KR101820728B1 - Method and system for determining conditions and altitudes of cloud-seeding for the regulation of winter precipitation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 인공강설(증설)을 위한 시딩 조건 및 고도를 결정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to providing a method and system for determining seeding conditions and elevations for artificial snowfall (extension).
가뭄현상은 생태계와 사회구조에 심각한 영향을 미치며 결과적으로는 사회안정성(community stability)에 영향을 미친다. 전 세계적으로 수백만의 사람들이 극심한 가뭄속에 살고 있으며 일부 국가에서는 어느정도의 사막화를 경험하고 있다. 이러한 기후변화는 세계의 많은 지역의 물부족과 직접적으로 관련되어 있으며 이 가뭄현상은 앞으로 그 정도가 심해질 것이라고 예측되고 있다 (IPCC, 2013; Trenberth et al., 2014). 따라서 안전하고 경제적인 수자원을 확보하는 것이 중요한 문제이다. 물부족을 해결하기 위한 방안으로 댐건설, 해수담수화 인공강우 등의 방법이 제안되고 있으며 이 중 인공강우는 비교적 적은 비용으로 수자원을 확보하고 가뭄피해를 줄이는 방안이 될 수 있다(Korea Water Resources Corporation, 1998).The drought phenomenon has a serious impact on the ecosystem and social structure and, consequently, affects community stability. Millions of people worldwide live in extreme drought and some countries experience some desertification. This climate change is directly related to water shortages in many parts of the world and it is predicted that this drought phenomenon will become more severe in the future (IPC, 2013; Trenberth et al., 2014). Therefore, securing safe and economical water resources is an important issue. In order to solve the water shortage, dam construction, seawater desalination and artificial rainfall have been suggested. Artificial rainfall can be a means to secure water resources and reduce drought damage (Korea Water Resources Corporation, 1998).
인공강우(이하, 인공강우, 인공증우, 인공강설 및 인공증설을 포함하는 개념으로 사용됨)는‘비 또는 눈으로 성장할 수 있는 구름씨 (응결핵 또는 빙정핵)를 구름 속 또는 구름하부 (sub-cloud layer)에 인위적으로 뿌려줌으로써’ (이하 시딩이라 한다) 강수를 만드는 (혹은 증가시키는) 기술을 말한다. 인공강우는 씨를 뿌리고자 하는 대상구름의 온도에 따라 인공강우/증우 또는 인공강설/증설로 나누어질 수 있으며, 그에 따라 시딩방법이 달라진다.Artificial rainfall (hereinafter referred to as "artificial rainfall, artificial rainfall, artificial snowfall and artificial expansion") is used to describe 'cloud or seeds' (or increase) the precipitation by artificially spraying it on the layer. Artificial rainfall can be divided into artificial rainfall / rainfall or artificial snowfall / expansion depending on the temperature of the target cloud to which the seeds are to be sown, and the seeding method is changed accordingly.
따뜻한 구름의 경우, 응결핵 역할을 하는 염화나트륨 (NaCl)이나 염화칼슘(CaCl2) 같은 흡습성 물질 (hygroscopic)을 구름속이나 구름하부에 뿌려줌으로써, 따뜻한 강수과정(warm rain process)의 핵심인 충돌?병합과정 (collision and coalescence)을 촉진시켜 강수(비)를 내리게 한다. 차가운 구름의 경우 (온도 < 0°C), 요오드화은 (AgI) 같은 빙정핵을 구름속이나 구름하부에 살포하여 구름속에 존재하는 과냉각 물방울을 얼음으로 바꿔 빙정을 생산 또는 증가시켜 (빙정핵화과정) 강수(눈)를 유발한다. 순수한 물로 이루어진 구름의 경우, 빙정핵화 과정은 영하 40°C 이하에서 일어나지만 요오드화같은 물질을 구름에 뿌려줌으로써 빙정핵화과정에 필요한 온도를 높일수 있다. AgI는영하 4도 이하부터 핵화반응을 일으키는 것으로 알려져있다 (예: Rogers and Yau, 1989). In the case of warm clouds, hygroscopic such as sodium chloride (NaCl) or calcium chloride (CaCl2), which acts as a nucleus, is sprayed on the bottom of clouds or clouds, collision and coalescence to reduce precipitation (rain). In the case of cold clouds (temperature <0 ° C), ice crystals such as silver iodide (AgI) are sprayed on the bottom of the clouds or in the clouds to change the supercooled water droplets in the clouds into ice to produce or increase the ice crystals (ice nucleation process) (Eye). For clouds of pure water, the ice nucleation process occurs at temperatures below minus 40 ° C, but by spraying materials such as iodide into the cloud, the temperature needed for the ice nucleation process can be increased. AgI is known to cause nucleation reactions from below -4 degrees Celsius (eg, Rogers and Yau, 1989).
