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.

본 연구는 복잡한 도심주변의 지형과 다양한 배출원이 존재하고 있는 세종시 부강면과 조치원읍 일원을 대상으 로 대기오염 확산의 물리적인 특성을 분석하여 오염 물질의 확산을 가정했을 때의 특징을 분석하였다. 부강면의 경우 토지의 기복이 심한 전형적인 분지형지역으로서, 대기오염물질의 확산이 불량하여 대기 오염이 심화되는 지형상의 특성을 내포하고 있다. 지형조건의 특성상 강한 풍속으로 이류된 대기오염물질의 확산이 용이하지 않아 국지적으로 정체되 어 대기오염물질의 공간적 확산 보다는 정체에 의한 대기 환경 악화의 간접 요인이 될 수 있음을 나타낸다. 또한 이러 한 경우 지형적 가열율의 차이 등에 의한 급속한 온도 상승 경향이 나타날 가능성이 있어 향후 먼지 돔현상(dust dome) 등과 관련하여 오염물질의 확산과 관련한 정책제안에 있어서 세심한 논의가 필요하다. 고농도와 비고농도 사례 일을 분석했을 때 조치원읍의 경우 부강면에 비하여 주변 배출원의 영향이 다소 높은 상태이다. 또한 고농도과 비고농 도의 사례에 대한 분석에서 특정한 풍계에 따라 고농도일의 사례가 됨과 동시에 지형적으로 경사지에 속해 서쪽에서 이류된 오염물질이 쉽게 유입되는 상황으로 분석된다. 이러한 국지 지형에 따른 난류특성 변수들인 마찰속도(friction velocity), 확산속도(convective velocity), 현열 속(sensible heat flux) 등에 의한 연직 혼합고는 대기오염물질의 확산강도 에 중요한 요인임을 알 수 있었다. 이와 관련하여 배출원관리에 따른 논의가 부강면 사례에서 보다는 조치원읍에서 상 대적으로 필요함을 분석하였다.

2020년 1월 23일 이후 중국에서 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19)으로 인한 봉쇄 조치가 전국으로 확대 되고 있었다. 그러나, 한국에서는 2020년 2월 1-2일에 PM10 질량농도 일평균 최대 88-98 μg m−3의 고농도 연무가 발생하였다. 이 기간에 동아시아 지역은 850 hPa 기온 아노말리가 양(+), 동서류 아노말리는 음(-)으로 온난하고 정체적인 기단의 영향을 받고 있었다. 동아시아 지역의 인위적 배출량 감소에 따른 한국의 PM10 장거리 수송의 영향을 분석하기 위하여 WRF-Chem을 활용하였다. WRF-Chem에 인위적 배출량을 변화 없이 적용한 BASE와 인위적 배출량을 50%로 감소시켜 적용한 CTL의 PM10을 한국의 지상 측정값과 민감도 분석을 수행하였다. CTL에서 PM10의 IOA는 0.71로 BASE의 0.67보다 높게 나타났다. 이것은 중국의 COVID-19 봉쇄 조치로 인해 인위적 배출량이 감소한 것으로 분석된 다. 또한, 한국 이외의 지역 배출량을 0으로 설정한 BASE_ZEOK와 CTL_ZEOK를 모의하여 BASE와 CTL에서의 장 거리 수송 기여도의 변동을 분석하였다. CTL은 BASE와 비교하여 배출량이 50%로 감소하였지만 PM10 장거리 수송 기여도는 10-20% 감소한 것으로 나타났다. 동아시아 지역의 배출량 감소에 따라 풍하측 한국의 PM10 장거리 수송 기 여도 변동이 선형적으로 반응하지 않는 것은 종관 기상 변동이 영향을 주는 것으로 보인다. 2월 1-2일 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 CTL에서 PM10 에어로졸 성분의 장거리 수송 기여도는 기타 무기물이 80-90%로 가장 높았고, 질산염은 30-60%, 황산염은 0-20%, 암모늄은 30-60%를 나타내고 있었다. 중국의 봉쇄 조치로 인하여 교통 및 물류 수 송이 감소하면서 2차 에어로졸이 감소한 것으로 보인다.

