KR101846494B1 - Developing a technique to estimate vertical velocities from Parsivel-measured drop spectra - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파시벨 광학우적계로부터 관측되는 강수의 입자크기와 낙하속도 관계를 이용한 연직바람 산출방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a vertical wind calculation method using the relationship between the particle size and falling velocity of precipitation observed from the Fasciel optics optical system.
일반적으로 국토의 대부분이 산악지형인 우리나라에서는 산악에 의한 갑작스런 강수시스템의 발달로 인해 해마다 많은 비 피해가 발생하고 있다.Generally, in Korea, where most of the country is mountainous, there is a lot of damage every year due to the development of sudden precipitation system by mountain.
특히 강수는 짧은 시간에 빠르게 변하기 때문에 정확한 측정이 쉽지 않고, 강수시스템은 국지적인 영역에서 비균질적인 공간분포를 보이기 때문에 시공간적으로 보다 빈번하게 강수를 관측해야 했다.Especially, precipitation is changing rapidly in a short time, so accurate measurement is not easy and precipitation system has a heterogeneous spatial distribution in local area, so we have to observe precipitation more frequently in time and space.
이에 따라 지상강우계와 레이더가 강수 관측에 주로 사용되어왔으나, 적용범위가 충분하지 않을 뿐만 아니라, 불확실성으로 인하여 국내에서는 위성측정이나 레이더 측정과 같은 원격탐사방법에 의존하는 추세였다.Therefore, ground - based rainfall gauges and radar have been mainly used for observing precipitation, but their application range is not sufficient and due to uncertainty, Korea has been dependent on remote sensing methods such as satellite measurement or radar measurement.
이후, 강수 발생시 강수입자의 분포를 관측할 수 있는 장비는 다양하게 개발되어 사용 중에 있으며, 예컨대 국내에서는 파시벨 광학우적계에 의해 관측된 강수입자분포 자료를 활용하기도 하였다.Thereafter, a variety of equipment capable of observing the distribution of the steel importer in the event of precipitation has been developed and used. For example, in Korea, the steel importer distribution data observed by the Pasibel optics system were also utilized.
하지만 파시벨 등의 지상광학우적계나 rain gauge로 관측된 강수율은 강수입자의 크기분포 및 낙하속도에 따라 크게 변동되는데, 특히 산악지역에서는 지형효과에 의한 강제력으로 인해 강수시스템이 통과하면서 강수역학과 미세물리 특성이 크게 변화하지만 이에 대한 분석과 이해가 제대로 이루어지지 않고 있었다.However, the yields of rain gauge and rainbow gauge vary greatly depending on the size distribution and the rate of descent of the importer. Especially in the mountainous region, due to the forcing effect due to the topography effect, Although the microphysical properties were greatly changed, the analysis and understanding were not properly performed.
즉 산악에 강제된 연직바람 기류는 강수시스템의 미세물리 및 발달 메커니즘과 밀접한 상관성을 갖고 있지만, 직접적인 연직바람 관측의 어려움으로 인해 이에 대한 분석과 이해가 여전히 부족하였다.In other words, the vertical wind force forced to the mountain has a close correlation with the microphysical and developmental mechanism of the precipitation system, but the analysis and understanding of it are still lacking due to the difficulty of direct vertical wind observation.
나아가 기상청 등 정부기관에서 정확한 레이더 강수량 추정 및 기술 개선을 위한 지상테스트베드 등을 구축하여 다양한 검증시험을 하고 있지만, 현재 연직바람에 의한 강수량 추정오차에 대한 연구는 전무한 실정이다.Furthermore, government agencies such as the Korea Meteorological Administration have conducted various verification tests by constructing precise radar precipitation estimation and ground test bed for improving the technology. However, there is no research on the estimation error of precipitation due to vertical wind at present.