인공강우 실험은 또한 시딩 위치에 따라 항공실험과 지상실험으로 나눌 수 있다. 항공실험은 항공기에 구름씨 살포장비를 탑재하여 구름하부 또는 구름속에 직접 씨를 뿌린다. 지상실험은 지상에 설치된 연소기에서 시딩 물질을 태워 시딩을 한다 (전통적인 지상실험 이하 제1 타입 지상실험).The artificial rainfall experiment can be divided into aeronautical experiment and ground experiment according to the seeding position. Aeronautical experiments are carried out by spraying the seeds directly under the clouds or in the clouds by mounting the seeds on the aircraft. Ground tests are conducted by burning seeding materials from burners placed on the ground (traditional ground test, first type ground test).
대한민국에서는 국립기상과학원에서 2006년부터 지상실험이, 2008년부터는 항공실험이 본격적으로 실시되었다. 그러나 현재까지 인공강우 실험 및 검증을 위한 관측장비가 부족한 실정이다. 예를 들어, 항공실험의 경우, 실험 즉 관측, 분석 및 검증에 필요한 모든 기본적인 장비를 항공기에 탑재하지 않음으로써 항공기에 탑재된 장비만으로는 인공강우 효과 검증이 불가능하다. 따라서 항공실험을 이용한 인공증설 실험의 경우, 지상에 구축되어 있는 지상검증망에 적합한 인공증설 항공실험을 위한 시딩라인을 결정하는 연구(예: KR 10-1566381 B1 (2015.10.30.)의 "지상 검증망에 적합한 인공증설 항공실험의 시딩라인 결정 방법 및 시스템)가 있었다. 또는 우리나라 영동지방의 지형적인 특성을 이용한 인공증설 방법에 대한 연구가 있었다 (예: KR 10-1080060 B1 (2008.10.31.)의 "인공증설 또는 인공증우 목표지역 시딩 및 검증방법). In the Republic of Korea, the National Meteorological Research Institute (KMA) conducted ground tests from 2006, However, there is a lack of observation equipment for artificial rainfall experiment and verification so far. For example, in the case of aeronautical experiments, it is impossible to verify the effects of artificial rainfall using only the equipment mounted on the aircraft, because all basic equipment required for experiments, such as observation, analysis and verification, is not mounted on the aircraft. Therefore, in the case of the artificial expansion experiment using aeronautical experiments, a study to determine the seeding line for the artificial expansion aerial experiment suitable for the ground verification network constructed on the ground (eg KR 10-1566381 B1 (2015.10.30) There have been researches on the method of artificial expansion using the topographical characteristics of Yeongdong province in Korea (eg KR 10-1080060 B1 (Oct. 31, 2008). ) "Artificial extension or artificial increase target area seeding and verification method).
그러나 KR 10-1566381 B1 (2015.10.30.)의 "지상 검증망에 적합한 인공증설 항공실험의 시딩라인 결정 방법 및 시스템”연구는 실제 시딩이 이루어 질 구름의 특성은 전혀 고려되어지지 않고, 다만 연직 풍향, 풍속 및 눈의 낙하속도를 고려하여 시딩 라인을 결정하였다. 따라서 이 같은 경우에는, 시딩라인이 정해지는 구름이 실제로 얼마나 시딩에 적합한 구름인지는 고려하지 않고 다만 시딩한 구름이 지상관측망에 제대로 도달하는 지에 중점을 두어 시딩라인이 결정되었다. However, the study of "Method and System for Determination of Seeding Line of Artificial Airplane Experiments Suitable for Ground Verification Network" of KR 10-1566381 B1 (Oct. 30, 2015) does not consider the characteristics of actual clouding clouds, The snowing line was determined by taking into consideration the wind direction, the wind speed and the snow falling rate, so that in such a case, it is not necessary to consider how much the seeding line is actually suitable for seeding, The seeding line was determined with emphasis on reaching.
KR 10-1080060 B1 (2008.10.31.)의 "인공증설 또는 인공증우 목표지역 시딩 및 검증방법”의 경우, 태백산맥의 지형적인 특성과 동풍유입 시 눈이 내리는 영동지방의 기후학적인 특성을 이용하여, 풍상측에서 바람방향과 교차되게 구름꼭대기 또는 구름속에서, 구름씨앗을 살포하는 방법을 제시하였다. 이 연구에서는 살포지역의 구름 온도가 영하 40도 이상 영하 5도 이하에서 시딩을 실시하였으나 빙정핵이 활성화되는 조건 중 중요한 역할을 하는 구름수액량은 고려되지 않았다. 참고로 과거 10년 동안 지상에서 관측한 지상시딩 실험자료를 분석한 결과, 온도의 조건이 충족되어도 구름속 수액량이 적을 경우 시딩이 성공하지 못한다는 결과를 보였다.In the case of "Artificial expansion or artificial extension target area seeding and verification method" of KR 10-1080060 B1 (2008.10.31.), The geographical characteristics of Taebaek mountain range and the climatological characteristics of Yeongdong province In this study, seeding was carried out at a temperature of minus 40 ° C and below minus 5 ° C in the spraying zone, In the past 10 years, ground surface seeding experiment data have been analyzed from the ground, and it is found that if the temperature is low, It was not successful.