본 연구는 부산광역시를 대상으로 열환경을 개선하기 위한 바람길 관리 방안 제안을 목적으로 한다. 이를 위해, Landsat-7 위성 열영상 자료와 공간통계 분석을 실시하여 부산광역시의 Hot spot과 Cool spot 지역 특성을 파악하였으며, WRF 기상모의를 통해 주요 바람길을 분석하였다. 그 결과, Hot spot 지역 중 열환경 개선이 요구되는 지역은 부산진구, 동래구, 연제구와 사상구 공업지역, 대규모 시설지역에는 부산항 부두로 나타났으며 주요 바람길에는 금정산~백양산~ 구덕산 계곡부로서 확인되었다. 이를 바탕으로 바람길 관리 전략을 제시하면 다음과 같다. 공업시설과 부산항 일대는 대기 온도 상승 요인으로서 주변 지역의 열환경을 악화시키므로 시설의 온도저감 및 바람길을 고려한 도시·건축계획이 요구된다. 바람길 관리가 필요한 지역으로 만덕동, 사직동 일대 산림에 대한 추가적인 훼손이 일어나지 않도록 하여야 하며, 산림과 인접한 지역의 대규모 고층아파트는 산림에서 생성된 차고 신선한 공기의 흐름을 방해하므로 금정산과 접해있는 제3종 일반주거지역의 신규·재개발에 따른 고층아파트 단지 조성은 지양해야 한다. 본 연구 결과는 부산광역시의 기후변화에 대응한 도시계획 및 환경계획수립 시 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

화산재의 확산은 심각한 사회적 문제를 야기한다. 화산재의 확산을 예측하기 위한 수치 분석은 시간이 걸리기 때문에 초기 대응에 필요한 정보들을 제공하기에는 부적절 하다. 이 연구에서는 시나리오 기반의 대상 기상장과 과거 기상장의 유사도를 분석하여 화산재 확산 정보를 제공할 수 있는 유사기상장 모델을 제안한다. 동아시아 지역 기상장을 분석하기 위하여 2005-2014년 WRF (Weather Research and Forecasting model) 데이터를 k-means 클러스터링 방법을 사용하여 분류하였다. 기상장 데이터의 수에 따른 정밀도를 확 인하기 위하여 2010년 1년치 클러스터링과 2005-2014년 클러스터링 결과의 최종 클러스터와 내부 원소들 사이의 상관계수 (correlation coefficient)와 유클리드 거리 (Euclidean distance)를 측정하여 비교분석 하였다. 1년치 결과의 경우 178 m의 평균 거리와 10년치 결과에서는 52 m의 평균거리로 95% 신뢰수준에서 유의하게 차이를 보여주었다. 모델의 정밀도는 기상장 데이터의 크기와 클러스터링 단 계가 증가함에 따라 높아졌고 기상장의 표준편차는 줄어들어 화산재 확산의 변동성이 감소할 것으로 나타났다.

수도권 지역의 고해상도 수치실험에 있어 연직 해상도와 대기경계층 모수화 방안의 효과를 조사하였다. WRF 모델을 이용하여 2013년 10월 25일 0000 UTC 부터 10월 26일 0000 UTC까지 수치 적분을 수행하였다. 수치 결과는 서울 남부에 위치한 선릉지역에서 관측된 6시간 간격의 라디오존데 자료와 서울지역의 43개 자동 기상 관측소 자료를 이용하여 검증하였다. 대기 하층의 연직해상도 비교 실험은 연직 44, 50, 60개의 층으로 구성되었으며, 특히 약 2 km 고도 이하의 층을 세분화하였다. 연직 해상도가 가장 높은 60개층 실험에서 대기경계층 고도의 일 변동이 가장 뚜렷하 게 나타났고, 특히 산악 지형과 같은 고지대에서는 대기경계층 고도와 10 m 바람장에서 연직해상도 실험 별 차이가 크 게 나타났다. WRF 모델 내 ACM2, YSU, MYJ 대기경계층 모수화 방안에 따른 온도의 민감도 실험에서는 모든 실험 수행 시간대에서 수치 모델 결과가 라디오존데 관측에 비교하여 온도를 과소 모의하였다. 지상 온도는 YSU 방안과 ACM2 방안이 MYJ 방안에 비해 상대적으로 편차가 낮게 나타났다.

