• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.40-40
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• 2022

기상 데이터의 사용은 수문 모의에 있어서 필수적인 요소이다. 본 연구에서는 다양한 기상 자료를 사용하여 남한 전체를 대상으로 수문 모의를 진행하여 기상 데이터의 적합성을 판단하고자 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 그리드 기반의 기상 자료로 강수 자료와 온도자료를 사용하였으며 그 적합성을 살펴보았으며 특히 강수자료는 총 11개로 6개의 위성기반 자료 (CMORPH, MSWEP, MERRA, TRMM 및 TRMM-RT)와 5개의 재분석 기반 자료 (ERA5, JRA-55, CPC-U, NCEP-DOE 및 K-Hidra)를 살펴보았고 온도자료는 4개의 자료 (MERRA, ERA5, CPC-U 및NCEP-DOE)를 선정하여 살펴보았다. 남한 전체를 대상으로 수문 모형을 구축하기 위하여 본 연구에서는 Variable Infiltration Capacity (VIC) 모형을 사용하였으며 총 44개의 조합 (강수자료 11개 × 온도자료 4개)에 비교 결과를 토대로 서로 다른 조합의 앙상블을 생성하여 수문 모의 결과를 비교하였다. 결과적으로 온도자료는 상대적으로 그 자료마다 모의 결과의 차이가 적게 나타났지만 강수자료는 자료에 따라 수문 모의 결과에 큰 차이를 보여 그 영향력이 큰 것으로 확인하였다. 이를 통하여 본 연구에서는 기상 자료가 수문모형의 성능에 영향을 미치기 때문에 적합한 기상 자료를 선정하는 것이 수문 모델링을 진행하기 전 단계로 필수적인 과정이라는 것을 확인했다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.351-362
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• 2020

2003년 남해안에 내습한 태풍 매미에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 JMA-MSM 예보기상자료, NCEP-CFSR 재분석 기상자료, ECMWF-ERA5 재분석 기상자료, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료를 이용하여 수치모의하고, 계산된 해일고를 전국 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 시계열 자료와 비교하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 계산된 유의파고를 관측 자료와 비교하였다. 이 비교를 통해 태풍 매미에 대한 각종 기상장의 신뢰도를 평가하였다. 그 결과 JMA-MSM 기상자료가 가장 신뢰도가 높았고, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료도 상당히 우수하게 나타났다. ECMWF-ERA5 기상자료는 전반적으로 해일고나 파고의 크기가 작게 나타났으며, NCEP-CFSR 기상자료는 태풍 매미의 특정 경우에 대해 신뢰도가 가장 낮게 나타났다. 이 연구를 통하여 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권5호
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• pp.687-701
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• 2014

해빙은 일반적으로 지구기후 변화 과정을 이해할 수 있는 중요한 요인으로 인식되고 있으며, 기후변화 분석 및 예측을 위한 지구시스템 모델의 기반이 되는 중요한 인자로 대표되고 있다. 수 km 급의 작은 규모로 발생하는 해빙의 변화를 지속적으로 파악하기 위해서는 현재의 제한된 해빙자료로부터 보다 정확한 격자자료를 생산할 것이 요구된다. 본 연구에서는 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2(AMSR2)의 월간 해빙면적비(Sea Ice Concentration: SIC) 자료와 상관성이 높은 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 기반의 월간 해빙일수비율(sea ice days ratio)를 지점별 가중치로 이용하는 상세화 기법을 고안하여 10 km 공간해상도의 SIC 자료를 1 km 공간해상도로 상세화하였다. 오호츠크 해역의 분석 결과, 기존의 공간해상도 10 km 자료와 상세화한 1 km 자료에서 해빙면적은 동일하였으며, 월별 SIC 평균과 표준편차 역시 거의 동일한 값의 분포를 나타냈다. 또한 EOF 분석을 통해 기후모델의 SIC 재분석자료 및 AMSR2 상세화 전후 자료에서 공간적, 시간적 변동성의 주성분이 매우 유사한 경향을 가지는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 상세화 기법은 다른 백분율 등으로 표현되는 연속형 비율자료의 상세화에 적용 가능할 것으로 사료되며, 보다 세밀한 해상도의 SIC 자료를 제공함으로써 작은 규모로 발생하는 해빙변화 감시에 기여할 가능성을 보여준다.

