고정밀 기상시뮬레이션 소프트웨어 WRF의 실용기술 및 사례적용
생태문명 건설과 '탄소중립' 전략이 지속적으로 발전함에 따라 우리나라와 세계의 기후변화와 대응은 정부와 과학계, 재계의 관심의 초점이 되고 있습니다. 기후는 여러 분야(생태학, 수자원, 풍력자원, 탄소중립 문제)의 주요 원동력이며, 기후변화에 대한 합리적인 이해는 생태환경 변화의 메커니즘과 과정을 설명하는 동시에 현재와 미래의 기후변화를 이해하는 데 도움이 됩니다. 생태, 환경, 에너지 평가, 탄소정책 기획을 위한 전제조건인 반면, 기후 시뮬레이션은 고정밀 기후정보를 얻는 가장 중요한 수단이며, 현대 생태학, 수문학, 신에너지, 탄소중립 분야는 1km 미만의 고해상도 기상 시뮬레이션을 위한 WRF 모델은 국내외에서 가장 널리 사용되는 기상 모델이며, 수백 미터에서도 이 모델을 사용하는 고정밀 시뮬레이션에 적용되는 사례가 점점 늘어나고 있습니다. 한편, 모델은 모델 모듈을 지속적으로 확장하여 이제 에어로졸 및 화학 프로세스 분석(WRF-CHEM), 데이터 동화(WRF-DA), 수문학 프로세스(WRF-HYDRO), 도시화(WRF-HYDRO) 분석을 실현할 수 있습니다. URBAN) 및 기타 프로세스의 정밀한 시뮬레이션과 응용 범위, 실제 비즈니스 및 과학 연구 응용도 증가하고 있습니다. 그러나 이 모드는 Linux 플랫폼에서 실행되며 전처리, 운영 및 분석 프로세스가 복잡하고 어렵기 때문에 생태학, 수문학 및 환경 분야 작업자의 요구 사항을 충족해야 합니다.
【표적】:
1. WRF 모델의 다양한 구성요소를 마스터합니다.
2. 이 모델의 이식을 독립적으로 완료합니다.
3. 모드 작동을 독립적으로 완료합니다.
4. 모드의 후처리를 독립적으로 완료합니다.
5. 다분야 사례 분석 및 실습을 통해 다분야 적용에 익숙해집니다.
[전문가] : 유씨(부연구원)는 오랫동안 기후변화 및 관련 과학연구 업무에 종사해 왔으며, 10년 이상의 WRF 모드 활용 실무 경험을 갖고 있으며, 많은 대학 및 연구기관에서 WRF 모드를 강의해왔다. 생태학, 환경, 수문학, 농업, 임업, 도시화 분야에서 WRF 모델의 적용 및 홍보, 모델 사용 및 교육 경험에 특별한 주의를 기울여 모델 설치, 운영, 해석 및 모델 결과 표시의 모든 측면을 잘 알고 있습니다. 그리고 새로운 에너지.