앞에서 예로 든 지상 및 항공실험의 효과적인 구름씨뿌리기를 위해서는 최적의 시딩조건에 대한 정보가 필요하다. 그러나 상기 특허에서는 빙정핵화 과정에 직접적으로 영향을 주는 온도와 구름수액량에 대해서는 전혀 고려하지 않았거나 함께 고려하지 않고 있다. For effective cloud seeding in ground and air experiments as described above, information on optimal seeding conditions is needed. However, the above patent does not consider or consider the temperature and the amount of cloud fluid directly affecting the ice crystal nucleation process.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 빙정핵화 과정에 직접적으로 관계하는 두 요소인 온도와 구름수액량을 고려함으로써, 어떤 특정한 지역이 아닌 모든 지역, 그리고 지상 및 항공실험에서 보편적으로 사용 가능한 최적의 시딩 조건과 시딩 고도를 결정하는, 인공강우를 위한 시딩 조건 및 고도를 결정하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for estimating the temperature and the amount of cloud water, which are two factors directly related to the ice- And an object of the present invention is to provide a method and system for determining seeding conditions and altitudes for artificial rainfall, which determine optimal seeding conditions and seeding altitudes usable as seeds.
이 발명에서는 대상 구름의 온도가 0도 이하인 차가운 구름에서 요오드화은(AgI)을 이용한 인공강우 즉, 인공강설(증설)에 대한 내용을 다룬다.This invention deals with artificial rainfall (artificial snowfall) using cold silver iodide (AgI) at a target cloud temperature of 0 degree or less.
일 실시예에 따른 인공강설을 위한 시딩 조건 및 고도를 결정하는 시스템은 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보에 기초하여, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하인 지를 판단하고, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하이면, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 큰 지를 판단하고, 상기 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 크면 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상에서 0 인지 또는 지상으로부터 증가하는 지를 판단하고, 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가한다면, 제1 타입의 지상 시딩 실험을 결정하고, 상기 구름 수액량이 지상으로부터 떨어진 상층고도에서부터 증가하기 시작하면, 제2 타입의 지상 시딩 실험 또는 항공 시딩 실험을 결정하는 시딩 최적화 조건 결정부; 상기 제1 타입의 지상 시딩 실험이 결정되면 상기 목표 지역에서 상기 제1 타입의 지상 시딩 실험을 수행하는 지상 시딩 조건 결정부; 및 상기 항공 시딩 실험이 결정되면 최적의 시딩 고도를 결정하여 그 고도에서 항공시딩실험을 결정하는 항공 시딩 조건 결정부를 포함한다.The system for determining the seeding conditions and the altitude for artificial snowfall according to an embodiment determines whether the ground and upper air temperatures are below a predetermined temperature based on the ground weather observation information and the vertical weather observation information of the target area, And determining whether the maximum value of the amount of cloud solution is greater than a predetermined value if the maximum value of the amount of cloud solution is greater than a predetermined value, If the amount of cloud solution increases from the ground level, the first type of ground-seeding experiment is determined, and if the amount of cloud solution begins to increase from the upper level altitude away from the ground, Determination of Seeding Optimization Conditions to Determine Airborne Seeding Experiments or Ground Seeding Experiments part; A ground seeding condition determiner to perform the first type of ground seeding experiment in the target area if the first type of ground seeding experiment is determined; And an aviation seeding condition determiner for determining an optimal seeding altitude when the aviation seeding experiment is determined and determining an aviation seeding experiment at the altitude.
상기 시스템은 상기 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보를 획득하는 기상 관측 장치를 더 포함할 수 있다.The system may further include a meteorological observation device for acquiring the terrestrial meteorological observation information and the vertical weather observation information of the target area.
상기 기상 관측 장치는 자동 기상 관측 장비, Gerber probe, 라디오 미터(microwave radiometer) 중 온도와 구름수액량을 측정하는 각 장비 (또는 센서)를 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.The meteorological observing apparatus may include at least one of the automatic meteorological observing apparatus, the Gerber probe, and the microwave radiometer (or sensor) for measuring the temperature and the amount of the cloud fluid.
상기 제1 타입의 지상 시딩 실험은 지상에 설치된 연소기에서 시딩 물질을 태워 시딩을 수행하는 지상시딩 실험을 포함할 수 있다.The first type of the above-mentioned surface seeding test may include a ground seeding experiment in which a seeding material is burned to perform seeding in a ground-mounted combustor.
상기 제2 타입의 지상 시딩 실험은 로켓, 드론, 및 사출 연소탄 중 어느 하나를 이용한 지상시딩 실험을 포함할 수 있다.The second type of ground-seeding experiment may include a ground-seaming experiment using any one of a rocket, a drone, and an injection fired burner.
상기 항공 시딩 조건 결정부는 상기 최적의 시딩 고도를 상기 구름 수액량의 연직 분포에서 상기 구름 수액량의 최대값이 나타나는 고도에 근접하게 결정할 수 있다.The aviation seeding condition determiner may determine the optimal seeding altitude to be close to the altitude at which the maximum value of the amount of the cloud solution appears in the vertical distribution of the amount of the cloud solution.
상기 항공 시딩 실험의 수행 조건은 상기 항공 시딩실험을 수행하는 비행기의 비행 조건을 포함할 수 있다.The execution condition of the aviation seeding experiment may include a flight condition of the airplane performing the aviation seeding experiment.
