본 연구에서는 국내 서로 다른 지리적 특성을 갖는 지역에서 발생되는 해륙풍에 의한 항만 내 선박 대기오염물질의 항구도시 확산 범위를 규명하고자 하였다. 연구 대상 지역은 서해안(인천항 및 평택·당진항), 다도해 지역(목포항), 남해 및 동해(부산항 및 마산항), 동해 산간 지역(동해·묵호항)으로 선정하였다. 해륙풍 발생과 그로 인한 항만 내 선박에서 기인하는 대기오염물질의 확산 모사를 위하여 비선형(Non-linear) 및 비정상(Unsteady) 거동의 국지 순환풍 모사가 가능한 HOTMAC-RAPTAD 프로그램을 활용하였으며, 모사 기간은 전형적인 여름 날씨인 7월 중순으로 하였다. 그 결과, 해륙풍의 발생 특성과 항만에서 발생되는 대기오염물질의 주변 지역 확산 거동이 지역 마다 서로 다르게 나타났는데 연구 대상 항만인 인천항, 목포항, 부산항, 동해·묵호항에서 배출되는 대기오염물질은 항구로부터 각각 27~31km(서울 서쪽 일부 지역), 21~24km(무안 남부), 20~26km(김해 및 양산 인근), 22~25km(태백산맥 능선 지역)까지 영향을 끼치는 것으로 분석되었다. 따라서 본 연구에서 도출된 결과는 향후 효과적인 항만 지역 대기질과 선박 대기오염물질 관리에 있어 매우 중요한 기초 수단으로 활용 가능할 것으로 기대된다.

2006/2007년 한반도에 이상적인 온난 겨울을 가져온 원인을 규명하기 위해 동아시아 지역 대기 순환의 특징을 조사하였다. 2006/2007년 겨울철 동안 대기 상태는 시베리아 고기압 및 알류산 저기압의 약화, 한반도 부근으로 하층 남동류의 강화, 일본 남쪽으로 상층 제트의 약화로 특징지워질 수 있다. 이러한 패턴은 시베리아 지역(60-140E)으로 블로킹 흐름이 없을 때 나타나는 대기 상태와 상당히 밀접한 관련성이 있다. 아울러 엘니뇨 및 북극 진동 역시 이런 패턴을 만들어 내는 것으로 보인다. 따라서, 블로킹과 무관한 대기 상태, 엘니뇨 및 양의 북극 진동이 원인이 되어 1958/1959-2006/2007 기간 중 2006/2007 겨울철에 한반도에서 가장 기온이 높았던 것으로 판단된다.

대기 대순환 모형인 GCPS를 이용하여 북서태평양에서의 태풍 활동의 계절 예측 가능성을 조사하였다. 1979년부터 2003년까지 각 해에 대해 해수면 온도 관측 자료를 사용하여 5개월간 초기 조건을 달리한 10개의 앙상블 멤버를 적분하였다. 모형은 발생 빈도의 평균적인 월변화 경향과 발생 분포를 관측과 유사하게 모의하였으나, 발생 빈도의 경년 변화는 신빙성 있게 예측하지 못하였다. 이는 관측과 모형간 태풍 발생 빈도와 ENSO의 상관성 차이에 인한 것으로 실제 태풍 발생 빈도와 ENSO가 뚜렷한 상관 관계를 갖지 않는 것과 달리, 모형에서는 엘니뇨 시기에 평년에 비해 많은 태풍이 발생하고 라니냐 시기에 평년에 비해 적은 태풍이 발생하는 경향을 보였기 때문이다. 반면에, 관측과 모형 모두 ENSO와의 상관 관계가 높게 나타난 태풍 발생 경도의 경우에는 모형이 발생 경도의 경년 변화를 관측과 유사하게 모의하였다.

이 연구에서는 1979년부터 1999년까지 21년 동안에 한반도 겨울철 한파와 관련된 대기 순환 및 열원(Q1)의 분포 특성을 조사하였다. 한파 발생 빈도는 1년간 약 1개로 나타났으며, 1989년을 중심으로 전반기에 전체의 60%가 발생하였다. 한파 발생 동안 하층의 대기 순환 패턴은 평년에 비해 서고동저형의 기압 패턴이 더 뚜렷하며, 상층에서도 한반도에 기압골의 영향이 더 강하게 나타난다. 한파가 발생하는 동안에 한반도 부근의 기온 하강 패턴은 바이칼호 부근의 기온 패턴과 반대로 나타나며, 기온의 연직 구조에서도 400 hPa을 기준으로 하층과 상층의 기온 편차는 반대로 나타난다. 열원에 대한 분석은 한파 발생 시 한랭 이류에 의한 냉각은 하강 운동에 의한 단열 승온에 의해 균형을 이룬다는 것을 보여주는데, 이것은 한랭 핵의 이동이 열흡수원의 이동 경로와 연관되어 있음을 나타낸다. 따라서 한파의 유지 기작을 이해하고 한파를 예측하기 위해서는 열원 그리고 열흡수원의 이동 기작이 밝혀져야 할 것이다.

