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WRF 모델을 이용한 지표항력모수화 적용과 공간해상도에 따른 한반도 풍속모의 민감도 평가

Sensitivity Evaluation of Surface Wind Simulations by Surface Drag Parameterization and Spatial Resolution using WRF Model

김성훈|김재진|김현구|강용혁|오재호|김도용|김진영|조천호
한국풍공학회|2015.09|한국풍공학회지 (Journal of the Wind Engineering Institute of Korea)|제19권 제3호|pp. 77-83

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Numerical simulationWRF modelSpatial resolution수치모의지표풍속지표항력모수화공간해상도WRF 모델Surface wind speedSurface drag parameterization

초록

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 5가지실험(CTRL, Exp_JD, Exp_MO, Exp_h2, 그리고 Exp_l38)을 수행하였다. 1995년 한 해 동안 10m와 1000hPa에서 모의된 풍속을 검증하였다. 실험결과, 지표풍속모의에 대한 최고성능은 WRF 모델내 아격자규모의 지표항력모수화법을 적용하고 연직층을 38개로 설계한 실험 Exp_l38에서 나타났다. 10m 고도(1000hPa)에서 풍속 Bias와 RMSE가 각각 0.18(-2.65), 0.83(2.73)m/s였다. 이 연구에서 제안한 MO의 지표항력모수화법과 연직층의 상세화가 풍속모의 설계는 WRF 모델을 활용하여 보다 정확한 바람정보를 생산하고 활용하는데 있어서 도움이 될 것이다.

Abstract

This study aims at examining the performance of the WRF(Weather Research and Forecasting) mesoscale model in surface wind simulations using different surface drag parameterization schemes and spatial resolutions. The effects of surface wind-speed correction were investigated through experimentation targeting the Korean Peninsula, which has a complex terrain. All five different experiments(CTRL, Exp_JD, Exp_MO, Exp_H2, and Exp_l38) were conducted with two surface drag parameterization schemes(JD, MO) and horizontal(2km, 10km) and vertical resolutions(29, 38 layers). The WRF simulations were validated for wind speeds at 10 m above ground level(AGL) and 1000hPa in 1995. The results suggest that the experiment with higher vertical resolution and MO drag parameterization scheme(Exp_l38) was in good agreement with observation at 10m AGL and 1000hPa. Bias and RMSE of wind speed at 10m AGL(1000hPa) were 0.18(-2.65) and 0.83(2.73)m/s, respectively. Therefore, the proposed surface drag parameterization scheme and design of vertical resolution are expected to aide in more accurate numerical simulation for wind application studies using the WRF model.

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