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한국지구과학회> 한국지구과학회지> 보성 표준기상관측소자료를 활용한 국지예보모델 대기경계층 유형 비교 연구

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보성 표준기상관측소자료를 활용한 국지예보모델 대기경계층 유형 비교 연구

A Comparative Study of the Atmospheric Boundary Layer Type in the Local Data Assimilation and Prediction System using the Data of Boseong Standard Weather Observatory

황성은 ( Sung Eun Hwang ) , 김병택 ( Byeong-taek Kim ) , 이영태 ( Young Tae Lee ) , 신승숙 ( Seung Sook Shin ) , 김기훈 ( Ki Hoon Kim )
  • : 한국지구과학회
  • : 한국지구과학회지 42권5호
  • : 연속간행물
  • : 2021년 10월
  • : 504-513(10pages)
한국지구과학회지

DOI


목차

서 론
대기경계층 유형 분류 방법과 유형별 특성 분석
관측자료 기반 대기 경계층 유형분류 결과
관측자료 기반과 수치모델의 대기경계층 유형 분류 결과 및 사례 비교
결 론
사 사
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대한민국 기상청에서 사용하고 있는 UM (Unified Model, UM) 모델의 국지예측시스템(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS)은 수치모델 모의 시 대기경계층 유형에 따라 물리과정을 다르게 계산하기 때문에 이 과정을 검증하는 것은 모델의 정확도 향상에 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치모델의 대기경계층 유형을 관측자료를 기반으로 검증하였다. 관측자료를 기반으로 대기경계층 유형을 분류하기 위해서 보성 표준기상관측소에서 수행한 여름철 집중관측자료(라디오존데, 플럭스관측장비, 도플러 라이다, 운고계)를 활용하였으며, 2019년 6월 18일 부터 8월 17일 까지 61일 동안에 총 201회의 관측자료를 분석하였다. 또한 관측자료와 수치모델 결과가 다른 경우를 보면, 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 2유형으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 1유형으로 분류된 사례가 53회로 가장 많이 나타났다. 그 다음으로는 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 5유형과 6유형으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 3유형으로 분류된 사례가 많이 나타났다(각각 24회, 15회). 관측결과와 수치모델 모의 결과가 일치하지 않은 사례는 모두 층적운 접합 여부 및 적운 모의 등 수치모델의 구름물리 부분의 모의 성능에 기인하여 발생한 것이라고 분석된다. 따라서, 대기경계층 유형 분류의 구름물리과정의 모의 정확도를 개선하면 수치모델 성능이 향상 될 것으로 판단된다.
Different physical processes, according to the atmospheric boundary layer types, were used in the Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) of the Unified Model (UM) used by the Korea Meteorological Administration (KMA). Therefore, it is important to verify the atmospheric boundary layer types in the numerical model to improve the accuracy of the models performance. In this study, the atmospheric boundary layer types were verified using observational data. To classify the atmospheric boundary layer types, summer intensive observation data from radiosonde, flux observation instruments, Doppler wind Light Detection and Ranging(LIDAR) and ceilometer were used. A total number of 201 observation data points were analyzed over the course 61 days from June 18 to August 17, 2019. The most frequent types of differences between LDAPS and observed data were type 1 in LDAPS and type 2 in observed(each 53 times). And type 3 difference was observed in LDAPS and type 5 and 6 were observed 24 and 15 times, respectively. It was because of the simulation performance of the Cloud Physics such as that associated with the simulation of decoupled stratocumulus and cumulus cloud. Therefore, to improve the numerical model, cloud physics aspects should be considered in the atmospheric boundary layer type classification.

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42권6호(2021년 12월) 수록논문
최근 권호 논문
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1Multivariable Integrated Evaluation of GloSea5 Ocean Hindcasting

저자 : Hyomee Lee , Byung-kwon Moon , Han-kyoung Kim , Jieun Wie , Hyo Jin Park , Pil-hun Chang , Johan Lee , Yoonjae Kim

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 605-622 (18 pages)

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Seasonal forecasting has numerous socioeconomic benefits because it can be used for disaster mitigation. Therefore, it is necessary to diagnose and improve the seasonal forecast model. Moreover, the model performance is partly related to the ocean model. This study evaluated the hindcast performance in the upper ocean of the Global Seasonal Forecasting System version 5-Global Couple Configuration 2 (GloSea5-GC2) using a multivariable integrated evaluation method. The normalized potential temperature, salinity, zonal and meridional currents, and sea surface height anomalies were evaluated. Model performance was affected by the target month and was found to be better in the Pacific than in the Atlantic. An increase in lead time led to a decrease in overall model performance, along with decreases in interannual variability, pattern similarity, and root mean square vector deviation. Improving the performance for ocean currents is a more critical than enhancing the performance for other evaluated variables. The tropical Pacific showed the best accuracy in the surface layer, but a spring predictability barrier was present. At the depth of 301 m, the north Pacific and tropical Atlantic exhibited the best and worst accuracies, respectively. These findings provide fundamental evidence for the ocean forecasting performance of GloSea5.

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2초분광 원격탐사 기반 위험·유해물질 톨루엔 탐지

저자 : 박재진 ( Jae-jin Park ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , Pierre-yves Foucher , 김태성 ( Tae-sung Kim ) , 이문진 ( Moonjin Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 623-631 (9 pages)