이처럼, 다른 기법들을 사용하여 간접적인 추정을 하더라도 강수사례별 특성 또는 경계조건 설정에 따른 편향이 존재하여 정확한 연직바람값(vertical velocity) 산출에 있어서는 한계가 있어서, 이러한 한계를 해결하기 위한 기술개발 연구가 절실히 요구되는 시점이다.In this way, even if the indirect estimation is made using other techniques, there is a bias due to the characteristics of the precipitation case or the setting of the boundary condition, so there is a limit in calculating the vertical velocity. Is the time when it is desperately required.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 파시벨 광학우적계로부터 관측되는 강수의 입자크기와 낙하속도 관계를 이용하여 연직바람값을 산출할 수 있는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in order to overcome the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a vertical wave type wind turbine system capable of calculating a vertical wind value by using the relationship between the particle size and dropping velocity of precipitation observed from the Farabi optical optical system And to provide a calculation method.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기설정된 측정대상 영역에 낙하하는 복수 개의 강수입자를 측정하고, 강수입자의 개수, 개별 강수입자의 크기, 개별 강수입자의 낙하속도를 각각 산출하는 단계; 개별 강수입자의 낙하속도들을 합산하고 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제1평균낙하속도값을 계산하고, 개별 강수입자의 크기를 기설정된 낙하속도식에 대입함에 따른 낙하속도들을 각각 구하고 이들을 합산한 후 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제2평균낙하속도값을 계산하는 단계; 및 상기 제1평균낙하속도값과 상기 제2평균낙하속도값의 차이를 구하여 연직바람값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법을 기술적 요지로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of measuring a strength of a steel material, the method comprising: measuring a plurality of steel impellers falling in a predetermined measurement target area; calculating a number of steel impregnators; The falling speeds of the individual steel importers are calculated by dividing the falling speed of the individual steel importers by the number of steel importers, calculating the first average falling speed value for all the steel importers, Dividing the total number of steel importers by the number of steel importers and calculating a second average falling speed value for all steel importers; And calculating a vertical wind value by calculating a difference between the first average falling velocity value and the second average falling velocity value. The method of
바람직하게는 상기 기설정된 낙하속도식은, 하기 수학식 1에 따르는 것을 특징으로 한다.Preferably, the preset falling rate formula is characterized by following formula (1).
(수학식 1)(1)
Vf=9.65-10.43*EXP(-0.6*D)V f = 9.65-10.43 * EXP (-0.6 * D)
여기서 Vf는 강수입자의 이론적인 종말낙하속도이고, 9.65 및 10.43은 계수이고, D는 강수입자의 크기이다.Where V f is the theoretical end-fall rate of the steel importer, 9.65 and 10.43 are the coefficients, and D is the size of the steel importer.
바람직하게는 상기 제1평균낙하속도값과 상기 제2평균낙하속도값을 비교함에 따른 상태값을 계산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises calculating a state value by comparing the first average falling speed value and the second average falling speed value.
바람직하게는 상기 상태값은, 제1축을 강수입자의 크기로 하고 제2축을 낙하속도로 하는 적어도 2차원의 그래프를 생성하는 단계; 상기 그래프에 상기 기설정된 낙하속도식에 따른 곡선을 표시하는 단계; 상기 그래프에 상기 개별 강수입자의 낙하속도들을 표시하는 단계; 및 상기 상태값을 상기 그래프에 표시하는 단계;를 포함하여 계산되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the state value includes at least two-dimensional graphs, the first axis being a size of a steel importer and the second axis being a drop rate; Displaying a curve on the graph according to the preset falling rate formula; Displaying the falling rates of the individual steel importers on the graph; And displaying the status value on the graph.
바람직하게는 상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값보다 크면 제1상태값을 출력하고, 상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값과 같으면 제2상태값을 출력하며, 상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값보다 작으면 제3상태값을 출력하는 것을 특징으로 한다.Preferably, when the first average falling rate value is greater than the second average falling rate value, the first state value is outputted. If the first average falling rate value is equal to the second average falling rate value, And outputs a third state value when the first average falling speed value is smaller than the second average falling speed value.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따른 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법은, 다음과 같은 효과가 있다.The vertical wind calculation method using the Faraday optical system according to the present invention by the solution of the above-mentioned problems has the following effects.
첫째, 파시벨이 설치된 지역 어디든 적용이 가능하고, 현업레이더 관측 반경 내 정량적 강수량 오차 분석에 활용될 수 있는 효과가 있다.First, it can be applied to any area where Pasibel is installed, and it can be used for analyzing the quantitative precipitation error within the actual radar observation radius.