본 연구의 목적은 고등학생을 대상으로 대기와 물의 순환 개념에 대해 과제 상황(과학적 상황과 일상적 상황)에 따른 지식의 출처와 응답에 상황 의존성이 나타나는지 알아보는 것이다. 또한 이러한 상황 의존성과 학습자의 인지 양식과의 관계를 밝히는 것이다. 이를 위해 고등학생 115명을 대상으로 본 연구에서 개발된 과제 상황에 따른 지구과학적 문제 해결 검사지와 인지 양식 검사지(GEFT)가 사용되었다. 지구과학적 문제해결 검사 문항은 동일한 개념에 대해 과학적 상황 10문항, 일상적 상황 10문항으로 총 10쌍의 문항으로 구성되어 있으며 모든 검사 문항은 지식의 출처를 선택하는 하위문항을 포함하고 있다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 과제 상황에 따른 학생들의 지식의 출처는 상황에 따라 달라짐을 알 수 있었다. 즉, 과학적 상황과 관련된 문항에서는 ‘학교에서 과학수업시간’을 그리고 일상적 상황과 관련된 문항에서는 ‘일상생활에서의 경험이 주된 지식의 출처였다. 둘째, 과제 상황에 따른 응답의 일관성을 알아보기 위해 각 상황에서 일치하는 응답 수를 일치 점수로 나타내어 비교한 결과, 불일치 점수가 일치 점수에 비해 유의미하게 높았다(p〈.01). 따라서 과제 상황에 따른 응답은 일관성 없으며 상황 의존적임을 알 수 있었다. 셋째, 장의존형 학생은 장독립형 학생에 비해 일치 점수가 낮음을 보였는데 이는 인지 양식에 따라 상황의존성에 차이가 있음을 시사한다.

최근 도시기후를 고려한 도시계획이 많은 나라에서 실용화되고 있다. 도시기후의 고려는 주로 도시의 바람 길 조성이라는 개념으로 구체화되고 있다. 도시의 바람 길 조성은 주로 하계에 도시지역의 열적 쾌적성을 개선하는 것을 목표로 한다. 아울러, 과학적 조사에 근거하여 도시의 단지계획을 합리적으로 함으로써 청정한 냉기류의 도심유입을 원활히 하여 도심의 대기오염을 저감하고자 하는 것도 목적으로 한다. 이 연구에서는, 수치실험을 통하여 전형적인 난후기일을 대상으로 대구지역의 국지순환풍이 지나는 바람의 길을 조사하였다. 그리고 이 바람에 의한 대기오염의 수송도 조사하였다. 수치실험에 사용한 모형은 RAMS(지역규모 대기모델)이다. 수치실험의 관심지역은 대구광역시 일대(약900km2)이다. 수평규모는 약 30km이다. 수치실험은 일반풍이 약하고 쾌청한 일기조건을 갖는 늦봄의 기상조건 하에서 수행되었다. 수치실험의 결과 다음과 같은 3가지 결과를 얻었다: (1) 대구의 대표적 산지인 팔공산과 앞산에서 야간에 산정에서 복사냉각으로 생성된 국지풍이 지나는 길을 발견할 수 있었다. 그 바람은 대구의 동쪽 지역에서 중력류의 형태로 계곡을 따라서 흘러내렸다. (2) 평지에서는, 그 바람이 대구의 중심지를 지나 서쪽으로 흘러갔다. (3) 그 결과로, 대기오염물질은 야간에 국지풍에 의해 서쪽지역으로 수송되어졌다.

얼음골 주변의 지표면 변화에 따른 중규모 대기순환장에 미치는 효과를 보기위하여 수치실험을 실시하였다. 얼음골 남북 경사면에서 발생하는 순환장은 지형과 단파복사에 의한 영향으로 다르게 나타나며, 비대칭을 이룬다. 그리고 이러한 비대칭은 18시까지 계속된다. 야간의 경우, 도로건설에 따른 대기순환장의 차이는 크지 않다. 이것은 주간 단파 복사에 의한 현열플럭스가 감소하며, 현열플럭스외의 다른 요소는 크게 영향을 미치지 않는다는 것을 의미한다. 도로의 건설은 현열플러스의 증가와 관련되고, 주간의 경우, 지형에 의한 곡풍과 결합하여 도로가 없는 경우에 비하여 상승류가 강하여진다. 최대풍속은 4.67 m/s이다. 그리고 이때 도로의 위치역시 주요한 요인으로 작용한다.