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국내외 해상 위험·유해물질(HNS, Hazardous and Noxious Substances) 물동량 증가와 함께 HNS 유출 사고가 빈번히 발생하고 있다. HNS는 전 세계적으로 약 6,000여 종으로 대부분 유독한 성질을 가지므로 이러한 유출 사고 발생은 해양 생태계 파괴를 비롯하여 폭발 및 화재 등으로 인한 인명 및 재산피해를 유발한다. 따라서 해상 HNS 유출 사고를 대비하여 파장에 따른 HNS 분광 라이브러리 구축 및 탐지 알고리즘을 개발해야 한다. 본 연구에서는 프랑스 현지에서 지상 HNS 유출 실험을 진행하였다. 초분광센서 관측을 통해 파장에 따른 톨루엔 라이브러리 스펙트럼을 구축하였으며, 분광혼합 알고리즘을 활용하여 초분광 HNS를 탐지하였다. 전처리 과정으로 주성분 분석을 적용하여 노이즈 제거 및 차원 압축을 수행하였으며, N-FINDR 기법을 통해 영상을 대표하는 톨루엔과 해수의 엔드멤버 스펙트럼을 추출하였다. 스펙트럼 기반의 톨루엔 및 해수의 점유비율을 계산함으로써 모든 픽셀의 HNS 탐지 정확도를 확률로 제시하였다. 최대 탐지 정확도를 가지는 점유비율 선정을 위해 418.15 nm 파장의 복사도 영상과 비교하였으며, 그 결과 약 42%의 비율에서 99% 이상의 정확도를 나타내었다. 해상 HNS 유출은 높은 위험성으로 인해 사람이 쉽게 접근할 수 없는 한계를 지닌다. 본 HNS 실험과정 및 탐지 결과는 초분광 원격탐사에 기반한 HNS 오염 해역 추정에 도움이 될 것이다.


The increased transport of marine hazardous and noxious substances (HNS) has resulted in frequent HNS spill accidents domestically and internationally. There are about 6,000 species of HNS internationally, and most of them have toxic properties. When an accidental HNS spill occurs, it can destroys the marine ecosystem and can damage life and property due to explosion and fire. Constructing a spectral library of HNS according to wavelength and developing a detection algorithm would help prepare for accidents. In this study, a ground HNS spill experiment was conducted in France. The toluene spectrum was determined through hyperspectral sensor measurements. HNS present in the hyperspectral images were detected by applying the spectral mixture algorithm. Preprocessing principal component analysis (PCA) removed noise and performed dimensional compression. The endmember spectra of toluene and seawater were extracted through the N-FINDR technique. By calculating the abundance fraction of toluene and seawater based on the spectrum, the detection accuracy of HNS in all pixels was presented as a probability. The probability was compared with radiance images at a wavelength of 418.15 nm to select abundance fractions with maximum detection accuracy. The accuracy exceeded 99% at a ratio of approximately 42%. Response to marine spills of HNS are presently impeded by the restricted access to the site because of high risk of exposure to toxic compounds. The present experimental and detection results could help estimate the area of contamination with HNS based on hyperspectral remote sensing.

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3한반도 주변해역 일별 위성 해수면온도 합성장 스펙트럼 특성

저자 : 우혜진 ( Hye-jin Woo ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 이준수 ( Joon-soo Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 632-645 (14 pages)

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위성 해수면온도 합성장은 수치예보모델의 입력 자료 및 지구온난화와 기후 변화 연구에 활용되는 중요한 자료이다. 본 연구에서는 2007년부터 2018년까지 6종류의 위성 해수면온도 합성장 자료를 수집하여 한반도 주변 해역에서 각 해수면온도 합성장 자료의 공간 분포 특성을 분석하였다. 기상청 해양기상부이 실측 수온 자료와 해수면온도 합성장 자료의 시계열을 비교하고 오차의 최대값 및 최대값이 나타나는 시기를 분석하였다. 황해 연안에 위치한 덕적도와 칠발도 부이에서 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 차는 1년주기 또는 반년주기의 높은 변동성을 보였다. 포항 부이에서는 강한 용승에 의해 냉수대가 발생한 2013년 여름철에 높은 수온 차가 나타났다. 해수면온도 자료의 시계열을 활용하여 스펙트럼 분석을 수행한 결과, 일별 위성 해수면온도 합성장은 약 1개월 이상의 주기에서는 실측 자료와 유사한 스펙트럼 에너지를 보였다. 반면 위성 해수면온도 합성장과 실측 수온의 스펙트럼 에너지의 차는 시간 주파수가 증가할수록 증가하는 경향을 보였다. 이는 위성 해수면온도 합성장 자료가 연안 부근 수온의 시간적 변동성을 적절하게 표현하지 못하였을 가능성을 시사한다. 위성 해수면온도 영상의 해양 전선은 공간 구조와 강도의 측면에서 위성 해수면 온도 합성장 자료 간 차이점을 보였다. 해수면온도 합성장에서 표현되는 공간 규모 또한 공간 스펙트럼 분석을 통해 조사하였다. 그 결과 고해상도 해수면온도 합성 영상이 저해상도 해수면온도 영상보다 상대적으로 중규모 해양 현상의 공간 구조를 더 잘 표현하였다. 따라서 실제 중규모 해양 현상을 보다 구체적으로 표현할 수 있는 위성 해수면온도 합성장 생산을 위한 고도의 기술 개발이 필요하다.


Satellite sea surface temperature (SST) composites provide important data for numerical forecasting models and for research on global warming and climate change. In this study, six types of representative SST composite database were collected from 2007 to 2018 and the characteristics of spatial structures of SSTs were analyzed in seas around the Korean Peninsula. The SST composite data were compared with time series of in-situ measurements from ocean meteorological buoys of the Korea Meteorological Administration by analyzing the maximum value of the errors and its occurrence time at each buoy station. High differences between the SST data and in-situ measurements were detected in the western coastal stations, in particular Deokjeokdo and Chilbaldo, with a dominant annual or semi-annual cycle. In Pohang buoy, a high SST difference was observed in the summer of 2013, when cold water appeared in the surface layer due to strong upwelling. As a result of spectrum analysis of the time series SST data, daily satellite SSTs showed similar spectral energy from in-situ measurements at periods longer than one month approximately. On the other hand, the difference of spectral energy between the satellite SSTs and in-situ temperature tended to magnify as the temporal frequency increased. This suggests a possibility that satellite SST composite data may not adequately express the temporal variability of SST in the near-coastal area. The fronts from satellite SST images revealed the differences among the SST databases in terms of spatial structure and magnitude of the oceanic fronts. The spatial scale expressed by the SST composite field was investigated through spatial spectral analysis. As a result, the high-resolution SST composite images expressed the spatial structures of mesoscale ocean phenomena better than other low-resolution SST images. Therefore, in order to express the actual mesoscale ocean phenomenon in more detail, it is necessary to develop more advanced techniques for producing the SST composites.

