대기오염개론 - 바람장미, 스튼식, 데칸식, 혼합고

1. 바람장미 (Wind rose) = 풍화도

바람장미

 

-바람장미는 바람의 풍향별 발생빈도와 풍속을 나타냄

 

-바람장미에 기록되는 사항: 풍향, 풍속, 무풍률, 지속도

 

-주풍향 : 남서풍

 

① 바람장미 특징

- 풍향별로 관측된 바람의 발생빈도는 풍속을 16방향인 막대기형으로 표시한 기상도형

 

- 가장 빈번히 관측된 방향을 주풍(Prevailing Wind) 이라 하며, 막대의 길이를 가장 길게 표시(주풍 - 길이)

 

- 풍속은 막대기의 굵기로 표시 (풍속 - 굵기)

 

- 관측된 풍향별 발생빈도를 % 로 표시한 것을 방향량(Vector)이라고 하며, 바람장미의 중앙에 숫자로 표시하는 것은 무풍률이다.

 

- 풍속이 0.2m/s 이하일 때 정온(calm) 상태

 

- 특정지역오염물질의 대체적인 확산패턴을 예측할 수 있음

 

 

 

 

 

 

2. 고도에 따른 풍속변화

① 스튼(Sutton)의 식

 

스튼(Sutton)의 식

cf. n : 대기안정도 상수

       - 매우안정 : 0.5

       - 불안정, 중립 : 0.25

       - 매우 불안정 : 0.2

 

 

② 데칸(Deacon)의 식

 

데칸(Deacon)의 식

 

 

ex) 지상 100m 에서 풍속이 20m/s라면, 지상 15m에서의 풍속은? (단, Decaon식을 적용하고 풍속지수 값은 0.3이다)

풀이

 

Deacon공식에 주어진 조건의 값들을 대입하면 된다.

 

U2 = U1 * (H2/H1)^P

 

따라서

 

20m/s = U1 * (100m/15m)^0.3

 

U1 = 11.32m/s

 

 

 

3. 혼합고

① 최대혼합고 (Maximum Mixing Depth, MMD) 특징

- 최대혼합고(MMD)란 열부상 효과에 의한 대류에 의해 혼합층의 깊이가 결정되는 것을 말한다.

 

- 실제 지표상의 수 km 까지의 실제공기의 온도 종단도를 작성해 결정함

 

- 역전이 심할수록 최대혼합고는 작은값을 가지며 대기오염의 심화를 나타냄

(작은값을 가질수록 나쁨)

 

- 최대혼합깊이는 하루 중 밤에 가장 적고 한낮(2000~3000m)에 최대이며 계절적으로는 여름에 최대, 겨울에 최소가 된다.

(최대혼합깊이: 여름 > 겨울, 낮 > 밤)

 

- MMD가 높은 날은 대기오염이 약하고, 낮은 날은 대기오염이 심하다.

 

- 불안정한 대기의 MMD > 안정한 대기의 MMD

 

- 환기량 = 혼합층의 높이 * 풍속

 

 

ex)최대 혼합고도를 400m로 예상하여 오염농도를 4ppm 으로 추정하였는데 실제 관측된 최대 혼합고도는 250m 이었다. 실제 나타날 오염농도(ppm)는 얼마인가?

풀이

 

실제오염농도(ppm) = 예상오염농도(ppm) * (예상최대혼합고/실제최대혼합고)^3 공식에 주어진 값을 대입하여 풀면 된다. 공식을 암기할 때는 실제와 예상 최대 혼합고의 위치에 주의하여 암기를 하면 된다.

 

실제오염농도(ppm) = 예상오염농도(ppm) * (예상최대혼합고/실제최대혼합고)^3

                          = 4ppm * (400m/250m)^3

                          = 16.38ppm

 

 

 

② 라디오존데 (Radiosonde)

 : 고도에서의 온도, 기압, 습도를 측정하는 장비