Characteristics of atmospheric boundary layer based on UHF wind profiler radar observation at the coastal region of Uljin, Korea

Abstract

다양한 지표면 중에서 연안지역은 육지와 해양이 맞닿은 곳이고 해륙풍과 같은 국지풍 등에 의해 대기경계층이 영향을 받는다. 연안지역에서 대기경계층의 변동을 조사하기 위해서 한반도에서 관측된 윈드프로파일러 자료를 사용하였다. 9개 기상청 윈드프로파일러 관측 지점에서 2010 ~ 2019년의 10년 동안 상층 풍속의 일 변동을 조사하였다. 내륙과 해안에서 고도별로 평균 풍속의 증가 범위가 컸다. 1 km 이하의 하층 풍속은 일출 후에 감소하다가 일몰 후에 다시 증가하였다. 해안에서 고도별 상층 풍속의 스펙트럼 분석은 1.5 km 이하 고도에서 해륙풍과 같은 1일 또는 그 이하 주기의 짧은 시간 규모의 현상이 잘 발달하고, 내륙과 해안에서 1.5 km 이상의 고도에서는 계절풍과 같은 6개월 이상 주기의 긴 시간 규모의 현상을 보여주었다. 레윈존데의 온위로 결정된 대기경계층 고도는 윈드프로파일러에서 추정한 것과 잘 일치하였다. 윈드프로파일러의 굴절률 구조함수 매개변수 Cn2로 추정된 대기경계층 고도는 1.0 ~ 2.5 km로 오전에 증가하다가 오후부터 감소하면서 변동하였다. 2015년 1월부터 12월까지 1년 동안 윈드프로파일러로 추정된 대기경계층 고도를 월별로 평균하여 일 변동을 조사하였다. 평균 대기경계층 고도는 오전에서 오후로 시간이 지날수록 증가하거나 증가한 후에 감소하였고, 월별 평균적으로 0.8 ~ 2.3 km로 변동하였다. 평균 기온이 높을수록 대기경계층 고도가 높아졌고, 강수일이 많을수록 대기경계층 발달은 약화하였다. 윈드프로파일러에서 추정되는 난류운동에너지 소산율의 분포는 대기경계층 고도와 잘 일치하였고, 대기경계층은 난류 운동에 의해 발달하는 것으로 확인되었다. 울진에서의 대기경계층 고도는 지표면 가열에 의해 발생한 난류운동에너지 증가에 따라 상승하는데 육지에 비해 기온이 낮은 해풍이 불어오면서 지표면 가열이 약해지며, 해풍에 의해 풍향의 변화에 따라 풍속의 연직 층밀림이 감소하였다. 이로 인해 난류운동에너지가 감소하고 대기경계층 발달은 제한된다. 따라서, 고해상도의 윈드프로파일러 관측 자료를 이용하여 해풍 유무에 따라 대기경계층 고도가 크게 영향을 받는 것으로 나타나 UHF 윈드프로파일러를 이용한 연안 지역의 대기경계층 발달 여부의 모니터링과 예측은 매우 중요한 것으로 사료된다.