• 한국지구과학회지
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• 제33권7호
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• pp.583-595
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• 2012

대기 및 해양의 대규모 환경에서 열대저기압 발생의 잠재적 빈도는 잠재생성지수(GPI; Genesis Potential Index)를 이용하여 예측할 수 있다. 본 연구에서는 18개의 CMIP5 기후모델을 이용하여 GPI의 연진동 및 경년변동성이 분석되었다. 비교를 위하여 재분석자료로부터 계산된 GPI의 연진동이 재조명되었다. 특히 CMIP5 기후모델과 재분석자료에 의한 GPI가 비교되었고, 그 차이에 대한 가능한 해석이 논의되었다. ENSO (El Nino and Southern Oscillation)는 열대 저기압 발생 및 경로에 영향을 주는 열대 기후현상이다. 잠재생성지수가 네 개의 대규모 매개변수의 함수임을 이용함으로써 열대저기압발생에 대한 역학적 해석이 제시되었다. 본 연구에서는 엘니뇨 혹은 라니냐 해에 GPI 편차를 논의하였고, 그 편차에 가장 영향을 많이 주는 인자를 찾았다. 또한 여러 대규모 인자를 활용하여 북태평양지역 열대저기압 발생에 대하여 가능한 기작을 논의하였다.

• 대기
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• 제26권4호
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• pp.523-540
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• 2016

The effects of satellite observations on large-scale atmospheric circulations in the reanalysis data are investigated by comparing the latest Japanese Meteorological Association's reanalysis data (JRA-55) and its family data, JRA-55 Conventional (JRA-55C). The latter is identical to the former except that satellite observations are excluded during the data assimilation process. Only conventional datasets are assimilated in JRA-55C. A simple comparison revealed a considerable difference in temperature and zonal wind fields in both the stratosphere and troposphere. Such differences are particularly large in the Southern Hemisphere and whole stratosphere where conventional ground-based measurements are limited. The effects of satellite observations on the zonal-mean tropospheric circulations are further examined in terms of the Hadley cell, eddy-driven jet, and mid-latitude storm tracks. In both hemispheres, JRA-55C exhibits slightly weaker and narrower Hadley cell than JRA-55. This is consistent with a weaker diabatic heating in JRA-55C. The eddy-driven jet shows a small difference in its latitudinal location only in the Southern Hemisphere. Likewise, while the Northern-Hemisphere storm tracks are quantitatively similar in the two datasets, Southern-Hemisphere storm tracks are relatively weaker in JRA-55C than in JRA-55. Their difference is comparable to the uncertainty between reanalysis datasets, indicating that satellite data assimilation could yield significant corrections in the zonal-mean circulation in the Southern Hemisphere.

• 응용통계연구
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• 제24권3호
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• pp.535-546
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• 2011

본 연구는 겨울철 남한지역 황사출현일수에 대한 이 범주 계절예측모형 개발을 목적으로 수행되었다. 최근 31년간 관측된 황사출현일수를 예측량으로 하고, 황사발원지 기상요소(지상기온, 강수량, 강설량, 지상풍속)에 대한 NCEP 재분석자료 예측치와 광역규모 기후지수들을 잠재적 예측인자로 사용하였다. 월별로 구분하여 예측모형을 개발하기 위하여 네 종류 통계모형(중회귀모형, 로지스틱 회귀모형, 의사결정나무모형, 지지벡터기계)을 각각 적용하였다. 예측모형 평가측도인 정분류율, 탐지확률, 잘못된 경고를 사용하여 모형 비교하고 예측모형을 제안하였다.

• 대한지리학회지
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• 제46권1호
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• pp.36-49
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• 2011

본 연구에서는 오호츠크해고기압이 한반도에 영향을 미치는 날과 강도의 변화를 규명하고자 하였다. 지상 일기도와 기상자료, 재분석자료 등을 분석하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 4월의 주변 육지기온이 높은 해일수록 오호츠크해고기압의 첫 출현일이 일러지는 경향이다. 최근 오호츠크해고기압의 출현일수는 감소하였으며, 그 강도는 6월 해수면온도와 주변 육지기온의 차이가 클수록 강해지는 경향이다 4 5월, 6월, 7월의 오호츠크해고기압 출현일수는 주변 육지기온이 상승할수록 증가하며, 해수면온도와 주변 육지 기온의 차이가 커질수록 강도가 강해진다. 오호츠크해고기압의 첫 출현일이 일러짐에 따라 4월과 5월의 오호츠크해고기압 출현일수는 증가하고 강도는 약해질 수 있다. 그러나 6월에는 반대의 경향이 나타날 수 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.473-478
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• 2013

