Spatio-temporal variability of future wind energy over the Korean Peninsular using Climate Change Scenarios

기후변화 시나리오를 활용한 한반도 미래 풍력에너지의 시공간적 변동성 전망

The assessment of the current and future climate change-induced potential wind energy is an important issue in the planning and operations of wind farm. Here, the authors analyze spatiotemporal characteristics and variabilities of wind energy over Korean Peninsula in the near future (2006-2040) using Representative Concentration Pathway(RCP) scenarios data. In this study, National Institute of Meteorological Research (NIMR) regional climate model HadGEM3-RA based RCP 2.6 and 8.5 scenarios are analyzed. The comparison between ERA-interim and HadGEM3-RA during the period of 1981-2005 indicates that the historical simulation of HadGEM3-RA slightly overestimates (underestimates) the wind energy over the land (ocean). It also shows that interannual and intraseasonal variability of hindcast data is generally larger than those of reanalysis data. The investigation of RCP scenarios based future wind energy presents that future wind energy density will increase over the land and decrease over the ocean. The increase in the wind energy and its variability is particularly significant over the mountains and coastal areas, such as Jeju island in future global warming. More detailed analysis presents that the changes in synoptic conditions over East Asia in future decades can influence on the predicted wind energy abovementioned. It is also suggested that the uncertainty of the predicted future wind energy may increase because of the increase of interannual and intra-annual variability. In conclusion, our results can be used as a background data for devising a plan to develop and operate wind farm over the Korean Peninsula.

풍력발전단지의 신규 개발과 안정적인 운영 계획 수립을 위해 기후변화에 따른 미래 풍력에너지의 변동성 정보를 파악하는 것이 필요하다. 본 연구는 IPCC 5차 보고서에서 새롭게 도입된 대표농도경로(Representative Concentration Pathway)를 적용한 기후변화 시나리오 자료를 활용하여 2006년부터 2040년까지의 가까운 미래에 대한 풍력에너지(풍력에너지밀도와 잠재전력생산량)의 시 공간적 변동성을 분석하고자 한다. 사용된 기후변화 시나리오는 지역기후모델 HadGEM3-RA를 이용해 생산된 RCP2.6과 8.5자료이다. 시나리오 생산의 기반이 된 지역기후모델을 과거기간에 대하여 ECMWF의 ERA-interim 재분석자료와 비교분석한 결과, 지역 기후모델은 풍력에너지를 육지에서는 과소, 바다에서는 과대 모의하였다. 그리고 변동성 역시 육지에서 과소, 바다에서는 과대 모의하였다. 미래 풍력에너지는 RCP 시나리오별로 다소 차이가 나타나지만 육지에서 증가, 바다에서는 감소할 것으로 예측되었으며 고도가 높은 산지 및 해안지역에서 미래 풍력에너지의 변동성이 증가할 것으로 분석되었다. 지역별 풍력에너지밀도 분석결과 제주에서 크게 증가할 것으로 예상되었으며 변동성도 크게 증가하였다. 미래 풍력에너지의 변동은 주변 기상장의 변화와 연관 지어 해석이 가능하였으나 큰 변동성으로 인한 불확실성이 증가할 것으로 판단할 수 있다. 본 연구를 통해서 분석된 결과는 미래 에너지 수급 및 활용계획 수립에 있어 기초자료로 활용될 수 있으리라 판단한다.