연구의 목적은 협동학습이 중학생의 개념변화에 미치는 효과 그리고 협동학습 상황에서 일어나는 학생-학생간의 언어 상호작용의 유형 및 언어 상호작용과 개념변화와의 상호관련성을 분석하는 것이다. 중학교 2학년 2개 반을 각각 협동학습 집단(실험집단, n=37)과 전통적 학습 집단(통제집단, n=37)로 선정하였다. 협동학습 집단은 STAD 협동학습 모델을 사용하였으며 협동적 기능을 익혔다. 연구결과는 다음과 같이 요약할 수 있다: 첫째, 개념변화에 있어 협동학습 집단과 전통적 학습 집단간에 통계적으로 유의미한 차이는 없었다. 그러나 사전검사에서 중위 수준의 개념 이해를 보인 학생들의 경우 유의미한 차이를 보였다. 둘째, 협동학습의 언어 상호작용 유형을 보면 주로 상위와 중위 수준 학생 사이에 활발한 토론이 이루어지는 것으로 나타났다. 또한 성공적인 개념 변화를 보인 학생들의 경우 그렇지 않은 학생들보다 더 빈번한 언어 상호작용이 이루어졌음을 보여준다. 이 연구는 학생들의 오개념의 교정에 있어서는 교사-학생간의 상호작용이 필요함을 시사한다.

本 硏究는 大氣大循環 過程에 나타나는 諸 現象들을 回轉流體의 實驗을 통해 나타내보임으로써 空間的인 난해한 槪念들을 학생들의 눈을 통해 직접 觀察하여 구체적으로 理解토록 했다. 回轉流體의 흐름을 可視化하고 溫度差와 回轉率에 따라 나타나는 여러 가지 유체의 운동을 觀察하며 大氣에서 나타나는 현상과 力學的으로 비교한다. Thermal Rossby number가 매우 크면(저회전 또는 큰 온도차) 熱帶에서 나타나는 Hadley 循環에 해당하는 원형의 흐름이 나타나고 이 값이 차츰 감소함에 따라(회전수 증가) 中緯度의 편서풍대에 나타나는 偏西風 波動이나 zet 氣流 등의 定常波에 해당하는 Rossby 循環의 흐름을 볼 수 있다. Thermal Rossby number가 더욱 감소하면 폐색된 低氣壓이나 高氣壓 등이 나타나며 低指數 循環에 해당하는 不規則한 흐름을 볼 수 있다. 이 실험을 통해 이러한 現象들이 또한 熱을 赤道로부터 高緯度로 운반하는 重要한 역할을 하게 됨을 알고 反射鏡과 回轉鏡 裝置를 開發함으로써 유체 흐름의 種類와 現象들을 靜止系에서 뚜렷하게 觀察할 수 있게 되어 敎育器材로서의 效能이 크다고 본다.

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) provides various prospects of future climate change under the Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios using General Circulation Models (GCMs) of Coupled Model Intercomparison Project (CMIP). This paper describes a modified application of Ensemble Bayesian Model Averaging (EBMA) to produce daily mean temperature ensembles using 19 GCMs provided by CMIP. We proposed two types of approach: (1) monthly weighting scheme for a whole area (EBMA.v1) and (2) monthly weighting for each grid point (EBMA.v2), which can take into account the spatially heterogeneous pattern of GCM. For the training period of 1979- 2005 for East Asia, 9,855 sets of daily temperature ensembles (27 years × 365 days) were produced and compared to the ERA-Interim reanalysis data of European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), which showed better validation statistics than the general mean and median ensembles. In particular, EBMA.v2 outperformed EBMA.v1 by diminishing the large errors of inland areas where the surface heterogeneity is larger than the ocean. The EBMA.v2 was able to handle the problem of spatial variability by employing monthly and spatially varying weighting scheme. We finally produced daily mean temperature ensembles for the period of 2006-2100 by using the EBMA.v2 under the RCP 6.0 scenario, which are going to be provided on the web.