지역 기후 모델에 대한 이론적 지식
1. WRF 모드는 무엇을 할 수 있나요? (기온, 강수량, 바람, 기압, 에너지, 습도, 식생 시뮬레이션 및 예측)
2. WRF 모델 프레임워크 및 프로세스
3. WRF는 어떤 컴퓨팅 플랫폼을 사용합니까? 컴퓨팅 시스템? 윈도우가 아닌 리눅스
Linux 운영체제 WRF 모드 시스템의 실제 운용
1. WRF 모드에 필요한 플랫폼을 설치하는 방법은 무엇입니까? (vmware, 리눅스)
2. WRF 컴파일에 필요한 시스템을 처음부터 어떻게 구축하나요? (록키 라인)
3. 소프트웨어(OneAPI) 설치
4. WRF 모드 결과 파일 형식은 무엇입니까? (NetCDF)
모드 디버깅 및 실행
1. WRF는 시뮬레이션 지역의 DEM, LUCC, 식생, 알베도 등 다양한 정보를 어떻게 얻나요?
1.1 WPS는 시뮬레이션 영역을 어떻게 정의합니까? 지형 및 토지 이용 데이터를 준비하는 방법(gegrid.exe)
1.2 WPS는 기상 데이터를 어떻게 준비합니까? (온도, 기압, 풍장, 습도 등)
1.3 WPS는 어떻게 수평으로 보간합니까? (소프트웨어가 다양한 공간 해상도 데이터를 어떻게 일치시키는지, 수백 킬로미터에서 수백 미터로 축소하는 방법)
2. WRF 모드에서 기상변수와 에너지, 물 전달을 통합적으로 해결하는 방법
2.1 WRF가 등압층에서 지형 추적 좌표계로의 전환을 완료하는 방법
2.2 WRF 모델이 기상 및 관련 프로세스를 정확하게 계산하는 방법
모드 운용 및 사례 실습
1. 사례 운영 1: 기본 소프트웨어 운영 프로세스
2. 사례운영 2: 연구분야 설정 스킬
3. 사례 운영 3: 소프트웨어가 일기 예보를 수행하는 방법
4. 사례 운영 4: 월간 또는 연간 규모의 날씨에 대한 소프트웨어 시뮬레이션
5. Case Operation 5: 관측된 온도를 시뮬레이션하고 분석하는 방법
6. 사례운영 6: 강수량을 시뮬레이션하고 분석하는 방법
7. 사례 운영 7: 수증기 및 습도를 시뮬레이션하고 분석하는 방법
8. 사례운영 8: 토지이용변화의 영향을 시뮬레이션하고 분석하는 방법
9. 사례 운영 9: 토양 및 표면 근처 에너지와 수분 플럭스를 시뮬레이션하고 분석하는 방법
10. 사례운영 10: 바람장을 시뮬레이션하고 분석하는 방법
11. 사례 운영 11: 토양, 물, 식생 및 기타 관련 기상 변수를 포함한 기타 변수를 시뮬레이션하고 분석하는 방법
실제 적용 및 사례 분석
1. WRF 시뮬레이션 결과를 어떻게 분석하나요? (NCL)
2. WRF 결과를 어떻게 표시하나요? (증기)
3. WRF 결과를 어떻게 표시하나요? (파이썬)
CMAQ 대기질 모델의 체계적인 연구
대기질 예측 모델 시스템(WRF-CMAQ) 및 오염원 처리 기술은 대규모 안개 기상에 대한 조기 경보 및 종합 처리를 위한 중요한 수단으로, 전국적으로 홍보 및 적용하면 실제 사업 예측 수준을 향상시키고 제고에 도움이 될 것입니다. 재해 예방 및 완화 능력을 갖추고 상당한 사회적, 경제적 이익을 달성했습니다.
[전문가]: Cheng 선생님(연구원)은 오랫동안 대기 질 시뮬레이션 개선 연구 작업에 참여해 왔으며 다양한 오염원 반전 방법과 3D 변형을 기반으로 하는 에어로졸 LiDAR 데이터 동화 기술을 독립적으로 개발했으며 10년 이상의 경험을 가지고 있습니다. CMAQ 모드 사용 실무 경험을 바탕으로 많은 대학에서 CMAQ 모드를 가르쳤습니다. 모델 설치, 운영, 해석부터 모델 결과 표시까지 모든 측면을 숙지하고 환경 및 기상학 분야에서 CMAQ 모델의 적용 및 홍보에 특별한 관심을 기울입니다.
CMAQ 모델 이론 및 화학적 메커니즘
기본 기술
핵심기술 분석
1. 국제 대기질 모델의 개발 이력 및 일반적으로 사용되는 모델
2. CMAQ 모델의 이론적 틀과 화학적 메커니즘;
3. CMAQ 모드의 핵심 기술 분석(프로세스 분석, 민감도 분석, 소스 분석 기능 등 포함)
CMAQ 모드 구성 및 작동
1. CMAQ 패턴 라이브러리 파일 설치 및 환경 구성
2. 기상현장처리모듈(MCIP)의 설치 및 운영
3. 전처리 모듈 ICON\BCON의 설치 및 운영;
4. 오염원파일 업데이트 처리모듈의 설치 및 운영
5. 메인 모듈 CCTM 설치;
CMAQ 시뮬레이션 결과를 이해하는 방법은 무엇입니까?