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4이란 자그로스 습곡대의 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템에 대한 고찰

저자 : 우주환 ( Juhwan Woo ) , 이철우 ( Chul Woo Rhee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 646-661 (16 pages)

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자그로스 습곡대는 신생대 시기에 아라비아 판과 유라시아 판이 충돌하며 형성되었다. 이 습곡대는 터키에서 호르므즈 지역까지 북서-남동 방향으로 2,000 km 이어진 산맥을 이룬다. 전세계 석유의 약 8%가 자그로스 산맥(충상단층)의 전면부에 발달한 습곡으로 이루어진 배사구조에 집적되어 있다. 지금까지 알려진 자그로스 지역의 5개 석유시스템 가운데 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 원시 자원량이 가장 많다. 백악기 중기-마이오세 초기 석유 시스템의 근원암은 Kazhdumi층과 Pabdeh층으로 석유 생성 이상으로 숙성되었으며, 저류암은 Bangestan층군(Sarvak, Ilam 층)과 Asmari층이며, 덮개암은 증발잔류암층인 Gachsaran층과 셰일 층인 Gurpi층이다. Bangestan층군과 Asmari층에 트랩되어 있는 원유는 90%이상이 Kazhdumi층에서 기원하였고 그 외 나머지 원유는 Pabdeh층에서 기원하였다. 데즈풀만 지역에서 고각의 배사구조를 이루고 있는 Asmari, Sarvak, Khami층은 이미 많은 부분이 탐사된 반면 좀더 깊은 곳에 위치한 퇴적층과 저각의 소규모 배사구조는 아직 탐사되지 않았다. 그러므로 이 지역의 개발 잠재력은 자그로스 습곡대 석유시스템의 이해를 필요로 한다.


The Zagros fold-thrust belt formed from the collision of the Arabian and Eurasian plates during Cenozoic periods and extends for 2,000 km, from Turkey to the Hormuz Strait, in the northeast-southwest direction. Anticline traps in the front of the Zagros thrust fold hold approximately 8% of the world's petroleum reserves. Middle Cretaceous to Early Miocene petroleum systems of the belt have the largest original oil in place (OOIP). The oil is expelled from Kazhdumi and Pabdeh source rocks, and accumulated in the Asmari and Bangestan (including Sarvak and Ilam formations) reservoir rocks covered by the evaporitic Gachsaran and the marly Gurpi formations. The hydrocarbons trapped in the Asmari and Sarvak reservoirs are mainly charged (more than 90%) by the Kazhdumi Formation whereas the rest are charged by the Pabdeh Formation. In the Dezful Embayment, all the large high-relief anticlines have been drilled into, except in the Asmari, Sarvak and Khami formations, where a few anticlines of smaller size and deeper strata remain unexplored. Therefore, the exploration potential of these regions strengthens our understanding of the Zagros foldthrust belt's petroleum system.

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53D 사진측량법을 이용한 여수 사도 공룡발자국 화석산지 조사 및 교육자료 활용방안

저자 : 조혜민 ( Hyemin Jo ) , 홍민선 ( Minsun Hong ) , 손종주 ( Jongju Son ) , 이현영 ( Hyun-yeong Lee ) , 박경범 ( Kyeong-beom Park ) , 정종윤 ( Jongyun Jung ) , 허민 ( Min Huh )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 662-676 (15 pages)

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여수 사도 공룡발자국 화석지는 많은 수의 공룡발자국 화석과 함께 공룡의 집단행동에 대한 연구로 잘 알려진 지역이다. 또한 다양한 종류의 지질유산 및 지형유산이 분포하고 있어 지질관광과 지질교육의 장으로 주목받고 있다. 그러나 지리적 위치에 따른 접근성, 조차에 의한 시간적 제약, 지속적인 풍화 및 훼손에 의해 학생들의 교육을 위한 야외조사는 매우 제한적으로만 이루어지고 있다. 따라서 이번 연구는 최근 다양한 분야에서 이용되고 있는 사진측량법을 이용하여 사도의 공룡발자국 화석들의 3D 모델과 이미지를 생성한 후 이를 통해 과거에 확인하지 못한 화석에 대한 세부적인 정보를 확인함과 동시에 이를 교육자료로 활용 할 수 있는 방안에 대하여 제안하고자 한다. 획득한 3D 이미지를 통해 확인한 결과 기존에 육안이나 사진으로 확인하지 못하였던 일부 발자국 화석들의 존재를 확인할 수 있었고 기존에 발견된 화석이라도 사진이나 해석 드로잉으로 표현하지 못하였던 세부를 이미지로 나타낼 수 있었다. 또한 발자국 화석의 3D 모델은 향후 반영구적인 데이터로 보존할 수 있어 여러 형태로의 활용과 보존이 가능하다. 이번 연구에서는 사진측량법으로 얻어진 3D 모델을 활용하여 3D 프린팅 및 가상야외조사에 활용할 모바일 증강현실 콘텐츠를 구현하였으며 향후 3D 모델이 필요한 다양한 교육 콘텐츠 분야에서 사진측량법을 활용할 수 있을 것으로 보인다.


The Yeosu Sado dinosaur tracksite is well known for many dinosaur tracks and research on the gregarious behavior of dinosaurs. In addition, various geological and geographical heritage sites are distributed on Sado Island. However, educational field trips for students are very limited due to accessibility according to its geological location, time constraints due to tides, and continuous weathering and damage. Therefore, this study aims to generate 3D models and images of dinosaur tracks using the photogrammetric method, which has recently been used in various fields, and then discuss the possibility of using them as paleontological research and educational contents. As a result of checking the obtained 3D images and models, it was possible to confirm the existence of footprints that were not previously discovered or could not represent details by naked eyes or photos. Even previously discovered tracks could possibly present details using 3D images that could not be expressed by photos or interpretive drawings. In addition, the 3D model of dinosaur tracks can be preserved as semi-permanent data, enabling various forms of utilization and preservation. Here we apply 3D printing and mobile augmented reality content using photogrammetric 3D models for a virtual field trip, and these models acquired by photogrammetry can be used in various educational content fields that require 3D models.