둘째, 단일/이중 편파레이더 추정 강수율의 비교 또는 검증 목적으로 지상강우계 및 파시벨 광학우적계 자료가 대학, 연구소 등 많은 기관에서 사용되는 상황에서, 연직바람에 의한 강수량 추정오차의 감소를 위한 중요한 기술정보가 될 수 있는 효과가 있다.Second, for the purpose of comparison or verification of the estimated rain rate of single / double polar radar, the ground rainfall and Pasibel optics are used in many institutions such as universities and research institutes. There is an effect that can be important technical information.
셋째, 대류형 강수에 있어서, 연직바람 효과를 고려한 Z-R 관계식 및 강수입자 크기분포 편향에 대한 연구는 보다 정확한 레이더 정량적 강수량 추정 개선에 기여할 수 있는 효과가 있다.Third, in the convective precipitation, the Z-R relationship and the bias of the size distribution of the strong importer considering the vertical wind effect can contribute to more accurate estimation of the radar quantitative precipitation.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파시벨 광학우적계 개념도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강수의 입자크기-낙하속도 스펙트럼.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연직바람값의 검증 비교도.1 is a flowchart according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a conceptual diagram of a passive optical system according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is a graph of the particle size-falling velocity spectrum of precipitation in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
4 is a verification comparison view of a vertical wind value according to a preferred embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 순서도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법은 제1단계, 제2단계 및 제3단계를 포함하여 이루어질 수 있다.1 is a flowchart according to a preferred embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the vertical wind calculation method using the Faraday optical system according to the preferred embodiment of the present invention may include a first step, a second step, and a third step.
특히 본 발명에서는, 현재 국내외적으로 지상강수 관측에 있어서 널리 보급되어있는 파시벨 광학우적계 관측자료를 이용하여 지상에서 연직바람값을 산출하기 위한 것으로, 같은 지점의 바람관측기기(UVW)로 관측된 연직바람 성분과의 비교에서도 높은 유사성을 나타냄으로써, 향후 여러 분야에서 활용될 가능성을 제시하고자 하는 것이다.Particularly, in the present invention, to calculate a vertical wind value on the ground using the Farbie optic optical system observation data which is widely used in the groundwater precipitation observation both at home and abroad, the observation by the wind observation device (UVW) And it shows the similarity in comparison with the vertical wind components.
먼저, 제1단계는 기설정된 측정대상 영역에 낙하하는 복수 개의 강수입자를 측정하고, 강수입자의 개수, 개별 강수입자의 크기, 개별 강수입자의 낙하속도를 각각 산출하는 단계이다.First, the first step measures a plurality of steel importers falling on a predetermined measurement target area, and calculates the number of steel importers, the size of each steel importer, and the falling speed of individual steel importers, respectively.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파시벨 광학우적계이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에서 사용되는 파시벨 광학우적계를 모식적으로 나타낸 것으로, 강수의 입자크기-낙하속도 스펙트럼으로 이루어진 파시벨 광학우적계 관측자료를 수집할 수 있음을 알 수 있다.2 is a perspective view of a passive optical system according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, it can be seen that the Fasibel optics used in the present invention is schematically shown, and that the Fasibel optics can be collected from the particle size-falling velocity spectrum of precipitation.
즉 파시벨 광학우적계는 강수입자의 직경 분포 스펙트럼을 측정하기에 적합한 레이저 기반의 광학 시스템으로써, 강수입자가 낙하할 때 레이저빔의 차단효과(block off)를 전기신호로 변환하여 강수의 입자크기와 낙하속도를 측정한다.The Farsebell optics system is a laser-based optical system suitable for measuring the diameter distribution spectrum of a steel importer. It converts the block off of the laser beam into an electrical signal when the importer falls, And the falling speed are measured.
내용인즉 파시벨 광학우적계는 레이저빔(예를 들어 650㎚일 수 있으며, 반드시 이러한 수치에 한정되는 것만은 아니다.)을 발사하여 입자에 의한 광 차단 강도로써 광의 세기를 전기신호로 변환하여 입자크기와 낙하속도를 측정하고, 이로부터 유도되는 반사도에 의해 강수입자의 크기, 낙하속도, 강수형태 등을 산출할 수 있다.In terms of content, the Fasibel optics system emits a laser beam (for example, it may be 650 nm and is not necessarily limited to such a numerical value), and converts the intensity of the light into an electrical signal by the light- The size and dropping speed are measured, and the size of the importer, the dropping speed, the precipitation form, etc. can be calculated by the reflectivity derived from this.