1. CMAQ 모델 변수 테이블(이론적 설명)
2. CMAQ 모드 결과 추출 및 데이터 시각화(이론적 설명)
3. CMAQ 시뮬레이션 결과 등의 물리적 해석(이론적 설명)
벤치마크 사례는 어떻게 작동하나요?
CMAQ 공식 홈페이지 벤치마크를 예로 들어 ICON, BCON, MCIP, CCTM 각 모듈의 운영 과정과 단계를 자세히 설명합니다.
CMAQ 모델의 과학적 원리는 무엇입니까?
미국 EPA가 편찬한 과학 알고리즘 핸드북인 "CMAQ의 과학 알고리즘"의 주요 내용;
CMAQ의 실제 사례는 어떻게 진행되나요?
특정 지역의 실제 사례를 예로 들어 ICON, BCON, MCIP, CCTM 및 오염원 업데이트 처리 모듈의 동작 프로세스와 단계를 자세히 소개합니다.
CMAQ 모델 예측과 관련하여 연구 그룹에서 독자적으로 개발한 개선된 기술은 무엇입니까?
1. CMAQ 민감도 분석 모듈을 기반으로 한 오염원 역산 방법;
2. 에어로졸 라이더 데이터 동화 방법;
3. PM2.5, O3 및 기타 오염물질의 예측 및 보정방법
CMAQ 모드의 프로세스 분석 모듈을 실행하는 방법은 무엇입니까?
1. 프로세스 분석 모듈의 매개변수 설정
2. 프로세스 분석 모듈을 위한 입력 파일 준비
3. 실제 사례를 바탕으로 CMAQ 프로세스 분석 및 시뮬레이션을 수행합니다.
4. 시뮬레이션 결과의 현실적이고 물리적인 해석
연구 그룹이 독립적으로 개발한 기상 및 오염원 영향 평가 방법은 무엇입니까?
1. 기상 및 오염원 영향평가 방법
2. 배출원의 배출저감효과 평가방법
CMAQ 모드의 민감도 분석 모듈을 실행하는 방법은 무엇입니까?
1. 민감도 분석 모듈의 매개변수 설정
2. 민감도 분석 모듈을 위한 입력 파일 준비;
3. 실제 사례를 바탕으로 CMAQ 민감도 분석 및 시뮬레이션을 수행합니다.
4. 시뮬레이션 결과의 현실적이고 물리적인 해석
대기질 예측모델 시스템(CMAQ) 적용 및 개선 및 오염원 건물 배출 인벤토리 실용기술
【표적】:
1. 대기 질 예측 모델 시스템 (WRF-CMAQ) 개선 기술을 습득하고 관련 분야에 적용합니다.
2. 대기 배출원의 특성과 오염원 배출 목록 작성 기술을 숙지합니다.
3. 대기질 예측모델시스템(WRF-CMAQ)의 실제 사업적용 수준을 향상시킨다.
고해상도 배출 인벤토리 구축을 위한 기술적 방법 및 SMOKE 모델의 기술적 프레임워크
고해상도 배출 인벤토리 구축 및 SMOKE 설치 및 배포
SMOKE 현지사례구축 기술적 방법
중규모 기상수치모델 WRF 도입 및 기상장 시뮬레이션 개선
WRF 모드에서 실행하는 예
CMAQ 공기질 모드 소개
WRF-CMAQ 모드 벤치마크 예시 실행 중
대기질 시뮬레이션 및 예측 개선 방안
기상 및 오염원 영향 평가 방법
배출원 처리를 위한 SMOKE 모델을 기반으로 한 WRF-CMAQ 모델의 실제 운용
대기환경 분야의 지역기상-대기화학 온라인 결합모델(WRFChem) 실습
【표적】:
1. WRF-Chem 모드의 원리, 디버깅 및 작동 방법을 숙지하십시오.
2. 케이스 운영을 통한 마스터 WRF-Chem 모드 데이터 준비, 전처리 및 관련 매개변수 설정 방법
3 후처리 방법 및 시뮬레이션 결과 도출 방법 숙지(ARWPOST, NCL 등 소프트웨어 운용)
4. 사례 분석 및 운영을 통해 대기환경(PM2.5, 오존), 가시성 및 도시화에 WRF-Chem 적용을 마스터합니다.