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6로스해 Iselin Bank에서 규조를 이용한 고해양 환경변화 해석

저자 : 박영숙 ( Young-suk Bak ) , 김성한 ( Sunghan Kim ) , 이재일 ( Jae Il Lee ) , 유규철 ( Kyu-cheul Yoo ) , 이민경 ( Min Kyung Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 677-687 (11 pages)

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로스해의 Iselin Bank 인근에서 채취한 RS15-GC41코어로부터 규조를 분석한 결과 총 24속 35종의 규조를 감정하였으며, 규조 개체수 농도는 0.2-28.6×106/g 범위에 해당하였다. 규조 군집 조성에 의해 4개의 규조 군집대를 설정하였으며 규조 군집의 변화는 거의 10만년을 주기로 변화 하였다. Marine Isotope Stages 1-11 시기에 RS15-GC41이 퇴적되는 동안 간빙기(Interglacial)에는 open ocean을 지시하는 Rhizosolenia styliformis, Fragilariopsis kerguelensis와 Thalassionema nitzschioides등이 풍부하게 산출되며, 빙기(Glacial)에는 sea-ice종인 Actinocyclus actinocyclus의 산출이 풍부하게 나타난다. MIS 7, 9와 11의 간빙기 동안 MIS 1, 3과 5 시기보다 sea-ice의 분포가 더 넓고 지속 기간이 더 오래 계속되었음을 알 수 있다. Paralia sulcata는 이 시기(MIS 7, 9와 11) 동안 해류에 의한 ice-rafted debris의 유입과 함께 연안지역으로부터 재이동 되었음을 뒷받침 해 준다.


In this study, we analyzed diatoms from core RS15-GC41 collected in Iselin Bank, Ross Sea. A total of 24 genera and 35 species of diatoms are identified, and the having valve abundance of diatoms varies from 0.2 to 28.6×106/g. Four diatom assemblage zones are established by the vertical distribution of diatoms, and changed with a cycle of 100 kyrs. RS15-GC41 were deposited over the last 400 kyrs (corresponding to Marine Isotope Stages 1-11). The open-water species Fragilariopsis kerguelensis, Rhizosolenia styliformis, and Thalassionema nitzschioides abundantly occurred in interglacial periods. Whereas, Actinocyclus actinochilus abundantly dominant during the glacial periods. The distribution of these diatoms indicated, it can be seen that the sea-ice extent was larger and lasted longer during MIS 7, 9, and 11 than that of MIS 1, 3, and 5. Moreover, Paralia sulcata was abundantly predominant in MIS 7, 9, and 11; this finding suggests likely indicating that P. sulcata was transported from the coastal/inner shelf area to the study site, during accumulated in the sediments, reworked with the influx of ice-rafted debris by the currents

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72020년 9월 23일 서천 화구 폭발 관측 연구

저자 : 제일영 ( Il-young Che ) , 김인호 ( Inho Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 688-699 (12 pages)

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2020년 9월 23일 새벽 1시 39분경 전국 여러 곳에서 목격된 서천 화구는 대기권에 진입 후 두 차례 폭발했음이 전천 카메라 영상에 확인되었으며, 충격파는 한반도 서남부 지역 지진 및 인프라사운드 관측소에 기록되었다. 17개 관측소에서 측정된 화구 지진파 및 음파의 도달 시간 정보와 베이지안에 기초한 격자탐색법으로 화구 발생 위치를 추정하였다. 위치결정에는 대기권 바람 분포에 따른 음파 속도 변화를 반영하여 계산 결과의 신뢰도를 높였다. 화구 발생 위치는 36.050°N, 126.855°E, 고도 35 km로 전천 카메라 영상에서 관측된 두번째 화구 위치와 유사하였다. 서해 상공에서 한반도 내륙으로 입사하며 발생한 두 차례의 폭발이 근거리 인프라사운드 관측소에서 확인되었다. 또한 서천 화구 폭발 충격음은 장거리를 전파하여 최대 ~266 km에 위치하는 관측소에서도 기록되었으며 파형 모델링이 관측 결과를 뒷받침하였다. 인프라사운드 5개 관측소에서 측정된 두번째 화구 폭발 신호의 평균 주기는 ~0.4 s이며, 주기-폭발 에너지 관계식을 적용했을 때 서천 화구의 폭발 에너지는 약 0.3 ton TNT 폭발에 상응한다.


On September 23, 2020, at 1:39 a.m., a bright fireball above Seocheon was observed across the country. Two fireball explosions were identified in the images of the All-Sky Camera (ASC), and the shock waves were recorded at seismic and infrasound stations in the southwestern Korean Peninsula. The location of the explosion was estimated by a Bayesian-based location method using the arrival times of the fireball-associated seismic and infrasound signals at 17 stations. Realistic azimuth- and rang-dependent propagation speeds of sound waves were incorporated into the location method to increase the reliability of the results. The location of the sound source was found to be 36.050°N, 126.855°E at an altitude of 35 km, which was close to the location of the second fireball explosion. The two explosions were identified as sequential infrasound arrivals at local infrasound stations. Simulations of waveforms for long ranges explain the detection results at distant infrasound stations, up to ~266 km from the sound source. The dominant period of the signals recorded at five infrasound stations is about 0.4 s. A period-energy relation suggests the explosion energy was equivalent to ~0.3 ton of TNT.

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8천문 현상을 포함하는 예술 작품에 대한 중학생의 탐색 분석

저자 : 최하늘 ( Haneul Choi ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 700-716 (17 pages)

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본 연구는 현대 과학 교육의 탐구 활동에서 관찰 또는 탐색의 역할이 강조되고 있는 것과 과학 탐구 소재 확장의 필요성에 의해 진행되었다. 이에 본 연구는 예술 작품을 활용한 탐구 프로그램을 개발, 적용하여 귀추 과정 중 학습자들의 탐색 특징을 자세히 분석했다. 동양화, 서양화, 신화, 관현악, 전통 가옥을 소재로 한 '미술관으로 간 과학자' 프로그램이 개발되었으며, 방과 후 과학 교실에 다니는 중학생 5명이 참여했다. 연구 결과, 작품 속 주목할 만한 현상을 탐색한 학습자들은 탐색 특징에 따라 크게 세 유형으로 나뉘었다. 과학 개념에 쉽게 연결할 수 있는 내용을 관찰, 기술한 학습자가 있는 반면, 과학 개념과 상대적으로 거리가 먼 일상적 요소를 주로 관찰한 학습자도 있었다. 자신들의 주관적 평가와 의견을 바탕으로 작품을 탐색한 학습자도 있었는데 이들은 자신의 감상 의견을 중심으로 작품을 탐색하는 특징을 보였다. 연구의 결론 및 시사점으로 탐구 활동에서 시각적으로 관찰할 수 없는 소재의 비적합성, 학습자들의 선지식이 탐색 활동에 미치는 영향, 지구과학 탐구 소재의 확장 가능성 등을 제시했다. 본 연구는 천문학을 중심으로 한 귀추 탐구에서 학습자들의 탐색 특징을 살펴봄으로써 다양한 내용과 방법의 지구과학 학습을 제시하고, 특히 귀추가 천문 학습에 적절히 활용될 수 있는 가능성을 제시한다.