여기서 파시벨 광학우적계는 관측부(100), 측정값산출부(200), 계산부(300), 연직바람산출부(400), 상태값계산부(500), 그래프생성부(600) 및 표시부(700)로 이루어질 수 있다.Here, the parabolic optical objective system includes an
즉 레이저빔을 조사하는 관측부(100)에 강수입자(particle)가 통과하면서 낙하할 때 레이저(laser)빔이 조사되면서 전기신호로 변환하여 측정값산출부(200)에서 강수입자들의 개수, 크기, 낙하속도 등을 산출한다. 이렇게 산출된 강수입자들의 개수, 크기, 낙하속도 등을 계산부(300)에서 계산됨에 따라 상태값계산부(500)를 통해 세 가지의 상태값(제1상태값, 제2상태값, 제3상태값)이 산출되고, 연직바람산출부(400)를 통해 연직바람이 산출된다. 이후 계산부(300), 연직바람산출부(400), 상태값계산부(500)로부터 전달받은 자료를 토대로 그래프생성부(600)에서 그래프를 생성시킴에 따라 표시부(700)에 최종적으로 도출되어 나타내게 된다.In other words, when a steel impeller falls while passing through a particle beam irradiating unit, a laser beam is irradiated and converted into an electric signal, and the measured
이러한 파시벨 광학우적계를 이용하여 다음과 같은 제2단계 및 제3단계의 두 과정을 통하여 연직바람값을 산출할 수 있다.The vertical wind value can be calculated through the two steps of the second step and the third step using the optical waveguide system.
다음으로, 제2단계는 개별 강수입자의 낙하속도들을 합산하고 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제1평균낙하속도값을 계산하고, 개별 강수입자의 크기를 기설정된 낙하속도식에 대입함에 따른 낙하속도들을 각각 구하고 이들을 합산한 후 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제2평균낙하속도값을 계산하는 단계이다.Next, the second step calculates the first average falling speed value for all the steel importers by summing the falling speeds of the individual steel importers and dividing by the number of steel importers, and assigns the size of the individual steel importer to the predetermined falling rate expression And calculating the second average drop velocity value for all the steel importers by dividing the sum of the falling speeds by the number of steel importers.
즉 제2단계는 파시벨 광학우적계 관측자료에 따른 복수 개의 강수입자에 대한 입자크기와 낙하속도 관계를 기초로 하여 평균 파시벨낙하속도인 제1평균낙하속도값과 평균 종말낙하속도인 제2평균낙하속도값을 각각 구하는 과정이다.In other words, the second stage is based on the relationship between particle size and falling velocity for multiple steel importers according to the Parsibel optics survey data. The first and second mean drop velocities, And the average falling speed values are respectively obtained.
내용인즉 제2단계는 분당 관측 스펙트럼 자료로부터 평균된 파시벨 관측 낙하속도인 제1평균낙하속도값을 구하고, 같은 분당 관측 스펙트럼 자료로부터 평균된 종말낙하속도인 제2평균낙하속도값을 구하는 과정이라 할 수 있다.The second step is to obtain the first mean drop rate, which is the average falling velocity of the waveguide from the observed spectral data per minute, and the second mean drop rate, which is the mean drop rate from the observed spectral data per minute can do.
첫째, 제1평균낙하속도값은 평균 파시벨낙하속도로써 강수의 입자개수에 대한 평균 관측된 낙하속도를 말하는 것으로, 파시벨 광학우적계는 송신기와 수신기 사이의 1㎜ 두께의 레이저빔을 통과하는 강수입자들의 개수, 크기, 낙하속도를 계산하여 매 분당 레이더반사도, 강수율 및 입자크기-낙하속도 스펙트럼을 산출한다.First, the first mean falling velocity is the mean falling velocity of the particles with respect to the number of particles in the precipitation as the mean wave velocity. The waveguide optical system passes the 1 mm thick laser beam between the transmitter and the receiver. The number, size and dropping rate of the steel importers are calculated to calculate radar reflectivity, steel yield, and particle size-dropping rate spectrum per minute.