다른 실시예에 따른 인공강설을 위한 시딩 조건 및 고도를 결정하는 방법은 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보에 기초하여, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하인 지를 판단하는 단계; 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하이면, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 큰 지를 판단하는 단계; 상기 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 크면 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가하는지 또는 지상에서 떨어진 상층고도에서부터 증가하는지를 판단하는 단계; 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가한다면, 제1 타입의지상 시딩 실험을 결정하는 단계; 상기 구름 수액량이 지상으로부터 떨어진 상층고도에서부터 증가한다면, 제2 타입의 지상 시딩 실험 또는 항공 시딩 실험을 결정하는 단계;; 및 상기 항공 시딩 실험이 결정되면 최적의 시딩 고도를 결정하는 단계를 포함한다.According to another embodiment, there is provided a method of determining seeding conditions and altitudes for artificial snowfall, comprising: determining whether a ground temperature and an upper temperature are lower than a predetermined temperature based on terrestrial meteorological observation information and vertical weather observation information of a target area; Determining whether the maximum value of the amount of cloud solution is greater than a predetermined value if the ground air temperature and the upper air temperature are below a predetermined temperature; Determining whether the amount of the cloud hydraulic fluid at each altitude increases from the ground level or increases from an upper altitude at a distance from the ground if the maximum value of the amount of the cloud fluid is greater than a predetermined value; Determining the first type of ground-seeding experiment if the amount of cloud hydraulic fluid at each elevation increases from the ground; Determining a second type of surface seeding experiment or an airborne seeding experiment if the amount of cloud solution increases from an upper layer altitude away from the ground; And determining an optimal seeding altitude when the aviation seeding experiment is determined.
상기 방법은 상기 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보를 획득하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include acquiring the terrestrial weather observation information and the vertical weather observation information of the target area.
본 발명의 실시예들에 따라, 최적의 시딩 조건과 시딩 고도를 결정함으로써 인공 증설(강설)의 효과를 최대화 할 수 있으며, 또한 증설(강설) 실험의 성공률을 높임으로써 부적절한 시딩설계로 인한 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to embodiments of the present invention, by determining the optimal seeding condition and the seeding altitude, the effect of artificial expansion (snowfall) can be maximized, and by increasing the success rate of the extension (snowfall) experiment, Can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시딩 조건 및 고도를 결정하는 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시딩 최적화 조건 결정부의 동작의 흐름도이다.
도 3은 구름 수액량의 연직 분포의 예시를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 최적의 시딩 고도를 표시한 구름 수액량의 연직 분포를 도시한 그래프이다.
도 5는 강설 현상이 있을 경우의 구름 수액량 및 온도의 연직 분포의 예시를 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram of a system for determining a seeding condition and an altitude according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of the operation of the seeding optimization condition determining unit according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a diagram showing an example of a vertical distribution of the amount of the cloud fluid.
FIG. 4 is a graph showing a vertical distribution of the amount of the cloud fluid indicating the optimal seeding altitude according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing an example of the vertical distribution of the amount of the cloud fluid and the temperature when there is a snow phenomenon.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. The effects and features of the present invention and methods of achieving them will be apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to like or corresponding components throughout the drawings, and a duplicate description thereof will be omitted .
본 발명은 인공강설(증설)을 위한 시딩을 하고자 하는 구름의 온도와 구름수액량 (liquid water contents)을 함께 고려하여 최적의 시딩조건을 제시함으로써, 지상 및 항공실험에서 실험수행여부 및 실험수행 시 최적의 시딩고도를 결정한다.The present invention proposes an optimal seeding condition considering both the temperature of the cloud and the liquid water contents to be seeded for the artificial snowfall (extension) To determine the degree of shedding.
본 발명을 달성하기 위한, 인공강설을 위한 시딩 조건 및 고도 결정 시스템은 도 1에 도시되어 있다.To achieve the present invention, seeding conditions and altitude determination systems for artificial snowfall are shown in FIG.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시딩 조건 및 고도를 결정하는 시스템(100)의 블록 구성도이다.Figure 1 is a block diagram of a
본 실시예에 따른 시딩 조건 및 고도 결정 시스템(100)은 기상 관측 장비(120), 시딩 최적화 조건 결정부(130), 지상 시딩 조건 결정부(140), 항공 시딩 조건 결정부(150), 및 출력부(160)를 포함한다.The seeding condition and
시딩 조건 및 고도를 결정하는 시스템(100)은 정확한 대기 상태를 이해하기 위하여 지상뿐만 아니라 상층의 기상 상태까지 파악해야한다. 이를 위해, 기상 관측 장비(120)는 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보를 획득한다. 이 때, 연직 기상 관측 정보는 상기 목표 지역으로부터의 연직 방향(수직 방향)의 상공에서의 기상 관측 자료를 말한다.The
기상 관측 장비(120)는 지상 및 구름층의 온도 및 구름수액량을 관측할 수 있는 자동 기상 관측 장비 (AWS) (온도센서), Gerber probe (특히 항공기 탑재의 경우), 라디오 미터(microwave radiometer) (온도 및 구름수액량), 등을 포함할 수 있다. The
자동 기상 관측 장비(Automatic Weather System: AWS)는 기상관측 정보를 주기적으로 자동 생성하는 장치로서, 사람이 접근하기 힘든 장소나 기상관측소가 없는 지역에 설치되어 기상 정보를 획득한다. 기상 정보는 풍향, 풍속, 기압, 습도, 온도, 강우량 등을 포함할 수 있다.Automatic Weather System (AWS) is a device that automatically generates weather observation information automatically and acquires weather information in places where it is difficult for people to access or where there are no weather stations. The weather information may include wind direction, wind speed, air pressure, humidity, temperature, rainfall, and the like.