This study is based on the importance of observation or exploration in contemporary scientific inquiry and the need to expand the learning materials of science inquiry. It aims to analyze students' characteristics of exploration in abduction by developing and applying an educational program using art materials. For this study, a program named “Scientist going to the museum” utilizing artistic materials such as Oriental and Western paintings, mythology, orchestral suite, and traditional houses, was developed and five middle school students participated. Students who found and explored interesting phenomena in the work were divided into three main groups depending on the characteristics of the exploration activity. Some students observed and described elements that could be connected to scientific concepts, while others mainly explored everyday elements that were relatively unrelated to such concepts. Moreover, another type of students explored the works based on their subjective evaluations. This study shows that learning materials that cannot be visually explored are not suitable for abductive activities that students' prior knowledge has a significant impact on their exploration, and that educational materials for earth science inquiry could be expanded. This study also provides an example of learning materials and methods, and that abduction may be utilized for learning astronomy.

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9초·중·고등학생들의 극지에 대한 인식

저자 : 정수임 ( Sueim Chung ) , 최하늘 ( Haneul Choi ) , 김민지 ( Minjee Kim ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 717-733 (17 pages)

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이 연구는 극지 연구의 중요성을 확산하고자, 극지 소양 교육 방향을 설정하는 기초 자료를 제공하기 위해 수행되었다. 초·중·고등학생들의 극지 인식을 극지 정보 획득 현황, 극지에 대한 인상, 극지 문제 인식 측면에서 조사했다. 초·중·고 9개교 학생 975명이 선택형과 서답형이 포함된 16문항에 대한 설문 조사에 참여했다. 연구 결과, 학생들은 시청각 매체를 중심으로 한 극지 경험이 많았고, 학교 교육에서 극지에 대한 학습 경험이 상대적으로 적었다. 극지에 대한 인상은 지구 온난화로 빙하가 녹으면서 위기에 처한 북극곰과 같은 이미지가 대부분이었다. 학생들은 시청각 매체에서 본 장면을 정서와 결합하면서 이미지를 형성했다. 극지 문제 인식 측면에서 학생들은 공통적으로 생물과 자연 환경, 기후 변화에 관심이 많았지만, 학교급 및 진로 희망에 따라 관심 분야가 달랐다. 학생들은 극지 문제를 해결하는 주체로서 과학자의 위상을 높게 평가했으며, 극지 문제에 대해 실용적 가치보다는 세계 시민적 가치를 우선했다. 이상의 결과를 바탕으로 학교 교육과정에서 극지 내용 수용 및 체계화, 극지 과학자와 교육자의 협력에 의한 차별화된 학습 경험 마련, 여러 교과에 생성력 있는 빅아이디어 중심의 극지 소양 설정, 지구계 중심의 학습 접근법, 후속 연구의 방향 설정, 다양한 가치를 수용하는 과학 교육의 필요성 등을 시사점으로 제시했다.


This study is aimed to provide basic data to set the direction of polar literacy education and to raise awareness of the importance of polar research. Elementary, middle, and high school students' perception of the polar region was examined in terms of current status of polar information, impression regarding polar regions, and awareness of related issues. The study included 975 students from nine elementary, middle, and high schools, who responded to 16 questions, including close-ended and open-ended items. The results suggest that students had more experiences regarding the polar region on audiovisual media, but relatively limited learning experiences in school education. The impression they had of the polar region was confined to the monotonous image of a polar bear in crisis, following the melting of the glacier due to global warming. The students formed powerful images by combining scenes they saw in audiovisual media with emotions. In terms of recognizing problems in the polar region, the students were generally interested in creatures, natural environment, and climate change, but their interests varied depending on their school level and their own career path. The students highly valued the scientist's status as agents to address the problems facing the region, and gave priority to global citizenship values rather than practical standards. Based on the results, we suggest the following: introducing and systematizing content focusing on the polar region in the school curriculum, providing a differentiated learning experience through cooperation between scientists and educators, establishing polar literacy based on concepts that are relevant to various subjects, earth system-centered learning approach, setting the direction for follow-up studies and the need for science education that incorporates diverse values.

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10초·중등학교 교사들의 극지 소양

저자 : 정수임 ( Sueim Chung ) , 최하늘 ( Haneul Choi ) , 김민지 ( Minjee Kim ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 6호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 734-751 (18 pages)

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이 연구는 극지 소양 교육을 학교 교육과정에 반영하기 위한 기초 자료를 마련하고자 수행되었다. 교육과정을 현장에서 구현하는 교사들이 지닌 극지 인식과 교수 경험, 극지 관련 인지적·정의적 특성을 조사했다. 대도시 및 중소도시 10개교의 초·중·고등학교 교사 56명을 대상으로 극지 관련 인식, 교수 현황, 극지 지식, 극지와 기후 변화에 대한 신념 및 태도를 포함한 설문을 실시했다. 그 결과, 교사들은 극지 정보에 대한 효능감은 낮은 편이나, 극지와 기후 변화 문제 해결에 있어 교육자의 위상을 긍정적으로 평가하고 있으며 세계 시민적 가치를 실용적 목적보다 우선했다. 학교에서 극지와 기후 변화 문제를 교수한 경험은 교과와 비교과에 걸쳐 다양했지만, 완성된 형태의 교수-학습 자료를 제공받기 원하는 등 교수 개발에 있어 수동적인 면모를 보였다. 인지적 측면에서 교사들은 극지 변화와 기후가 영향을 주고받는 작동 원리와 과정에 대해 다소 모호한 이해를 드러냈다. 정의적 측면에서 대부분 교사들은 학교급을 초월해서 극지 관련 문제에 대한 신념과 태도에서 높은 경향이 나타났지만, 행동 선택은 근소하게 낮았다. 이상의 결과를 바탕으로 극지 소양을 증진시키기 위한 기회 및 자료 제공, 가치 및 태도 형성을 위한 다양한 맥락의 교육 소재 발굴, 극지 연구 자료를 활용한 교육 자료 개발, 학생과 교사를 포함한 극지 지식에 대한 오개념 파악, 초등 교사의 극지 소양 강화, 정의적 태도와 가치관 함양 등의 시사점을 제안했다.