여기서 입자크기와 낙하속도는 각각 32개의 구간(bin)으로 나누어 기록되며, 매 분당 32×32개 bin 자료로부터 하나의 평균된 파시벨 낙하속도를 산출하게 된다.Here, the particle size and the falling velocity are divided into 32 bins, each of which yields a single average wave breaking velocity from 32 x 32 bin data per minute.
이러한 제1평균낙하속도값은 설정된 다수의 구간당 강수의 입자개수를 각각 구한 후, 구간당 강수의 입자개수에 구간당 강수의 대표속도값을 곱한 각각의 값을 모두 더한 후, 스펙트럼 상에 나타나는 강수의 총입자개수를 나누어 산출되는 값이라 할 수 있다.The first average falling velocity value is obtained by multiplying the number of particles of the precipitation number per section and multiplying the number of precipitation particles per section by the representative velocity value of the precipitation per section and then adding the sum of the precipitation numbers It can be said to be a value calculated by dividing the number of particles.
다시 말해, 각 32개의 낙하속도 bin에서 각각의 총입자개수를 계산한 후, bin당 총입자개수에 대해 bin 대표속도값을 각각 곱하고 이를 전부 더한 후, 스펙트럼 상의 전체 입자개수로 나누어 평균 파시벨낙하속도값을 구하게 되는 것이다.In other words, after calculating the total number of particles in each of the 32 falling speed bins, the bin representative speed value is multiplied with respect to the total number of particles per bin, and the result is divided by the total number of particles in the spectrum, The velocity value is obtained.
둘째, 제2평균낙하속도값은 평균 종말낙하속도로써 강수입자의 크기를 알 때에 이론적인 낙하속도를 말하는 것으로, 수학식 1에 따라 강수입자의 이론적인 종말낙하속도를 구한 후, 종말낙하속도에 구간당 강수의 입자개수를 곱한 각각의 값을 모두 더한 후, 스펙트럼 상에 나타나는 강수의 총입자개수를 나누어 산출되는 값이라 할 수 있다.Second, the second mean drop rate is the theoretical drop rate when the average impeller drop rate is known as the mean drop rate, and the theoretical drop rate of the importer is calculated according to Equation (1) The value obtained by adding all the values obtained by multiplying the number of particles of precipitation per section and then dividing the total number of particles of the precipitation appearing on the spectrum.
즉 강수입자의 종말낙하속도는 입자크기에 비례해서 증가하고, Atlas et al.(1973)는 실험을 통해 이 둘 사이의 관계식을 다음의 수학식 1과 같이 유도하였다.In other words, the end-fall velocity of a steel importer increases in proportion to the particle size, and Atlas et al. (1973) experimentally derived the relationship between the two as shown in
(수학식 1)(1)
Vf=9.65-10.43*EXP(-0.6*D)V f = 9.65-10.43 * EXP (-0.6 * D)
여기서 Vf는 강수입자의 이론적인 종말낙하속도(m/s)이고, 9.65 및 10.43은 계수이고, D는 강수입자의 크기(㎜)이다.Where V f is the theoretical end-fall rate (m / s) of the steel importer, 9.65 and 10.43 are the coefficients, and D is the size of the steel importer (mm).
내용인즉 Vf=9.65-10.43*EXP(-0.6*D)에 bin 대표 입자크기값을 D에 대입하여 입자크기 bin당 총입자개수를 곱하고 이를 전부 더한 다음, 스펙트럼 전체 입자개수로 나누어 제2평균낙하속도값을 구하게 되는 것이다.The content is V f = 9.65-10.43 * EXP (-0.6 * D), the bin representative particle size value is substituted into D, multiplied by the total number of particles per bin size bin, and the result is further divided by the total number of particles in the spectrum, The falling speed value is obtained.
마지막으로, 제3단계는 제1평균낙하속도값과 제2평균낙하속도값의 차이를 구하여 연직바람값을 산출하는 단계이다.Finally, the third step is to calculate the vertical wind value by obtaining the difference between the first average falling speed value and the second average falling speed value.