라디오미터는 일정한 고도에서 방출되는 마이크로파 영역의 에너지 강도를 측정하여, 지상에서 10 km 고도까지 기온, 습도, 액체물량 등의 연직분포를 관측하는 장비이다. The radio meter measures the energy intensity of the microwave area emitted at a certain altitude and observes the vertical distribution of temperature, humidity, and liquid quantity from the ground up to an altitude of 10 km.
라디오존데는 대기 상층의 기상(기압, 온도, 습도 등)을 관측하여 지상에 송신하는 측정장치로서, 기구에 장치한 기압계, 온도계, 습도계 등으로 측정한 상층의 기상상태를 소형의 무선발신기를 통해 발신한다. 일반적으로 지상의 자동추적장치로 그 위치를 추적할 수 있으며, 가벼운 기체(수소나 헬륨)를 이용한 기구방식이 사용된다.Radiosonde is a measuring device that measures the upper atmosphere (pressure, temperature, humidity, etc.) and transmits it to the ground. It measures the weather condition of the upper layer measured by a barometer, thermometer, Out. Generally, the position can be tracked by an automatic tracking device on the ground, and a mechanism using light gas (hydrogen or helium) is used.
시딩 최적화 조건 결정부(130)는 기상 관측 장비(120)로부터 목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보를 수신한다. 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 시딩 최적화 조건을 결정한다. 구체적으로, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 목표 지역에 항공 시딩 실험 및 지상 시딩 실험 중 어떤 실험을 수행하는 것이 바람직한 지를 결정한다. The seeding optimization
여기에서, 지상 시딩 실험은 제1 타입의 지상 시딩 실험 및 제2 타입의 지상 시딩 실험을 포함한다. 제1 타입의 지상 시딩 실험은 종래부터 일반적으로 수행되어 온 전통적인 인공 강설(증설) 실험을 말한다.Here, the ground seeding experiment includes a first type of ground seeding experiment and a second type of ground seeding experiment. The first type of ground-seeding experiment is a conventional artificial snowfall (extension) experiment which has been conventionally performed.
제2 타입의 지상 시딩 실험은 인공 강설(증설)을 위해 근래 개발된 과학기술을 이용하여 수행되는 인공 강설(증설) 실험을 말하며, 로켓, 드론, 사출연소탄 등을 이용한 인공 강설(증설) 실험을 포함한다.The second type of ground-seeding experiment is an artificial snowfall (extension) experiment performed using technology developed recently for artificial snowfall (expansion). It is an artificial snowfall experiment using rocket, drone, .
제1 타입의 지상 시딩 실험은 지상에 설치된 연소기에서 시딩 물질을 태워 시딩을 수행하는 실험을 의미한다.The first type of surface seeding test is an experiment in which a seeding material is burned and seeded in a ground-mounted combustor.
제2 타입의 지상 시딩 실험은 로켓, 드론, 및 사출 연소탄 중 적어도 하나를 이용하여 실시되는 실험을 의미한다.The second type of ground-seeding experiment is an experiment carried out using at least one of a rocket, a drone, and an injection burner.
본 발명에 의한 시딩 최적화 조건은 요오드화 은(AgI) 시딩물질을 사용하여 차가운 구름에서 인공강설(증설) 실험을 하는 것을 가정한다. It is assumed that the seeding optimization condition according to the present invention is an artificial snowfall (expansion) experiment in a cold cloud using silver iodide (AgI) seeding material.
