | Beom-Jung Lee (Department of Earth Science Education, Korean National University of Education, Chungbuk 28173, Korea)
• 조재희(한국교원대학교 자연과학연구소, 28173, 충북 청주시 흥덕구 강내면 태성탑연로 250) | Jae-Hee Cho (Natural Science Institute, Korean National University of Education, Chungbuk 28173, Korea)
• 김학성(한국교원대학교 지구과학교육과, 28173, 충북 청주시 흥덕구 강내면 태성탑연로 250) | Hak-Sung Kim (Department of Earth Science Education, Korean National University of Education, Chungbuk 28173, Korea) Corresponding author