A number of heavy rainfall events on the Korean Peninsula are indirectly influenced by tropical cyclones (TCs) when they are located in southeastern China. In this study, a heavy rainfall case in the middle Korean region is selected to examine the influence of typhoon simulation performance on predictability of remote rainfall over Korea as well as direct rainfall over Taiwan. Four different numerical experiments are conducted using Weather Research and Forecasting (WRF) model, toggling on and off two different improvements on typhoon in the model initial condition (IC), which are TC bogussing initialization and dropwindsonde observation data assimilation (DA). The Geophysical Fluid Dynamics Laboratory TC initialization algorithm is implemented to generate the bogused vortex instead of the initial typhoon, while the airborne observation obtained from dropwindsonde is applied by WRF Three-dimensional variational data assimilation. Results show that use of both TC initialization and DA improves predictability of TC track as well as rainfall over Korea and Taiwan. Without any of IC improvement usage, the intensity of TC is underestimated during the simulation. Using TC initialization alone improves simulation of direct rainfall but not of indirect rainfall, while using DA alone has a negative impact on the TC track forecast. This study confirms that the well-suited TC simulation over southeastern China improves remote rainfall predictability over Korea as well as TC direct rainfall over Taiwan.

본 연구는 지표항력모수화법과 공간해상도 설정에 대한 WRF 중규모모델내 지표풍속모의 성능을 평가하였다. 지표풍속 보정효과는 지형이 복잡한 한반도를 대상으로 연구하였다. 두 가지 새로운 지표항력모수화법과 수평 및 연직해상도를 가지고 총 5가지 실험(CTRL, Exp_JD, Exp_MO, Exp_h2, 그리고 Exp_l38)을 수행하였다. 1995년 한 해 동안 10m와 1000hPa에서 모의된 풍속을 검증 하였다. 실험결과, 지표풍속모의에 대한 최고성능은 WRF 모델내 아격자규모의 지표항력모수화법을 적용하고 연직층을 38개로 설계 한 실험 Exp_l38에서 나타났다. 10m 고도(1000hPa)에서 풍속 Bias와 RMSE가 각각 0.18(-2.65), 0.83(2.73)m/s였다. 이 연구에서 제안 한 MO의 지표항력모수화법과 연직층의 상세화가 풍속모의 설계는 WRF 모델을 활용하여 보다 정확한 바람정보를 생산하고 활용하는데 있어서 도움이 될 것이다.

큰 에디 모의과정을 포함한 WRF 모델 (WRF-LES)을 이용하여 수치모델의 수평공간 규모에 따른 대기경계층 모수화 실험과 LES 모의 결과를 지표층 근처의 풍속 예측에 대하여 비교하였다. 수치실험은 복잡한 산악지형과 해안지역을 포함하는 강원도 지역에서 수평해상도 1 km와 333 m 실험을 수행하였다. 수평해상도 1 km 실험은 대기경계층 모수화 방안을 채택하였으며, 333 m 실험에서는 LES를 이용하였다. 복잡한 산악지역에서의 풍속 예측의 정확성은 수평해상도 1 km 실험 보다 333 m 실험에서 향상되었으며 해안지역에서는 1 km 실험에서 관측과 더 일치하였다. 지표층 근처의 큰 난류를 직접 계산하는 LES 실험은 산악지역의 풍속예측 개선에 기여하였다.