이러한 시딩 최적화 조건 결정부(130)의 동작은 도 2을 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시딩 최적화 조건 결정부의 동작의 흐름도이다. The operation of the seeding optimization
도 2를 참조하면, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 단계 310에서 기온이 최소 -4°C 이하인지를 판단한다. 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 지상 온도 및 상층 온도가 최소 -4°C 이하인지를 판단한다. 예컨대, 지상실험의 경우 지상온도, 항공실험의 경우 시딩고도에서의 온도가 최소 -4°C 이하인지 판단한다. 2, the seeding optimization
이어서, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 단계 320에서 최소 -4°C 이하의 조건에서 구름속에 충분한 구름 수액량(Liquid Water Contents)이 존재하는 지를 판단한다. 다시 말해, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 단계 320에서 구름 수액량 예컨대, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값, 예컨대, 0.1 gm-3 보다 큰 지를 판단한다. 구름 수액량은 구름이 물 입자 즉, 수분이 얼마나 포함하는 지를 나타내는 값이다. Then, the seeding optimization
시딩 최적화 조건 결정부(130)는 예컨대, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 크면, 단계 330에서 상기 구름 수액량이 지상으로부터 수직방향으로 증가하는 지를 판단한다. The seeding optimization
시딩 최적화 조건 결정부(130)는 지상으로부터 구름 수액량이 증가하였으면, 단계 340에서 제1 타입의 지상 시딩 실험을 결정한다. 또한, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 지상으로부터 구름 수액량이 증가하는 것이 아니라 지상에서의 구름수액량이 0이고, 충분한 구름 수액량이 존재하는 고도가 상층에 존재한다면 항공 시딩 실험을 결정한다. The seeding optimization
또한, 시딩 최적화 조건 결정부(130)는 상기 구름수액량이 지상으로부터 떨어진 상층고도에서부터 증가함에도 지상 시딩 실험을 수행해야 한다면, 제2 타입의 지상 시딩 실험을 결정할 수 있다. 항공 시딩 실험이 최적인 조건에서 지상 시딩 실험을 수행해야 하는 경우는 항공 시딩 실험을 수행할 수 있는 조건을 만족하지 않는 경우, 즉, 항공 시딩 실험을 수행할 비행기의 비행 조건이 충족되지 않는 경우를 포함할 수 있다.In addition, the seeding optimization
도 3은 구름 수액량의 연직 분포를 나타낸 도면이다. 도 3의 그래프들은 고도에 따른 구름 수액량을 나타낸 도면이다. 도 3의 a)에서는 구름 수액량이 부족하여 인공강설(증설) 실험을 할 수 없는 경우이다. 일반적으로 LWC가 0.1gm-3보다 클 경우 구름 수액량이 풍부한 구름이라 한다. 그러나 이 값은 그 지역에서 발생하는 구름의 기후학적인 특성에 따라 그 값에 차이가 있을 수 있다. Fig. 3 is a view showing a vertical distribution of the amount of the cloud fluid. The graphs of FIG. 3 are diagrams showing the amount of the cloud water solution according to the altitude. In Fig. 3 (a), the artificial snowfall (expansion) experiment can not be carried out due to insufficient cloud solution amount. Generally, when the LWC is larger than 0.1 gm -3, it is said that the cloud-rich cloud is rich. However, this value may vary depending on the climatological characteristics of the clouds that occur in the area.
도 3의 b)에서는, 구름수액량이 지상에서부터 증가하는 반면 c)의 경우 지상 약 500 m 고도에서 연직수액량이 증가하는 모습을 보인다. b)의 경우는 구름 수액량이 지상으로부터 증가하므로, 지상 실험이 가능하지만, c)의 경우에는 충분한 구름 수액량이 존재하는 고도가 지상으로부터 멀리 떨어져 있으므로 지상에 설치된 연소기를 이용하여 시딩물질을 태우는 전통적인 지상실험에 적합하지 않음을 보여준다.In Fig. 3 (b), the amount of cloud water increases from the ground, while in case c), the amount of vertical water increases at an altitude of about 500 m above the ground. In the case of b), since the amount of cloud solution increases from the ground, it is possible to conduct the ground test, but in case c), the altitude where the sufficient amount of cloud fluid is present is far from the ground. Therefore, It is not suitable for the experiment.
또한, 도 3의 c)의 경우, 연직수액 총함량(예: Liquid water path, LWP)만을 참조하여 실험 수행여부를 판단할 경우, LWP 값이 충분한 것으로 나타남으로써, 지상실험이 가능한 것으로 잘못 판단될 위험이 있다. 도 3의 c)의 경우 드론이나 로켓, 사출연소탄등을 이용하여 구름수액량이 최대 값을 보이는 2km 부근에서 시딩을 하는 것이 가장 효과적이다 (비전통적인 지상실험, 제 2타입의 지상실험). 그러나 앞에서 언급한 바와 같이 지상에 설치된 연소기를 이용하여 시딩물질을 태우는 지상실험 (전통적인 지상실험, 제 1타입의 지상실험)에는 적합하지 않다.In case of FIG. 3 (c), when it is judged whether the experiment is performed by referring to only the total amount of the vertical liquid (for example, the liquid water path, LWP), it is determined that the LWP value is sufficient, There is a danger. In Fig. 3 (c), it is most effective to seed at around 2 km, where the amount of cloud solution is maximum, using a drone, a rocket or an injection burner (non-conventional ground test, second type ground test). However, as mentioned above, it is not suitable for ground tests (conventional ground tests, first type ground tests) using burners installed on the ground to burn seed materials.