본 연구에서는 한반도 봄철 가뭄에 대한 발생 원인과 예측 가능성을 진단하기 위하여 전 지구적 대기순환 패턴과의 상관분석을 실시하였으며, 지연 및 원격상관 패턴에 의한 한반도 가뭄의 시공간적 변화특성을 분석하였다. GPCP(Global Precipitation Climatology Project) 월별강우와 북반구 대표 대기순환 패턴인 WP (Western Pacific) Teleconnection과의 상관분석 결과, 중국 난징과 상하이를 포함한 양쯔강 유역에서부터 한국의 남해안 일대 그리고 일본 후쿠오카와 히로시마 등에 걸쳐 강한 양의 상관성을 보였으며, 대만부터 필리핀해를 걸쳐 뚜렷한 음의 상관을 보였다. 한반도 5대강 유역의 109개 중권역에 대한 SPI(3) 가뭄지수를 적용한 결과, 낙동강 일부 지역을 제외한 한반도 전역에서 봄철 가뭄이 심화되었으며, 봄철 SPI(3)지수와 WP패턴과는 강한 양의 상관이 나타났다. 특히 남해안과 서해안 일부 지역에서는 통계적으로 유의한 양의 상관관계를 나타나는 것으로 분석되었다. 그러나 지연상관에 대한 분석결과는 통계적으로 유의한 변화가 나타나지 않았다. 본 연구는 한반도를 포함한 동아시아의 가뭄특성을 진단하고 가뭄예측기법의 개발을 통해서 봄철 가뭄의 현실적인 적응전략 구축에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

In order to clarify the impact of wildfire and its thermal forcing on atmospheric wind and temperature patterns, several numerical experiments were carried out using three dimensional atmospheric dynamic model WRF with wildfire parametrization module SFIRE. Since wind can accelerate fire spread speed, the moving speed of fireline is faster than its initial values, and the fireline tends to move the northeast, because of the wind direction and absolute vorticity conservation law associated with driving force induced by terrain. In comparison with non-fire case, the hydraulic jump that often occurs over downwind side of mountain became weak due to huge heat flux originated by surface wildfire and wind pattern over downwind side of mountain tends to vary asymmetrically with time passing. Therefore temporal variation of wind pattern should be catched to prevent the risk of widfire.

본 연구에서는 겨울철에 나타나는 전지구 규모 패턴과 한반도 겨울철 기온과의 관계를 알아보았다. 500hPa 지위고도에 대한 EOF 분석을 통해 겨울철 평균(DJF) 주요 모드는 AO이고 12월, 1월, 2월 각각에 WP, PNA, EA, NAO, EU 패턴이 잘 나타나는 것을 알았다. EOF 분석에서 나타난 전지구 규모 패턴들은 한반도 겨울철 평균 기온과 높은 상관관계를 가지고 있었다. 한반도 겨울철 기온은 DJF 평균으로 보면 AO패턴, 월 별로 따져보면 12월에는 WP, 1월에는AO 뿐만 아니라 PNA 그리고 WP, 그리고 2월에는 AO와 EU의 영향을 받는 것으로 나타났다.

Many recent studies have concentrated upon the radiative effects of atmospheric aerosols. Though their scattering and absorption of radiation, aerosols can also induce some other important environment effects. In this study, new radiation code and aerosol data within Atmosphere General Circulation Model (AGCM) is used to assess the aerosol radiative forcing and to analyze relative climate effects. The new Kangnung National University AGCM Stratospheric-15 (KNU AGCM ST15) was integrated by using two sets of radiative effect of aerosols : CTRL as not a radiative effect of aerosols and AERO as a radiative effect of aerosols. Two cases show the difference of net shortwave radiation budget at top-of-atmosphere (TOA) is found to be about -3.4 Wm-2, at the surface (SFC) is about -5.6 Wm-2. Consequently the mean atmospheric absorption due to aerosol layer in global is about 2.2 Wm-2. This result confirms the existence of a negative forcing due to the direct effect of aerosols at the surface and TOA in global annual mean. In addition, it is found that cooling over at the surface air temperature due to radiative effect of aerosols is about 0.17 ℃. It is estimated that radiative forcing of the net upward longwave radiation taken as the indirect effect of aerosol is much smaller than that of the direct effect as there is about 0.2 Wm-2 of positive forcing both at TOA and at SFC. From this study, It made an accurate estimation of considering effect of aerosols that is negative effect. This may slow the rate of projected global warming during the 21st century.