2010년 11월 11-13일 한반도에 영향을 미쳤던 황사에 대해 WRF-Chem 모델을 이용하여 시뮬레이션 하였다. WRF-Chem 모델에서 미세먼지의 인위적 배출량은 RETRO 전구 배출량을 사용하였고, RADM2 화학 메커니즘과 MADE/SORGAM 에어로졸 스킴 및 GOCART 광물성 먼지 옵션을, 그리고 Fast-J 광해리 스킴을 선택하여 PM10 농도를 시뮬레이션 하였는데 연구 결과를 요약하면 다음과 같다. WRF-Chem 모델 결과에 따른 PM10 농도의 공간적 분포와 연직 프로파일 분석결과 2010년 11월 11-13일에 우리나라에 영향을 미쳤던 황사는 강한 가을황사로 저기압의 발달로 인해 형성된 콤마구름 때문에 황사가 한랭전선 후면에서 갇혀 상공 2.5 km 이내에서 이동 및 유입됨을 알 수 있었다. 황사 발생 기간 동안 백령도와 서울의 기상청 관측 자료와 모델의 PM10 농도를 시계열로 분석한 결과 상관계수와 평균제곱근오차(RMSE)는 백령도의 경우 0.763과 192.73μg/m3, 서울의 경우 0.725와 149.68μg/m3로 나타났다. 미세먼지인 PM10과 PM2.5 농도의 공간적 분포는 유사하였고 PM2.5가 PM10의 약 50% 정도로 나타났으며 이는 기상청 UM-ADAM 모델 결과와도 유사하였다. PM10 농도와 경계층 높이, 동서 성분 바람장의 공간적 분포는 유사성을 지니고 있어 두 개의 변수를 이용하여 PM10의 농도를 예측하는 회귀 방정식을 구하고자 우리나라에 영향을 미쳤던 강한 가을 황사(2010년 11월 11-13일)와 봄 황사(2011년 3월 19-20일) 사례를 선정하였고, 통계 모델을 이용한 회귀식을 도출하였다.

이 연구의 목적은 2008년 5월 29일 우리나라에 영향을 미치는 황사를 예측하기 위해 WRF-Chem 모델 내 에어로졸 스킴과 광물성 먼지 옵션에 따른 미세먼지 농도 변화와 그에 따른 기상장의 민감도를 분석하는 것이다. 미세먼지의 인위적 배출량에 대해서는 0.5˚±0.5˚ RETRO 전구 배출량을, 광해리의 경우 Fast-J 광해리 스킴을, 그리고 황사 발생량을 추정하기 위해 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오, MOSAIC 8 섹션 에어로졸 시나리오, 그리고 GOCART 먼지 침식 시나리오를 각각 적용하였다. 그 결과 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오가 다른 시나리오들보다 우리나라 황사 먼지 농도와 배경 PM 농도를 더 높게 모사하였다. 그리고 이 시나리오와 서울의 각 대기질 측정망의 평균 PM10 농도와의 비교 결과, 상관계수는 0.67, 평균제곱근오차는 44μgm-3으로 나타났다. 또한 WRF-Chem 모델에서 상기 3가지 시나리오와 이들 시나리오가 없는 순수 기상에서의 온도, 풍속, 경계층 높이, 장파복사의 기상 민감도를 분석한 결과, 1,800-3,000 m 경계층 높이와 2-16ms-1 풍속 U 성분의 공간적 분포가 황사 먼지 발생의 공간적 분포와 유사하게 나타났다. 그리고 GOCART 먼지 침식 시나리오와 RADM2 화학메커니즘 및 MADE/SORGAM 에어로졸 시나리오는 황사 먼지 또는 에어로졸과 기상이 온라인으로 상호작용함으로써 지구장파복사가 더 낮게 모사되었다.