시딩 최적화 조건 결정부(130)에 의해 지상 실험이 결정되면 지상 시딩 조건 결정부(140)는 지상 시딩 조건을 결정한다. 지상 시딩 조건 결정부(140)로부터 지상 시딩 조건이 결정되면 결정된 지상 시딩 조건을 출력부(160)에 출력한다. 구름수액량이 지상에서부터 증가하는 경우에만 제 1타입의 지상 시딩 실험이 수행된다. When the ground experiment is determined by the seeding optimization
또한, 시딩 최적화 조건 결정부(130)에 의해 항공 시딩 실험이 결정되면 항공 시딩 조건 결정부(150)는 항공 시딩 조건을 결정한다. 예컨대, 항공 시딩 조건 결정부(150)는 최적의 시딩 고도를 결정한다. 항공 시딩 조건 결정부(150)는 목표 지역의 구름 수액량의 연직 분포에 기초하여 최적의 시딩 고도를 결정한다.Also, when the seeding optimization
항공 시딩 조건 결정부(150)는 구름 수액량의 연직 분포에서 구름 수액량의 최대값이 나타나는 고도에 근접하게 시딩고도를 결정한다.The air conditioning seeding
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 최적의 시딩 고도를 표시한 구름 수액량의 연직 분포를 도시한 그래프이다.FIG. 4 is a graph showing a vertical distribution of the amount of the cloud fluid indicating the optimal seeding altitude according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 항공 시딩 조건 결정부(150)는 구름 수액량의 연직 분포에 기초하여 최적의 시딩 고도를 결정한다. 도 4에서, 회색실선은 임의의 30분 동안에 관측된 모든 구름수액량을 나타낸 것이고, 검은색 실선은 평균 구름수액량을 나타낸 것이고, 가장 큰 박스 A는 LWC가 0.01 gm-3(A 영역, 고도 500 m - 2800 m)인 구간을 나타내고, 중간 크기의 박스 B는 LWC가 0.1 gm-3(B 영역, 구름 수액량이 풍부한 고도)인 구간을 나타내며, 가장 작은 박스 C는 구름 수액량이 최대인 구간(C 영역, 1800-2000 m)을 나타낸다.Referring to FIG. 4, the aviation seeding
항공 시딩 조건 결정부(150)는 도 4의 구름 수액량의 연직 분포에서 구름 수액량이 최대인 구간(C 영역)의 고도를 최적의 시딩 고도로 결정할 수 있다. 하지만 박스 A B C 세 구간 모두에서 시딩이 가능하다. 단 온도 조건이 맞다는 가정하에 박스 A보다는 B가, B보다는 C에서 시딩효과가 더 크다.The air-seeding
항공 시딩 조건 결정부(150)로부터 항공 시딩 조건이 결정되면 결정된 항공 시딩 조건을 출력부(160)에 출력한다. When the aviation seeding condition is determined from the aviation seeding
출력부(160)는 최적의 시딩 조건을 표시할 수 있다. 출력부(160)는 디스플레이로 구현될 수 있다.The
도 5는 강설 현상이 있을 경우의 구름 수액량 및 온도의 연직분포의 예시를 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing an example of the vertical distribution of the amount of the cloud fluid and the temperature when there is a snow phenomenon.
도 5는 구름수액량(검정색)과 온도(빨간색)의 연직분포를 도시하며, 시딩이 성공하여 인공강설 (증설)이 발생할 경우 예상되는 구름수액량 및 온도의 연직분포의 예이다. 도 5에서, 구름 수액량이 충분한 고도에서, 눈이 생성됨에 따라 잠열 방출로 인하여 대기의 기온이 올라가는 것을 잘 보여주고 있다.FIG. 5 shows a vertical distribution of the amount of cloud solution (black) and temperature (red), and is an example of a vertical distribution of the amount of cloud solution and the temperature expected when seeding is successful and artificial snowfall (extension) occurs. In FIG. 5, the temperature of the atmosphere is elevated due to latent heat emission as snow is generated at an elevation of a sufficient amount of the cloud water solution.
전술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따라, 시딩을 하고자 하는 구름의 온도와 구름 수액량을 함께 고려하여 최적의 시딩조건을 제시함으로써, 지상 및 항공실험에서 실험수행여부 및 실험수행 시 최적의 시딩고도를 결정할 있으며, 그에 따라, 인공강설(증설)의 효과를 최대화 할 수 있으며, 또한 증설(강설) 실험의 성공률을 높임으로써 부적절한 시딩설계로 인한 경제적 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention as described above, an optimal seeding condition is considered by considering the temperature of the cloud to be seeded and the amount of the cloud fluid, Thereby maximizing the effect of the artificial snow (expansion) and increasing the success rate of the expansion (snowfall) experiment, thereby reducing the economic loss due to inadequate seeding design.
본 발명의 실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. The method according to an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
Claims (13)
목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보에 기초하여, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하인 지를 판단하고, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하이면, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 큰 지를 판단하고, 상기 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 크면 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상에서 0 인지 또는 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가하는 지를 판단하고, 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가한다면, 제1 타입의 지상 시딩 실험을 결정하고, 상기 구름 수액량이 지상으로부터 떨어진 상층고도에서부터 증가하기 시작한다면, 제 2타입의 지상 시딩실험 또는 항공 시딩 실험을 결정하고, 상기 항공 시딩 실험의 수행 조건이 만족되지 않으면, 제2 타입의 지상 시딩 실험을 결정하는 시딩 최적화 조건 결정부;
상기 제1 타입의 지상 시딩 실험이 결정되면 상기 목표 지역에서 상기 제1 타입의 지상 시딩 실험을 수행하는 지상 시딩 조건 결정부; 및
상기 항공 시딩 실험이 결정되면 최적의 시딩 고도를 결정하여 그 고도에서 항공시딩실험을 결정하는 항공 시딩 조건 결정부를 포함하는 시스템.