The purpose of this study is to prepare basic data to reflect polar literacy education in the school curriculum. The perception about the polar regions, teaching experience, and polar-related cognitive and affective characteristics of teachers were investigated. The survey was conducted among 56 elementary, middle, and high school teachers from schools from 10 major cities and surrounding regions, based on their perceptions of the polar region, current teaching status, polar knowledge, and beliefs and attitudes toward polar region and climate change. Results showed that although teachers' polar information efficacy was low, they positively evaluated the status of educators in resolving polar and climate change problems, and prioritized global citizenship values over practical purposes. The experience of teaching polar region and climate change issues at schools varied across subjects and non-subjects, but showed a passive aspect in teaching development, such as wanting to be provided with consolidated learning materials. On the cognitive aspect, teachers revealed an ambiguous understanding of the mechanisms and processes by which polar change and climate influence each other. On the affective aspect, most teachers showed strong beliefs and attitudes for polar-related issues beyond the school level, but their behavior choices were relatively lower. Based on the results, we propose the following as recommendations: providing opportunities and materials to promote polar knowledge, discovering educational materials in various contexts to form values and attitudes, developing educational materials from polar research materials, identifying misconceptions about polar knowledge among students and teachers, strengthening elementary school teachers' polar literacy, and cultivating positive attitudes and values toward polar issues.

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12020년 3월 18일-20일 영동지역 강풍 사례 연구

저자 : 안보영 ( Bo-yeong Ahn ) , 김유준 ( Yoo-jun Kim ) , 김백조 ( Baek-jo Kim ) , 이용희 ( Yong-hee Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 479-495 (17 pages)

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본 연구는 2020년 3월 18일부터 20일까지 영동지역에 강풍이 발생했던 사례(남고북저형, 대류권계면 접힘에 의해 급격하게 발달하는 저기압)의 종관 및 열역학적/운동학적특성을 조사하기 위해 AWS 관측 자료, 종관 일기도, ECMWF 재분석 자료, 레윈존데, 윈드프로파일러 자료를 이용하였다. 분석결과, 사례 기간 영동지역 5개소에서 관측된 최대 순간 풍속은 20 m s-1 이상으로 나타났으며 대관령(27.7 m s-1)에서 가장 강하게 나타났다. 종관분석에서는 남고북저형의 기압배치와 함께 영동지역으로 등압선의 모양이 사인(sin)파 형태를 보이며 강한 기압경도력에 의해 강풍이 발달하다가 3월 19일부터는 한반도 북부지역에서 하루 내에 19 hPa 이상의 기압 하강과 함께 발달하는 저기압에 의해 지속적인 강풍이 발달했다. 북강릉 단열선도에서 역전층의 고도는 하층 강풍대와 함께 산 정상의 약 1-3 km 고도에 위치하였고, 레윈존데 및 수직 측풍 장비(윈드프로파일러)의 연직 바람장 분석 결과와 일치함을 확인할 수 있었다. 특히 열역학적 및 운동학적 연직 분석에서, 하층에서 온위의 연직 경도에 의한 강한 바람과 대류권계면 접힘에 의한 위치 소용돌이도의 발달이 영동지역 강풍 발생에 큰 역할을 한 것으로 사료된다.

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2라디오존데 고층관측자료를 활용한 한반도 남해안 지역의 2019년도 여름철 대기 안정도 특성 분석

저자 : 신승숙 ( Seungsook Shin ) , 황성은 ( Sung-eun Hwang ) , 이영태 ( Young-tae Lee ) , 김병택 ( Byung-taek Kim ) , 김기훈 ( Ki-hoon Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 496-503 (8 pages)

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한반도 남해안 지역의 여름철 대기 안정도 특성을 분석함으로써, 한반도 특성에 맞는 강수 예측을 위한 대기 안정도 지수의 정량적인 임계값을 도출하고자 하였다. 보성 표준기상관측소에서 관측한 2019년도 여름철 라디오존데 집중관측자료를 분석에 사용하였으며, 총 관측자료는 243개 이다. 강수 유무 및 중규모 대기 현상에 대한 대기 안정도를 분석하기 위해서, 대류가용잠재에너지(Convective Available Potential Energy, CAPE)와 폭풍지수(Storm Relative Helicity, SRH)를 비교하였으며 특히 SRH 분석은 고도 별로 총 4개의 층으로(0-1, 0-3, 0-6, 0-10 km) 세분화하였다. 강수 유무에 따른 분석은 강수가 없는 경우, 강수발생 전 12시간, 강수 발생 시로 구분하여 수행하였다. 그 결과, 2019년도 보성에서 발생한 여름철 강수 예측에는 CAPE 보다 SRH가 더 적합하며 0-6 km SRH가 약한 토네이도가 발생 가능한 기준과 같은 150 ㎡ s-2 이상일 경우 강수가 발생한 것으로 분석 된다. 또한, 장마와 태풍 기간의 대기 안정도를 분석한 결과를 보면, 일반적으로 SRH는 대기 깊이가 두꺼워 질수록 값이 커지는 데 반해서 0-10 km SRH 평균값보다 0-6 km 의 SRH 값이 더 크게 나타났다. 따라서, 2019년도 보성에서 발생한 태풍에 의한 강수를 판별하는 데는 0-6 km 의 SRH 값이 더 효과적이라고 할 수 있다.