즉 제3단계는 평균 종말낙하속도와 평균 파시벨낙하속도의 차를 구하여 연직바람값을 산출하는 과정으로, 제2단계에서 구한 제1평균낙하속도값과 제2평균낙하속도값을 이용하여 최종적으로 연직바람을 0(zero), 양(+), 음(-)의 값으로 산출하는 단계이다.That is, in the third step, the vertical wind value is calculated by obtaining the difference between the average end drop rate and the average wave drop rate. Using the first average drop rate value and the second average drop rate value obtained in the second step, , The vertical wind is calculated as a value of 0 (zero), positive (+), and negative (-).
파시벨 광학우적계에서 관측되는 입자의 낙하속도는 입자크기 고유의 종말낙하속도에서 연직방향으로 존재하는 상승 또는 하강 바람값을 뺀 것으로, 만일 연직바람이 0(zero)인 경우 제1평균낙하속도값과 제2평균낙하속도값은 같으며, 아래의 수학식 2로 표현될 수 있다.The falling velocity of particles observed in the Paschal optics system is the value obtained by subtracting the rising or falling wind value present in the vertical direction from the dropping velocity inherent to the particle size. If the vertical wind is zero, Value and the second average falling speed value are the same and can be expressed by the following equation (2).
(수학식 2)(2)
w=w = VV ff -- VV pp
여기서 w는 연직바람값(m/s), V f 는 제2평균낙하속도값(m/s), V p 는 제1평균낙하속도값(m/s)이다.Here, w is the vertical wind value (m / s), V f is the second mean drop rate value (m / s), and V p is the first mean drop rate value (m / s).
일반적으로 연직바람 방향을 부호로 따질 때, 상승하는 연직바람은 양(+)의 부호, 하강하는 연직바람은 음(-)의 부호로 나타낸다. 이에 따라, 제2평균낙하속도값은 양의 값으로 기록되지만 하강하는 방향이기 때문에 수학식 2에서 음(-)의 값으로 처리한다.Generally, when a vertical wind direction is denoted by a sign, a rising vertical wind is indicated by a positive (+) sign and a descending vertical wind is indicated by a negative (-) sign. Accordingly, the second average falling speed value is recorded as a positive value, but is processed in a negative (-) value in the equation (2) since the falling average value is a decreasing direction.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강수의 입자크기-낙하속도 스펙트럼이다. 도 3을 참조하면, 세 가지의 연직바람값에 따른 입자크기-낙하속도 스펙트럼 분포를 예시한 것으로, w의 부호를 결정하는 세 가지 스펙트럼을 예시적으로 도시한 것이다.3 is a graph of the particle size-falling velocity of precipitation according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, there is illustrated three spectra that determine the sign of w , illustrating the particle size-drop velocity spectral distribution with three vertical wind values.
이러한 도 3을 참조하면, 제1평균낙하속도값과 제2평균낙하속도값을 비교함에 따른 상태값을 계산하는 과정이 추가적으로 이루어짐을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that a process of calculating a state value according to a comparison between the first average falling speed value and the second average falling speed value is additionally performed.
즉 상태값은 (1) 제1축을 강수입자의 크기로 하고 제2축을 낙하속도로 하는 적어도 2차원의 그래프를 생성하는 단계와, (2) 그래프에 기설정된 낙하속도식(Vf=9.65-10.43*EXP(-0.6*D))에 따른 곡선을 표시하는 단계와, (3) 그래프에 개별 강수입자의 낙하속도들을 표시하는 단계와, (4) 상태값을 그래프에 표시하는 단계를 통하여 계산될 수 있다.That is, the state value is (1) a first axis to the size of the steel importer and the second predetermined axis, the method comprising: generating at least a two-dimensional graph, and (2) a graph with the falling speed falling speed formula (V f = 9.65- 10.43 * EXP (-0.6 * D)); (3) displaying the falling speeds of individual steel impellers on the graph; and (4) displaying the state values on the graph. .
도 3의 제1상태값은 평균 파시벨낙하속도가 평균 종말낙하속도보다 큰 경우를 나타낸 것으로, 제1평균낙하속도값이 제2평균낙하속도값보다 큰 경우 출력됨을 알 수 있다. 이러한 도 3의 제1상태값의 경우, w가 음(-)의 값이 되어 입자크기가 작음에도 불구하고 낙하속도가 빨라져 하강하는 속도에 기인한 연직하강바람이 존재함을 알 수 있다.The first state value in FIG. 3 shows a case in which the average parabolic falling speed is larger than the average end falling speed, and is output when the first average falling speed value is larger than the second average falling speed value. In the case of the first state value of FIG. 3, w is negative, indicating that there is a vertically descending wind due to the descending velocity of the falling velocity even though the particle size is small.