이 연구의 목적은 한반도에서 CH4 농도의 수치모의 검증을 통하여 CH4 배출원의 기여 농도를 추정하는 것이고, 이 수치모의에 사용된 CH4 배출량을 상자모델로부터 추정된 CH4 배출량과 비교하는 것이다. 한반도에서 2010년 4월 1일부터 8월 22일까지 CH4의 평균 농도를 추정하기 위해 WRF-CMAQ 모델이 사용되었다. 모델에서 CH4 배출량은 전지구 배출량인 EDGAR와 한국에서의 온실기체 배출량인 GHG-CAPSS로부터 인위적 배출 인벤토리와 전지구 자연적 인벤토리인 MEGAN이 적용되었다. 이들 CH4 배출량은 안면도 및 울릉도에서 측정된 CH4 농도와 모델링 농도 자료를 비교함으로써 검증되었다. 울릉도에서 국내 배출원으로부터 추정된 CH4의 기여 농도는 약 20%로 나타났고, 이것은 한반도 내 농장(8%), 에너지 기여 및 산업공정(6%), 일반폐기물(5%), 생체 및 토지이용(1%) 등 CH4 배출원으로부터 기원하였다. 그리고 중국으로부터 수송된 CH4의 기여 농도는 약 9%였고, 나머지 배경농도는 약 70%로 나타났다. 박스모델로 추정된 CH4 배출량은 WRF-CMAQ 모델에서 사용한 CH4 배출량과 유의미한 결과를 얻었다.

본 연구에서는 신뢰성 있는 국가표준 지역기후변화 시나리오 생산을 위해 현재기후에 대한 SNURCM과 WRF의 재현성을 검증하였다. 국립기상연구소에서 생산된 HadGEM2-AO 전구자료를 지역기후모형의 경계조건으로 사용하여 CORDEX 규준 하에 28년(1978-2005)간의 장기적분을 수행하였다. 두 모형은 연평균 지표 온도 분포를 관측과의 공간상관계수가 0.98 이상으로 매우 높은 일치성을 나타내었지만, 모형 영역의 북쪽 경계를 중심으로 한랭 편차를 공통적으로 보였다. 강수의 경우 또한 육지 지역을 대상으로 한 관측과의 공간 상관 계수는 SNURCM이 0.85, WRF가 0.79로 나타나 우수한 모의 결과를 보였다. 두 모형에서 모의된 강수 분포는 적도와 중위도 지역 간에 상반되는 특성을 보였다. SNURCM은 WRF에 비교하여 중위도 동아시아 몬순 강수대의 분포를 적도 지역의 강수대보다 상대적으로 잘 모의하였으나, WRF는 그 반대의 결과를 나타내었다. 여름철(JJA) 보다 봄철(MAM)에 과다 모의되었지만 모의된 강수 분포의 일치성은 봄철에 높게 나타났다. 세부영역 별 분석에서 두 모형은 7월 강수 최대 시점과 양을 비교적 정확히 모의하였고, 특히 내륙 지역 강수량의 모의 정확도가 해양에 영향 받는 지역보다 높았다. 모의결과는 한반도 상의 높은 일평균 지표온도일수와 강한 강수일수를 표현하는데 한계를 보였다.

여름에 바다로부터 불어오는 해풍은 해안 도시지역에서의 열섬현상을 감소하기 위한 방법 중 하나로 제시되었다. 특히 바람을 이용한 열섬 효과 저감은 해풍의 특성 -연직 풍속 및 온도 분포- 에 많이 영향을 받는다. 따라서, 열섬 효과 저감을 위한 도시 개발단계에서 해풍을 이용하기 위해서는 해풍의 특성을 충분히 이해해야만 한다. 본 연구에서는 대기 기상 모델링을 이용하여 동경 지역을 수치 해석을 하였다. 수치 해석 결과를 클러스터 분석을 통하여 8개의 대표적인 해풍의 연직 패턴을 분류하였으며, 각 분류된 패턴간의 관계 및 발생 빈도를 비교 및 검토하였다.