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3보성 표준기상관측소자료를 활용한 국지예보모델 대기경계층 유형 비교 연구

저자 : 황성은 ( Sung Eun Hwang ) , 김병택 ( Byeong-taek Kim ) , 이영태 ( Young Tae Lee ) , 신승숙 ( Seung Sook Shin ) , 김기훈 ( Ki Hoon Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 504-513 (10 pages)

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대한민국 기상청에서 사용하고 있는 UM (Unified Model, UM) 모델의 국지예측시스템(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS)은 수치모델 모의 시 대기경계층 유형에 따라 물리과정을 다르게 계산하기 때문에 이 과정을 검증하는 것은 모델의 정확도 향상에 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치모델의 대기경계층 유형을 관측자료를 기반으로 검증하였다. 관측자료를 기반으로 대기경계층 유형을 분류하기 위해서 보성 표준기상관측소에서 수행한 여름철 집중관측자료(라디오존데, 플럭스관측장비, 도플러 라이다, 운고계)를 활용하였으며, 2019년 6월 18일 부터 8월 17일 까지 61일 동안에 총 201회의 관측자료를 분석하였다. 또한 관측자료와 수치모델 결과가 다른 경우를 보면, 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 2유형으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 1유형으로 분류된 사례가 53회로 가장 많이 나타났다. 그 다음으로는 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 5유형과 6유형으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 3유형으로 분류된 사례가 많이 나타났다(각각 24회, 15회). 관측결과와 수치모델 모의 결과가 일치하지 않은 사례는 모두 층적운 접합 여부 및 적운 모의 등 수치모델의 구름물리 부분의 모의 성능에 기인하여 발생한 것이라고 분석된다. 따라서, 대기경계층 유형 분류의 구름물리과정의 모의 정확도를 개선하면 수치모델 성능이 향상 될 것으로 판단된다.

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4고창 지점의 강수량계 설치 환경에 따른 겨울철 강수량 관측 특성 분석

저자 : 김병택 ( Byeong Taek Kim ) , 황성은 ( Sung Eun Hwang ) , 이영태 ( Young Tae Lee ) , 신승숙 ( Seung Sook Shin ) , 김기훈 ( Ki Hoon Kim )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 514-523 (10 pages)

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고창 표준기상관측소(Gochang Standard Weather Observatory, GSWO)에서 3년간(2014-2016년) 관측한 겨울철 강수량 자료를 사용하여 겨울철 관측환경에 따른 강수량 관측 특성을 분석하였다. 이를 위해, 설치환경이 다른 강수량계 4종인 NS(No Shield), SA(Single Alter), DFIR(Double Fence Intercomparison Reference), PG(Pit Gauge)를 사용하여, DFIR을 기준으로 누적 강수량 차이, 강수 유형별 특성, 풍속 변화에 따른 수집효율을 분석하였다. 강수 유형은 고창 종관기상관측장비(Automated Synoptic Observing System, ASOS)의 기온 관측 자료를 사용하여 강우, 혼합 강수, 강설로 분류하여 분석하였다. 겨울철 누적 강수량은 SA, NS, PG 순으로 DFIR과 유사하게 나타났으며, 통계 분석 결과에서는 SA가 DFIR과 가장 유사한 결과를 보였다. 결과적으로, 겨울철 강수량 관측에서는 SA가 기준 강수량계와 가장 유사하게 관측되었으며, PG는 겨울철 관측에 적합하지 않은 것으로 분석된다.

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5인공위성 고도계와 이어도 해양과학기지 관측 자료를 활용한 유의파고 극값 추정 기법 비교

저자 : 우혜진 ( Hye-jin Woo ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 변도성 ( Do-seung Byun ) , 정광영 ( Kwang-yeong Jeong ) , 이은일 ( Eun-il Lee )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 524-535 (12 pages)

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급격한 기후 변화와 해양 온난화에 의해 지난 수십 년 동안 파고의 변동성이 증가하였다. 상위 1% (또는 5%) 파고와 같은 극한 파고는 국지적인 해역 뿐만 아니라 전 지구 대양에서도 평균 파고에 비해 현저하게 증가하였다. 1991년부터 인공위성 고도계를 활용하여 유의파고를 지속적으로 관측하고 있으며 통계적 기법을 기반으로 100년 빈도 유의파고를 추정하기에 비교적 충분한 자료가 축적되었다. 이어도 해양과학기지에서 유의파고 극값을 추정하기 위하여 2005년부터 2016년까지 위성 고도계 자료를 활용하였다. 대표적인 극값 분석 방법인 Initial distribution Method (IDM)와 Peak over Threshold (PoT)를 위성 도고계 유의파고 관측 자료에 적용하고 이어도 해양과학기지에서 관측된 실측 자료와 비교하였다. 이어도 해양과학기 관측 자료에 IDM과 PoT 기법을 적용하여 추정된 100년 빈도 유의파고는 각각 8.17 m와 14.11 m이며, 인공위성 고도계 관측 자료를 활용하였을 때는 각각 9.21 m와 16.49 m이었다. 관측 최대값과의 비교 분석에서 IDM을 활용한 분석은 유의파고 극값을 과소추정 하는 경향을 보였다. 이는 IDM 보다 PoT 기법이 유의파고의 극값을 적절하게 추정하고 있음을 의미한다. PoT 기법의 우수성은 높은 유의파고가 발생하는 태풍의 영향을 받는 이어도 해양과학기지 실측 자료를 활용한 결과에서도 증명되었다. 또한 PoT 기법으로 추정된 유의파고 극값의 안정성은 고도계 자료의 감소에 따라 저하될 수 있음을 확인하였다. 인공위성 고도계 자료를 활용하여 유의파고 극값 추정시 발생할 수 있는 한계점과 인공위성 자료를 검증할 수 있는 자료로써 이어도 해양과학기지 관측 자료의 중요성에 대하여 논의하였다.