도 3의 제2상태값은 기설정된 낙하속도인 수학식 1의 Atlas et al.(1973)가 제시한 입자크기와 낙하속도 사이의 관계식을 검정 실선으로 나타낸 것으로, 제1평균낙하속도값이 제2평균낙하속도값과 같은 경우 제2상태값이 출력됨을 알 수 있으며, w가 0(zero)인 정지대기에서 분포가 거의 관계식에 일치해서 나타난다.The second state value in FIG. 3 is a solid line indicating the relationship between the particle size and the dropping speed given by Atlas et al. (1973) of
도 3의 제3상태값은 평균 파시벨낙하속도값이 평균 종말낙하속도값보다 작은 경우를 나타낸 것으로, 제1평균낙하속도값이 제2평균낙하속도값보다 작은 경우 출력됨을 알 수 있다. 이러한 도 3의 제3상태값의 경우, w가 양(+)의 값이 되어 입자크기가 커짐에도 불구하고 낙하속도가 감소하여 상승기류가 있다는 의미를 가져 연직상승바람이 존재함을 알 수 있다.The third state value in FIG. 3 shows a case in which the average parabolic fall speed value is smaller than the average end fall speed value, and is output when the first average fall speed value is smaller than the second average fall speed value. In the case of the third state value shown in FIG. 3, the value of w becomes positive, which means that although the particle size increases, the falling velocity decreases and there is a rising air current, .
이처럼 서로 다른 많은 입자들로 이루어진 입자크기와 낙하속도 분포로 관측이 되기 때문에 주어진 분포에서 이들을 대표하는 하나의 평균값으로써의 정확한 평균 파시벨낙하속도인 제1평균낙하속도값과 평균 종말낙하속도인 제2평균낙하속도값을 구하는 것은 매우 중요하다.Since the particle size and the falling velocity distribution of many different particles are observed, the first average falling velocity, which is the average average wave-falling velocity, and the average falling velocity, 2 It is very important to obtain an average falling speed value.
따라서 제1평균낙하속도값과 제2평균낙하속도값의 차를 구하여 매 분당 스펙트럼에서의 평균 w값을 최종 산출하게 되는 것이다.Therefore, the difference between the first average falling speed value and the second average falling speed value is calculated, and the average w value in the spectrum per minute is finally calculated.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연직바람값의 검증 비교도이다. 도 4를 참조하면, 동서바람(U), 남북바람(V), 연직바람(W)을 동시 측정할 수 있는 바람관측기기(UVW) 자료를 이용하여 파시벨 광학우적계를 이용해 산출된 연직바람값을 검증한 것임을 알 수 있다.4 is a verification comparative view of a vertical wind value according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, a vertical wind (UW), which is calculated using a Paschal optics system using wind observation equipment (UVW) data capable of simultaneously measuring east-west wind (U), north- Value is verified.
즉 도 4는 본 발명을 통하여 산출된 연직바람값의 검증을 위하여 2015년 7월 12일 00시부터 2015년 7월 12일 22시까지 태풍 찬홈(Chanhom) 사례에 대해 지리산 부근 파시벨 광학우적계와 같은 지점에서 관측된 3차원 바람관측기기(UVW)의 w성분과 시계열 비교를 한 것이다.That is, FIG. 4 is a graph showing the vertical wind value calculated by the present invention from the time of 00:00 on July 12, 2015 to 22:00 on July 12, 2015, for the case of Typhoon Chanhom, And the w-component of the observed three-dimensional wind observation instrument (UVW) at the same point.
비교 지점으로 지리산 풍상측(도 4-(a))과 풍하측(도 4-(b)) 두 지점의 자료가 사용되었고, 파시벨 광학우적계와 바람관측기기(UVW) 모두 1분 자료이며, 6-point 이동 평균을 실시하였다.As a comparison point, data from both the Jirisan windward side (Fig. 4- (a)) and the downwind side (Fig. 4- (b)) were used and both the Pasibel optics account and the wind observation instrument (UVW) , And 6-point moving average.