Using three-dimensional non-hydrostatical numerical model with one way double nesting technique, atmospheric circulation in the mountainous coastal region in summer was investigated from August 13 through 15, 1995. During the day, synoptic westerly wind blows over Mt. Mishrung in the west of a coastal city, Sokcho toward the East Sea, while simultaneously, easterly upslope wind combined with both valley wind from plain (coast) toward mountain and sea-breeze from sea toward inland coast blows toward the top of the mountain. Two different directional wind systems confront each other in the mid of eastern slope of the mountain and the upslope wind goes up to the height over 2 km, becoming an easterly return flow in the upper level over the sea and making sea-breeze front with two kinds of sea-breeze circulations of a small one in the coast and a large one in the open sea. Convective boundary layer is developed with a thickness of about 1km over the ground in the upwind side of the mountain in the west and a thickness of thermal internal boundary layer from the coast along the eastern slope of the mountain is only confined to less than 200 m. On the other hand, after sunset, no prohibition of upslope wind generated during the day and downward wind combined with mountain wind from mountain towardplain and land-breeze from land toward under nocturnal radiative cooling of the ground surfaces should intensify westerly downslope wind, resulting in the formation of wind storm. As the wind storm moving down along the eastern slop causes the development of internal gravity waves with hydraulic jump motion in the coast, bounding up toward the upper level of the coastal sea, atmospheric circulation with both onshore and offshore winds like sea-breeze circulation forms in the coastal sea within 70 km until midnight and after that, westerly wind prevails in the coast and open seas.

In urban area, thermal pollution associated with heat island phenomena is generally regarded to make urban life uncomfortable. To overcome this urban thermal pollution problem, urban planning with consideration of urban climate, represented by the concept of urban ventilation lane, is widely practiced in many countries. In this study, the prevailing wind ventilation lane of a local winds in Daegu during the warm climate season was investigated by using surface wind data and RAMS(Reasonal Atmospheric Model System) simulation. The domain of interest is the vicinity of Daegu metropolitan city(about 900) and its horizontal scale is about 30km. The simulations were conducted under the synoptic condition of late spring with the weak gradient wind and mostly clear sky. From the numerical simulations, the following two major conclusions were obtained: (1)The major wind passages of the local circulation wind generated by radiative cooling over the mountains(Mt. Palgong and Mt. Ap) are found. The winds blow down along the valley axis over the eastern part of the Daegu area as a gravity flow during nighttime. (2)After that time, the winds blow toward the western part of Daegu through the city center. As the result, the higher temperature region appears over the western part of Daegu metropolitan area.

A sea/land breeze circulation system and a regional scale circulation system are formed at a region which has complex terrain around coastal area and affect to the dispersion and advection of air pollutants. Therefore, it is important that atmospheric circulation model should be well designed for the simulation of regional dispersion of air pollutants. For this, Local Circulation Model, LCM which has an ability of high resolution is used. To verify the propriety of a LCM, we compared the simulation result of LCM with an exact solution of a linear theory over a simple topography. Since they presented almost the same value and pattern of a vertical velocity at the level of 1 ㎞, we had a reliance of a LCM. For the prediction of dispersion and advection of air pollutants, the wind field should be calculated with high accuracy. A numerical simulation using LCM will provide more accurate results over a complex terrain around coastal area.

An one dimensional atmosphere-canopy-soil interaction model is developed to estimate of the heat budget parameter in the atmospheric boundary layer. The canopy model is composed of the three balance equations of energy, temperature, moisture at ground surface and canopy layer with three independent variables of T_f(foliage temperature), T_g(ground temperature), and q_g(ground specific humidity). The model was verified by comparative study with OSUID(Oregon State University One Dimensional Model) proved in HAPEX-MOBILHY experiment. Also we applied this model in two dimensional land-sea breeze circulation. According to the results of this study, surface characteristics considering canopy acted importantly upon the simulation of meso-scale circulation. The factors which used in the numerical experiment are as follows ; the change for a sort of soll(sand and peat), the change for shielding factor, and the change for a kind of vegetation.

Dispersion characteristics of air pollutants in the mountainous coastal area are investigated in considering with the mesoscale local circulations using a two dimensional numerical model with two kinds of topograpy of 500m and 300m. In the model, land-sea breezes and mountain-valley wind are mainly considered under the condition of the absence of large scale prevailing flow in the circulation analysis, and the pollutants dispersion is traced by the Lagrangian methods. According to the results, the wind velocity is affected by topography and is stronger in the case of 500m height mountain than that of 300m, the pollutants that source is near the coast transported over the mountain and dispersed to behind inland area. It is classified that the topography change control affects the wind velocity and the circulations. The pollutants that source is different transported and concentrated to behind inland and/or diffused to the sea area by the combination of the wind system with topographic changes. The results can be applied to the air pollution control with the arrangement design of industrial area and the planning of coastal developments.