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6한반도 연안해역에서 인공위성 산란계(MetOp-A/B ASCAT) 해상풍 검증

저자 : 곽병대 ( Byeong-dae Kwak ) , 박경애 ( Kyung-ae Park ) , 우혜진 ( Hye-jin Woo ) , 김희영 ( Hee-young Kim ) , 홍성은 ( Sung-eun Hong ) , 손은하 ( Eun-ha Sohn )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 536-555 (20 pages)

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해상풍은 해양의 표층 해류 및 순환, 혼합층, 열속의 변화를 주도하며 해양-대기 상호작용을 이해할 수 있는 중요한 변수이다. 인공위성의 발달에 따라 산란계 관측 자료를 기반으로 산출한 해상풍은 여러 목적으로 광범위하게 사용되어 왔다. 한반도 연안과 같은 복잡한 해양 환경에서 산란계 관측 해상풍은 해양 및 대기 현상 이해에 중요한 요소이다. 따라서 위성 해상풍의 정확도 검증 결과가 다양한 활용을 위하여 중요하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 대표적인 산란계인 MetOp-A/B (METeorological OPerational satellite-A/B)에 탑재된 ASCAT (Advanced SCATterometer) 해상풍 자료를 한반도 주변의 16개 지점에서 2020년 1월부터 12월까지 실측된 해양기상부이 해상풍 자료와 비교하여 해상풍의 정확도를 검증하였다. 해수면으로부터 4-5 m 고도에서 관측된 부이 바람은 LKB (Liu-Katsaros-Businger) 모델을 활용하여 10 m의 중립 바람으로 변환하였다. 일치점 생산 과정 결과 MetOp-A와 MetOp-B에 대하여 5,544개와 10,051개의 일치점을 만들었다. 각 위성 해상풍 풍속의 평균제곱근오차는 1.36 m s-1와 1.28 m s-1, 편차는 0.44 m s-1와 0.65 m s-1로 나타났다. 산란계의 풍향은 MetOp-A와 MetOp-B에서 각각 -8.03°와 -6.97°의 음의 편차와 32.46°와 36.06°의 평균제곱근오차를 보였다. 이러한 오차들은 해양-대기 경계층 내의 성층과 역학과 관련된 것으로 추정된다. 한반도 주변 해역에서 산란계 해상풍은 특히 풍속이 약한 구간에서 실측 풍속보다 과대추정되었다. 또한 연안으로부터의 거리가 가까워질수록 오차가 증폭되는 특성이 나타났다. 본 연구 결과는 산란계 해상풍 자료를 이용하는 해양-대기 상호작용 및 태풍 연구와 같은 한반도 연안 해역의 예측 모델 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

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7Characterization of Groundwater Chemistry and Fluoride in Groundwater Quality Monitoring Network of Korea

저자 : Jiwon Han

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 556-570 (15 pages)

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This study presents the data analysis results of groundwater chemistry and the occurrence of fluoride in groundwater obtained from the groundwater quality monitoring network of Korea. The groundwater data were collected from the National Groundwater Information Center and censored for erratic values and charge balance (±10%). From the geochemical graphs and various ionic ratios, it was observed that the Ca-HCO3 type was predominant in Korean groundwater. In addition, water-rock interaction was identified as a key chemical process controlling groundwater chemistry, while precipitation and evaporation were found to be less important. According to a non-parametric trend test, at p=0.05, the concentration of fluoride in groundwater did not increase significantly and only 4.3% of the total groundwater exceeded the Korean drinking water standard of 1.5 mg/L. However, student t-tests revealed that the fluoride concentrations were closely associated with the lithologies of tuff, granite porphyry, and metamorphic rocks showing distinctively high levels. This study enhances our understanding of groundwater chemical composition and major controlling factors of fluoride occurrence and distribution in Korean groundwater.

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8야외 지질 답사에서 중학생들의 암석 관찰 특성

저자 : 강현지 ( Hyeonji Kang ) , 신동희 ( Donghee Shin )

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 571-587 (17 pages)

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본 연구는 귀추가 적용된 야외 지질 답사에서 중학생들의 관찰을 통한 문제 인식과 단서 포착 과정을 조사했다. 이를 위해 진단 평가, 야외 지질 답사, 답사 정리 순서로 진행되는 8회에 걸친 프로그램을 개발하여 중학교 1학년 학생 6명에게 적용했다. 야외 지질 답사는 2회로 자료 제공, 관찰, 규칙 생성, 가설 생성, 최종 가설 발표 순서로 진행됐다. 연구 자료로 야외 지질 답사 수업 녹음 및 녹화 자료, 학생 활동지 등이 수집되어 질적으로 분석됐다. 분석 결과, 야외 지질 답사 수행에서 세 가지 관찰 양상이 나타났다. 첫째, 관찰한 후 단서로 활용한 경우, 둘째, 관찰한 후 단서로 활용하지 않은 경우, 셋째, 관찰하지 못해 단서로 활용하지 않은 경우 등이다. 각각은 단서의 지질학적 중요도, 주목도, 단서의 종류, 관찰 특징(주목도 요소), 단서 활용 내용, 단서 버림 이유 등으로 구분할 수 있다. 이러한 결과를 종합해 각 양상에 해당하는 교육적 적용 방안을 모색하여 제시했다.

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9Self-Study Journey from a Novice to an Expert for Computational Thinking Practices

저자 : James Green , Young-shin Park

발행기관 : 한국지구과학회 간행물 : 한국지구과학회지 42권 5호 발행 연도 : 2021 페이지 : pp. 588-603 (16 pages)

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This study details a researcher's self-study journey in advancing from a computational thinking (CT) novice to an expert. The researcher went through a four-stage process, with a preliminary literature review preceding the four stages. From the literature review, the computational thinking analysis (CT_AT) tool was developed for use in stage one to analyze science, technology, engineering, art, and mathematic (STEAM) modules. Although no discernable patterns were found in analyzing the five science and five engineering-based modules, the analysis revealed which CT practices were missing or weakly exposed. In stage two activities were suggested to promote these missing or weakly exposed practices. Stage three required the researcher to develop his own STEAM module from the viewpoint of exposing students to CT. The fourth stage was to validate the CT_AT through interviews with pre-service and in-service teachers. These interviews led to changes in the CT_AT tool and, as a result, the researcher produced a guidebook that could be used by teachers in their own CT studies. This guidebook can be used by teachers to develop and become competent in CT skills.

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