도 4-(a) 및 도 4-(b)에서 보인 것처럼, 지점1과 지점2에서 모두 높은 유사성을 보여 신뢰성이 있음이 확인되었다. 대체로 약한 강수(약 17시 이후)에서 두 기기의 w값의 차이는 비교적 크게 발생하였고, 지점1에서는 10~14시 사이에서 차이를 보였는데, 이는 강한 바람의 영향으로 인한 것임을 알 수 있었다.As shown in Figs. 4- (a) and 4- (b), it is confirmed that both
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention may be embodied otherwise without departing from the spirit and scope of the invention.
따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다.Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical spirit of the present invention, but to illustrate them, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments.
본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The scope of protection of the present invention should be construed according to the claims, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.
100: 관측부
200: 측정값산출부
300: 계산부
400: 연직바람산출부
500: 상태값계산부
600: 그래프생성부
700: 표시부100: observation unit
200: Measured value calculating section
300:
400: vertical wind calculation unit
500: state value calculation unit
600:
700:
Claims (5)
개별 강수입자의 낙하속도들을 합산하고 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제1평균낙하속도값을 계산하고, 개별 강수입자의 크기를 기설정된 낙하속도식에 대입함에 따른 낙하속도들을 각각 구하고 이들을 합산한 후 강수입자의 개수로 나누어 전체 강수입자에 대한 제2평균낙하속도값을 계산하는 단계; 및
상기 제1평균낙하속도값과 상기 제2평균낙하속도값의 차이를 구하여 연직바람값을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법.Measuring a plurality of steel importers falling in a predetermined measurement target area, calculating a number of steel importers, a size of each steel importer, and a falling speed of each steel importer;
The falling speeds of the individual steel importers are calculated by dividing the falling speed of the individual steel importers by the number of steel importers, calculating the first average falling speed value for all the steel importers, Dividing the total number of steel importers by the number of steel importers and calculating a second average falling speed value for all steel importers; And
And calculating a vertical wind value by calculating a difference between the first average falling speed value and the second average falling speed value.
상기 기설정된 낙하속도식은,
하기 수학식 1에 따르는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법.
(수학식 1)
Vf=9.65-10.43*EXP(-0.6*D)
여기서 Vf는 강수입자의 이론적인 종말낙하속도이고, 9.65 및 10.43은 계수이고, D는 강수입자의 크기이다.The method according to claim 1,
The predetermined falling rate expression is obtained by:
A vertical wind calculation method using a Faraday optical optical system according to the following formula (1).
(1)
V f = 9.65-10.43 * EXP (-0.6 * D)
Where V f is the theoretical end-fall rate of the steel importer, 9.65 and 10.43 are the coefficients, and D is the size of the steel importer.
상기 제1평균낙하속도값과 상기 제2평균낙하속도값을 비교함에 따른 상태값을 계산하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법.The method according to claim 1,
And calculating a state value by comparing the first average falling speed value and the second average falling speed value.
상기 상태값은,
제1축을 강수입자의 크기로 하고 제2축을 낙하속도로 하는 적어도 2차원의 그래프를 생성하는 단계;
상기 그래프에 상기 기설정된 낙하속도식에 따른 곡선을 표시하는 단계;
상기 그래프에 상기 개별 강수입자의 낙하속도들을 표시하는 단계; 및
상기 상태값을 상기 그래프에 표시하는 단계;를 포함하여 계산되는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법.The method of claim 3,
The state value may be,
Generating at least a two-dimensional graph having a first axis as a size of a steel importer and a second axis as a falling velocity;
Displaying a curve on the graph according to the preset falling rate formula;
Displaying the falling rates of the individual steel importers on the graph; And
And displaying the state value on the graph. [5] The method of claim 1,
상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값보다 크면 제1상태값을 출력하고,
상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값과 같으면 제2상태값을 출력하며,
상기 제1평균낙하속도값이 상기 제2평균낙하속도값보다 작으면 제3상태값을 출력하는 것을 특징으로 하는 파시벨 광학우적계를 이용한 연직바람 산출방법.The method of claim 3,
And outputs a first state value if the first average falling speed value is greater than the second average falling speed value,
And outputs a second state value if the first average falling speed value is equal to the second average falling speed value,
And outputting a third state value when the first average falling speed value is smaller than the second average falling speed value.
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