5. 실제 프로젝트에서 직면하는 문제에 대해 학생들에게 지침을 제공합니다.
WRF-Chem 모델 적용 사례 및 이론적 근거
Linux 환경에서 소프트웨어 설치
WRF-Chem 모드 설치, 발광원 제작 소프트웨어 설치
WRF-Chem 데이터 준비(기상, 방출, 초기 경계 조건 등), 실행 사례(설명 + 실제 작동)
시뮬레이션 결과 추출, 데이터 시각화, 질의응답
기상 및 수문 결합 모델 WRF-Hydro 전처리, 운영 및 실제 적용
WRF-Hydro 모델은 WRF(WEATHER RESEARCH AND FORECASTING MODEL)( Weather Research & Forecasting Model (WRF) | Mesoscale & Microscale Meteorology Laboratory ) 의 지표 과정 부분에서 독립적으로 개발된 독립 모델 로, 대기와 수문학 . 이 모델은 FORTRAN90을 기반으로 개발되었으며 확장성이 뛰어나고 대규모 병렬성을 지원합니다. 최신 버전에는 여러 육상 수문학 프로세스가 포함되어 있으며 기본 입력 데이터 준비를 위한 친숙한 GIS 툴킷을 제공합니다. WRF-Hydro는 지표면 및 지하 흐름 생성 및 합류 과정의 오프라인 시뮬레이션을 지원할 뿐만 아니라 대기 과정과 수문학 과정의 상호 영향 및 상호 피드백 과정에 대한 온라인 커플링 시뮬레이션도 지원합니다. 지구 시스템 과학의 급속한 발전과 통합으로 인해 이 모델의 적용 전망은 매우 광범위해질 것입니다. 그러나 이 모드의 데이터 준비, 코드 컴파일, 오프라인 및 온라인 작업에는 Linux 시스템, 컴파일러, 전처리 및 후처리 등을 포함한 여러 측면이 포함되어 있어 초보자에게는 매우 복잡하고 어렵습니다.
WRF-HYDRO 모드 소개
WRF-HYDRO 모델의 개발 이력, 주요 과학적 이슈 및 주요 구성요소
WRF-HYDRO 및 국가 수자원 모델 개발
WRF-HYDRO overland flow 모형
WRF-HYDRO subsurface flow 모형
WRF-HYDRO 기본 흐름 모델
WRF-HYDRO 호수 및 저수지 모델
RF-HYDRO 모드의 프레임워크 및 컴파일
오프라인 시뮬레이션
WRF-HYDRO GIS 전처리 도구工具
WRF-HYDRO 유역 데이터 준비
지표면 모델, NOAH, NOAHMP
WRF-HYDRO 기반 데이터 준비
WRF-HYDRO 모드 성능
WRF 패턴 기본
WRF-HYDRO 오프라인 및 커플링 시뮬레이션
WRF 전처리-WPS
시뮬레이션 영역을 정의하고 지형, 토지 이용 등의 데이터를 준비합니다.
날씨 데이터 준비
수평 보간
시뮬레이션된 기상 필드
모델 수치 적분
커플링 시뮬레이션 Q&A
WRF-HYDRO 및 WRF 결합 컴파일
모델 결과 분석
국가수질모델 관련 사례 분석 및 Q&A
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WRF DA 데이터 동화 시스템 이론, 운영 및 변형, 하이브리드 동화 신방법 기술 적용
수많은 과학 연구 및 기업 인력의 데이터 동화의 이론적 기초, 응용 능력 및 연구 수준을 효과적으로 향상시키기 위해 기상학, 해양 및 대기 환경 분야의 수치 예측의 품질 및 실제 예측 수준을 향상시킵니다. 국가. 본 과목은 기상학 및 대기환경 분야 종사자의 요구에 부응하여 WRF DA 변이자료 동화 시스템을 핵심으로 하여 실제 응용에 있어 핵심적이고 어려운 문제를 해결하고 자료의 이론과 방법을 설명한다. 예를 들어, 트레이너의 이론적 수준과 실제 적용 능력을 배양하고 향상시키는 데 전념합니다.