A system for determining seeding conditions and elevations for artificial snowfall (extension)
Determining whether the ground air temperature and the upper air temperature are below a predetermined temperature based on the ground weather observation information and the vertical weather observation information of the target area; and if the ground air temperature and the upper air temperature are below a predetermined temperature, And determines whether the amount of the cloud hydraulic fluid at each altitude is zero on the ground or whether the amount of the cloud hydraulic fluid increases from the ground. If it is determined that the cloud at each altitude is greater than the predetermined value, If the amount of fluid is increasing from the ground, determine a first type of ground-seeding experiment and determine a second type of ground-seeding experiment or aviation seeding experiment if the amount of cloud solution begins to increase from an upper- If the conditions for performing the seeding experiment are not satisfied, a second type of ground seeding A seeding optimization condition determining unit for determining an experiment;
A ground seeding condition determiner to perform the first type of ground seeding experiment in the target area if the first type of ground seeding experiment is determined; And
Determining an optimal seeding altitude when the aviation seeding experiment is determined and determining an aviation seeding experiment at the altitude.
The system according to claim 1, further comprising a meteorological observing device for acquiring the terrestrial meteorological observation information and the vertical weather observation information of the target area.
The system according to claim 2, wherein the meteorological observing apparatus includes at least one or more sensors (or sensors) for measuring the temperature and the amount of the cloud fluid in the automatic weather observing instrument, the Gerber probe, and the microwave radiometer.
2. The system of claim 1, wherein the first type of ground-facing experiment comprises a ground-seeding experiment that performs seeding by burning a seeding material in a ground-mounted combustor.
2. The system of claim 1, wherein the second type of ground-facing experiment comprises a ground-seaming experiment using any one of a rocket, a drone, and an injection fired burner.
The system according to claim 1, wherein the aviation seeding condition determination section determines the optimal seeding altitude to be close to an altitude at which a maximum value of the amount of cloud fluid appears in a vertical distribution of the amount of the cloud fluid.
The system of claim 1, wherein the condition for performing the airseeding experiment comprises a flight condition of an airplane performing the airseeding experiment.
목표 지역의 지상 기상 관측 정보 및 연직 기상 관측 정보에 기초하여, 지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하인 지를 판단하는 단계;
지상 기온 및 상층 기온이 미리 결정된 온도 이하이면, 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 큰 지를 판단하는 단계;
상기 구름 수액량의 최고값이 미리 정해진 값보다 크면 각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가하는지 또는 지상에서 떨어진 상층고도에서부터 증가하는지를 판단하는 단계;
각 고도에서의 상기 구름 수액량이 지상으로부터 증가한다면, 제1 타입의지상 시딩 실험을 결정하는 단계;
상기 구름 수액량이 지상으로부터 떨어진 상층고도에서부터 증가한다면, 항공 시딩 실험을 결정하는 단계;
상기 항공 시딩 실험의 수행 조건이 만족되지 않으면, 제2 타입의 지상 시딩 실험을 결정하는 단계; 및
상기 항공 시딩 실험이 결정되면 최적의 시딩 고도를 결정하는 단계를 포함하는 방법.
A method of determining seeding conditions and elevations for artificial snowfall (extension)
Determining whether the ground air temperature and the upper air temperature are lower than a predetermined temperature based on the ground weather observation information and the vertical weather observation information of the target area;
Determining whether the maximum value of the amount of cloud solution is greater than a predetermined value if the ground air temperature and the upper air temperature are below a predetermined temperature;
Determining whether the amount of the cloud hydraulic fluid at each altitude increases from the ground level or increases from an upper altitude at a distance from the ground if the maximum value of the amount of the cloud fluid is greater than a predetermined value;
Determining the first type of ground-seeding experiment if the amount of cloud hydraulic fluid at each elevation increases from the ground;
Determining an aviation seeding experiment if the amount of cloud fluid increases from an upper altitude away from the ground;
Determining a second type of ground-facing experiment if the performance condition of the aviation seeding experiment is not satisfied; And
Determining an optimal seeding altitude when the aviation seeding experiment is determined.
The method according to claim 8, further comprising the step of acquiring the terrestrial weather observation information and the vertical weather observation information of the target area
9. The method of claim 8, wherein the first type of ground-based seeding experiment comprises a ground-seeding experiment that performs seeding by burning a seeding material in a ground-mounted combustor.
9. The method of claim 8, wherein the second type of ground-seeding experiment is conducted using at least one of a rocket, a drone, and an injection combustion burner.
9. The method of claim 8, wherein the optimal seeding altitude is determined to be close to an altitude at which a maximum value of the amount of cloud fluid appears in a vertical distribution of the amount of cloud fluid.
9. The method of claim 8, wherein the condition for performing the airseeding experiment comprises a flight condition of an airplane performing the airseeding experiment.
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