본 연구에서는 한반도 황사 사례 동안 WRF 기상모델과 SMOKE 배출량모델, CMAQ 및 CMAQ-MADRID 대기질 모델을 이용하여 다양한 황사 발생량 경험식에 대한 PM10의 농도를 추정하였다. 특별히 Wang et al.(2000), US EPA 모델, Park and In(2003), GOCART 모델, DEAD 모델의 5가지 황사 발생 경험식이 중국과 몽골 등의 황사 발생량을 추정하기 위해 WRF-SMOKE-CMAQ(MADRID) 모델에 적용되었다. 일기도, 후방궤적 및 위성이미지 분석에 따르면 한반도로의 황사 수송은 절리저기압(위성에서 콤마형 구름)과 관련된 지상 전선의 뒤쪽에서, 그리고 상층 제트류의 발달에 기인한 파의 정체현상과 함께 상층 골에서의 풍속이 하층으로 전이되는 풍하 바람에 의해 생성되었다. 그리고 WRF-SMOKE-CMAQ 모델링 결과, 황사의 시 공간적 분포에 있어서는 Wang et al.(2000)의 경험식이, 평균 편의 및 평균 제곱근 오차에서의 정확도 부분에서는 GOCART 모델의 경험식이 관측값을 보다 잘 모사하는 것으로 나타났다. 또한 Wang et al.의 경험식을 이용한 황사의 연직분포 분석 결과에서 강한 황사 사례(2007년 3월 31에서 4월 1일 800 μg/m3 이상)의 경우는 황사 수송이 한반도 상공 대기 경계층 내를 통과하였기 때문으로, 약한 황사 사례(2009년 3월 16일과 17에 400 μg/m3 이하)의 경우는 황사 수송이 경계층 위를 통과하였기 때문으로 나타났다. 또한 CMAQ 모델과 CAMQ-MADRID 모델에서의 미세먼지(PM10) 민감도 분석 결과에서는 CMAQ-MADRID 모델이 CMAQ 모델에 비해 한반도를 포함한 동아시아 지역에서 최대 25 μg/m3 정도가 높게 모사되었고, 모델 내 구름 액상과정에 의해서는 최대 15 μg/m3 정도가 제거되는 것으로 나타났다.

In this study, the impact of cumulus parameterization usage in Weather Research and Forecasting (WRF) model on reproducing summer precipitation in South Korea is evaluated. Two sensitivity experiments are set up with using cumulus parameterization (ON experiment) and without using cumulus parameterization, which is called Convection Permitting Model (OFF experiment). For the both ON and OFF experiments, the horizontal grid resolution is 2.5km, and initial and lateral boundary conditions are derived from ERA5 reanalysis data. Overall, both of the two experiments can capture the spatial distribution of 2014 summer mean and extreme precipitation but show dry biases in the southern region of Korean Peninsula. Occurrence percentage analyses for different precipitation intensity reveal that OFF experiments show better performance than ON experiment for extreme precipitation. In the case of heavy rainfall over Gyeongnam region for 25 August 2014, OFF experiment shows similar characteristic of rainfall to the observations, although it simulates earlier precipitation peak. On the other hand, ON experiment underestimates the amount of precipitation. Also, vertical distribution of equivalent potential temperature and strong southerly wind which play an important role in developing heavy rainfall on 25 August 2014 are better simulated in OFF experiment.

High-resolution meteorological simulations were conducted using a Weather Research and Forecasting (WRF) model with an Urban Canopy Model (UCM) in the Ulsan Metropolitan Region (UMR) where large-scale industrial facilities are located on the coast. We improved the land cover input data for the WRF-UCM by reclassifying the default urban category into four detailed areas (low and high-density residential areas, commercial areas, and industrial areas) using subdivided data (class 3) of the Environmental and Geographical Information System (EGIS). The urban area accounted for about 12% of the total UMR and the largest proportion (47.4%) was in the industrial area. Results from the WRF-UCM simulation in a summer episode with high temperatures showed that the modeled temperatures agreed greatly with the observations. Comparison with a standard WRF simulation (WRF-BASE) indicated that the temporal and spatial variations in surface air temperature in the UMR were properly captured. Specifically, the WRF-UCM reproduced daily maximum and nighttime variations in air temperature very well, indicating that our model can improve the accuracy of temperature simulation for a summer heatwave. However, the WRF-UCM somewhat overestimated wind speed in the UMR largely due to an increased air temperature gradient between land and sea.