【표적】:
1. 데이터 동화 이론을 숙지하고 이해합니다.
2. Linux 환경에서의 구성 및 적용에 익숙합니다.
3. 배경 오류 공분산 및 물리적 제약 관계의 최적화 및 업데이트를 마스터합니다.
4. 관측 운영자 구축, 동반 프로그램 개발 등 새로운 관측 데이터 동화의 핵심 기술을 습득합니다.
5. 동화 결과 분석 방법을 숙지합니다.
6. 결과 처리 및 분석을 위한 Master Bash, GRADS, NCL 및 기타 후처리 도구
7. 기상학, 환경, 생태학, 수문학 및 기타 분야의 응용 기술 확장 및 방법을 숙지합니다.
8. WRF ETKF-3DVAR DA 하이브리드 동화 시스템의 적용에 익숙합니다.
[전문가] : 대학 및 과학 연구 기관의 수치 예측 데이터 동화 분야의 수석 전문가 인 마 씨 (부교수)는 과학 연구 및 실제 적용 분야에서 풍부한 경험을 가지고 있으며 오랫동안 국가 과학 연구의 연구 및 교육에 종사해 왔습니다. 수치 예측 및 데이터 동화와 같은 프로젝트.
1. 데이터 동화의 기본 이론 및 방법
2. WRF DA의 환경요구사항, 시스템 설치, 시운전 및 운영(실제 운영)
3. 관찰자료 및 품질관리
4.1 WRF DA 동화 시스템 구성
2. 배경 오류 구성(실제 운영)
V. 1. WRF DA 변형 데이터 동화
2. WRF DA 하이브리드 동화의 새로운 방법
6. 1. 변이 동화의 단일 지점 테스트
2. 혼합동화 단일점 테스트(실습)
7. 동화분석 증가분 분석(이론 및 실습)
8. WRF DA 및 ETKF-3DVAR 하이브리드 동화 시스템의 실제 적용(실제 운영)
대기 입자상 물질의 PMF 배출원 배분 실용 기술 적용
현재 대기 미립자 오염은 우리나라의 긴급한 환경 문제가 되었습니다. 미세먼지 오염은 기후와 환경에 중요한 영향을 미칠 뿐만 아니라 특히 안개나 모래 폭풍과 같이 심하게 오염된 날씨에서 인간의 건강에 심각한 피해를 줍니다. 지역별 대기 미세먼지 오염을 효율적이고 정확하게 관리하기 위해서는 먼저 미세먼지의 근원을 이해하는 것이 필요합니다. 따라서 입자 발생원 배분은 대기 입자 오염을 해결하는 핵심 기술이 되었습니다. 대기입자 발생원 분석의 기본 이론지식과 대응기법을 보다 체계적으로 습득할 수 있도록 대기입자의 물리화학적 성질에 대한 기초지식과 대기입자 발생원을 PMF법을 통해 분석하는 기술을 습득한다.
【표적】:
1. 대기 미세먼지의 주요 발생원을 이해하고, 대기오염원 분석 방법을 숙지한다.
2. 실제 사례운영 및 사례분석을 통해 PMF 원천분석 기술방법을 숙지하고 실제 프로젝트에 적용한다.