본 논문에서는 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System)의 재분석 자료를 이용하여 지능형 뉴로-퍼지 알고리즘 RBFNNs(Polynomial-based Radial Basis Function Neural Networks) 기반 호우특보 판별 모델을 개발한다. 기존의 호우예측 시스템들의 예측능력은 일반적으로 기상데이터의 가공 기법의 영향을 받는다. 본 연구에서는 이를 보완하기 위하여 기상데이터의 전처리를 통한 호우예측 방법을 소개한다. 기상 데이터 전처리 기법은 KLAPS 데이터를 기반으로 지점별 변환, 누적강수량 생성, 시계열 데이터 가공, 호우특보 추출 방식에 의하여 설계된다. 최종적으로, 향후 t(t=1,2,3) 시간 후 6시간 동안 누적강수량에 대해 예측하고 호우특보를 결정하기 위한 정보를 제공한다. 또한 다항식의 형태, 규칙의 개수, 퍼지화 계수와 같은 제안된 모델의 중요 파라미터는 최적화 기법인 차분 진화(Differential Evolution; DE)를 이용하여 최적화한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1261-1272
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• 2018

북극 지역의 대기 온도는 바다 및 해빙, 대기 사이의 에너지 교환에 큰 역할을 하므로 북극 대기 온도를 정확하게 파악하는 것은 중요하다. 하지만 현장 관측 자료들은 북극 대기 온도의 공간적인 분포를 나타내는 데에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 부이(buoy) 자료와 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2(AMSR2) 위성자료를 이용하여 기계학습 기반 여름철 대기 온도 추정 모델을 구축하였다. 기계학습으로는 random forest(RF) 및 support vector machine(SVM)을 사용하였으며, AMSR2 관측 시간에 따라 하루 두 번의 대기 온도를 추정하였다. 또한 추정된 대기 온도를 유럽 중기예보센터(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)의 ERA-Interim 재분석자료의 대기 온도와 공간 분포를 비교하였다. 교차 검증 결과 두 가지 기계학습 기법 모두 0.84-0.88의 $R^2$ 및 $1.31-1.53^{\circ}C$의 RMSE를 보였다. 공간적인 분포에서 IABP 부이 관측 자료가 존재하지 않는 바렌츠해(Barents Sea), 카라해(Kara Sea) 및 배핀만(Baffin bay) 지역에서는 기계학습 모델이 ERA-Interim 대기 온도에 비하여 과소 추정하는 경향을 보였다. 본 연구는 경험적인 북극 대기 온도 추정의 가능성과 한계점을 서술하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권6호
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• pp.691-711
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• 2022

지구 대기에 영향을 주는 거의 모든 인간활동과 자연현상을 수치적으로 담아내는 지구시스템모델은 기후 위기의 시대에 활용될 가장 진보한 과학적 도구이다. 특히 우리나라 기상청이 도입한 지구시스템모델인 Unified Model (UM)은 지구 대기 연구의 과학적 도구로써 매우 활용성이 높다. 하지만 UM은 수치 적분과 자료 저장에 방대한 자원이 필요하여 개별 연구자들은 최근까지도 기상청 슈퍼컴퓨터에만 UM을 가동하는 상황이다. 외부와 차단된 기상청 슈퍼컴퓨터만을 이용하여 모델 연구를 수행하는 것은 UM을 이용한 모형 개선과 수치 실험의 원활한 수행에 있어 효율성이 떨어진다. 본 연구는 이러한 한계점을 극복할 수 있도록 개별 연구자가 보유한 고성능 병렬 컴퓨터(리눅스 클러스터) 에서 최신 버전 UM을 원활하게 설치하여 활용할 수 있도록 UM 시스템 환경 구축 과정과 UM 모델 설치 과정을 구체적으로 제시하였다. 또한 UM이 성공적으로 설치된 리눅스 클러스터 상에서 N96L85과 N48L70의 두 가지 모형 해상도에 대하여 UM 가동 성능을 평가하였다. 256코어를 사용하였을 때, 수평으로 1.875° ×1.25° (위도×경도)와 수직으로 약 85 km까지 85층 해상도를 가진 N96L85 해상도에 대한 UM의 AMIP과 CMIP 타입 한 달 적분 실험은 각각 169분과 205분이 소요되었다. 저해상도인 3.75° ×2.5° 와 70층 N48L70 해상도에 대해 AMIP 한달 적분은 252코어를 사용하여 33분이 소요되는 적분 성능을 보였다. 또한 적분을 위해 사용된 코어의 개수에 비례하여 적분 성능이 향상되었다. 성능 평가 외에 29년 간의 장기 적분을 수행하여 과거 지상 2-m 온도와 강수 강도를 ERA5 재분석자료와 비교하였고, 해상도에 따른 차이도 정성적으로 살펴보았다. 재분석자료와 비교할 때, 공간 분포가 유사하였고, 해상도와 대기-해양 접합에 따라 모의 결과에서 차이가 나타났다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터가 아닌 개별 연구자의 고성능 리눅스 클러스터 상에서도 UM이 성공적으로 구동됨을 확인하였다.