Recently, a variety of modeling studies have been conducted to examine the air quality over South Korea during the Korea United States Air Quality (KORUS-AQ) campaign period (May 1 to June 10, 2016). This study investigates the impact of different meteorological initializations on atmospheric modeling results. We conduct several simulations during the KORUS-AQ period using the Weather Research and Forecasting (WRF) model with two different initial datasets, which is FNL of NCEP and ERA5 of ECMWF. Comparing the raw initial data, ERA5 showed better accuracy in the temperature, wind speed, and mixing ratio fields than those of NCEP-FNL. On the other hand, the results of WRF simulations with ERA5 showed better accuracy in the simulated temperature and mixing ratio than those with FNL, except for wind speed. Comparing the nudging efficiency of temperature and wind speed fields, the grid nudging effect on the FNL simulation was larger than that on the ERA5 simulation, but the results of mixing ratio field was the opposite. Overall, WRF simulation with ERA5 data showed a better performance for temperature and mixing ratio simulations than that with FNL data. For wind speed simulation, however, WRF simulation with FNL data indicated more accurate results compared to that with ERA5 data.

In this study, to investigate an optimal configuration method for the modeling system, we performed an optimization experiment by controlling the types of compilers and libraries, and the number of CPU cores because it was important to provide reliable model data very quickly for the national air quality forecast. We were made up the optimization experiment of twelve according to compilers (PGI and Intel), MPIs (mvapich-2.0, mvapich-2.2, and mpich-3.2) and NetCDF (NetCDF-3.6.3 and NetCDF-4.1.3) and performed wall clock time measurement for the WRF and CMAQ models based on the built computing resources. In the result of the experiment according to the compiler and library type, the performance of the WRF (30 min 30 s) and CMAQ (47 min 22 s) was best when the combination of Intel complier, mavapich-2.0, and NetCDF-3.6.3 was applied. Additionally, in a result of optimization by the number of CPU cores, the WRF model was best performed with 140 cores (five calculation servers), and the CMAQ model with 120 cores ( five calculation servers). While the WRF model demonstrated obvious differences depending on the number of CPU cores rather than the types of compilers and libraries, CMAQ model demonstrated the biggest differences on the combination of compilers and libraries.

In this study, we investigated the impact of different initial data on atmospheric modeling results using the Weather Research and Forecast (WRF) model. Four WRF simulations were conducted with different initialization in March 2015, which showed the highest monthly mean PM10 concentration in the recent ten years (2006-2015). The results of WRF simulations using NCEP-FNL and ERA-Interim were compared with observed surface temperature and wind speed data, and the difference of grid nudging effect on WRF simulation between the two data were also analyzed. The FNL simulation showed better accuracy in the simulated temperature and wind speed than the Interim simulation, and the difference was clear in the coastal area. The grid nudging effect on the Interim simulation was larger than that of the FNL simulation. Despite of the higher spatial resolution of ERA-Interim data compared to NCEP-FNL data, the Interim simulation showed slightly worse accuracy than those of the FNL simulation. It was due to uncertainties associated with the Sea Surface Temperature (SST) field in the ERA-Interim data. The results from the Interim simulation with different SST data showed significantly improved accuracy than the standard Interim simulation. It means that the SST field in the ERA-Interim data need to be optimized for the better WRF simulation. In conclusion, although the WRF simulation with ERA-Interim data does not show reasonable accuracy compared to those with NCEP-FNL data, it would be able to be Improved by optimizing the SST variable.