3. PMF 소스 분석 결과의 최적화 및 오류 평가 방법을 숙지합니다.
4. 실제 업무에서 발생하는 관련 기술 문제에 대한 답변
[전문가]: 중국과학원 및 주요 대학의 선임 전문가인 Zhou 선생님(부교수)은 오랫동안 에어로졸 및 대기 입자의 근원 분석에 종사해 왔으며 풍부한 과학 연구 경험을 갖고 있으며 주관 및 참여하고 있습니다. 관련 주제와 엔지니어링 프로젝트가 많으며 깊은 기술적 배경과 전문적 배경을 가지고 있습니다.
Chapter 1 PMF 소스 분석 기술 개요 및 입력 파일 준비
1. 대기오염원 분석방법은 무엇입니까?
2. 이러한 방법의 적용 조건과 장점 및 단점은 무엇입니까?
3. 대기오염물질 및 각 성분의 주요 발생원에 대한 기초지식
대기 미립자 물질의 출처:
대기 미립자 물질의 구성:
4. PMF 소스 분석 기술 소개
5. PMF 소스 분석 소프트웨어 다운로드 및 설치
6. PMF로 입력되는 미세먼지 성분 농도 구하기
7. PMF 소스 분석 입력 파일 준비
2장 PMF 소스 분석 기술의 원리, PMF 소프트웨어의 실제 작동 및 응용 사례
1. PMF 소스분석의 기본원리
2. PMF 소스 분석 소프트웨어의 기본 동작
3. PMF 원천배분계수 선정
4. PMF 소스 분석 결과 및 의의
제3장 PMF 소스 배분 결과의 최적화 및 오류 평가
1. Fpeak 모드에서 실행
2. Fpeak 모드 작동 결과
3. 오류 평가 방법 소개
4. 오류 평가 방법의 결과
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MCM 박스 모델 모델링 방법 및 대기 O3 배출원 분석 실습 기술 적용
MCM(Master Chemical Mechanism)은 약 6700개의 유기물질과 약 17000개의 반응을 포함하고 있어 대기기상 유기물질의 화학적 과정을 자세하게 기술할 수 있어 대기과학 연구 분야에서 널리 활용되고 있다. 대기 오존 생성에 대한 기본 지식, MCM 박스 모델 구축, O3 생성 제어 전구체 판단 기술을 습득하는 것을 목표로 합니다.
1. 대기 중 O3 형성에 대한 지식 기반, MCM 및 Atchem 2의 원리, Linux 시스템 설치
1. 대기 중 O3 형성의 원리 지식에 대한 설명
2. MCM의 원리와 기본 프로세스에 대한 설명
3. Atchem 2 설명 및 다운로드 및 설치
4. 리눅스 시스템 설치
5. Atchem 2 작동에 필요한 기타 도구 A, Fortran, B, Python, C, make, cmake
2. MCM 모델링, 데이터 입력, 모델 연산 및 결과 출력 [설명 + 사례 연산]
1. MCM 박스모델 확립
1) 화학적 메커니즘 A, 팩시밀리 형식, B, RO2, C, MCM 추출
2) 모델 매개변수 설정
3) 환경 변수 A, 온도, B, 대기압, C, 상대 습도, D, 물, E, 태양 고도각, F, 경계층 높이, G, 에어로졸 표면적, H, 확산 속도, I, JFAC, J , 지붕
4) 광분해율 A, 일정한 광분해율, B, 한계 광분해율, C, 광분해율 계산, D, JFAC 계산 5) 다양한 구성 파일
2. MCM 박스 모델 실행
3. MCM 모델 운용 결과 분석 사례 : MCM 박스 모델 운용 결과 분석
3. O3 형성경로, 형성가능성 및 민감도 분석 [설명 + 사례작동]
- O3 형성 경로
사례: O3 형성에 대한 다양한 반응 경로의 기여
2. O3 민감도 분석 Ⅰ: RIR(Relative Incremental Reactivity Method)
사례: RIR 계산을 통해 O3의 주 발생원 파악
3. O3 민감도 분석 Ⅱ: EKMA 곡선 그리기
1) O3 등고선 데이터 획득
2) EKMA 곡선 그리기
사례: EKMA 곡선을 그려서 O3의 주 발생원을 판단
4. O3 생성 잠재력 사례: VOCS O3 생성 잠재력 계산