• 한국수자원학회논문집
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• 제49권4호
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• pp.327-333
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• 2016

최근 우리나라는 지구 온난화에 의한 기후 변화로 지역별 기후 변동뿐만 아니라 극한 기상 발생의 규모와 빈도가 커지고 있다. 2013년 장마 전선이 주로 중부지방에 위치하여 중부지방에서 강수일수 최고값을 기록하였으며, 남부지방은 강수일수 최저값을 기록하였다. 이러한 강우의 공간적, 시간적 집중 현상으로 호우 피해가 발생하여 치수의 중요성이 부각되고 있다. 본 연구에서는 홍수기 신속한 홍수 방재를 위하여 예측 강우 자료를 활용하고자 한다. 이를 위해 수치 예보 자료의 적용 가능성을 지상 관측 강우 및 유입량을 이용하여 분석하였다. 지상 관측 강우와 정량적 비교를 위해 상관계수, 최대 강우강도 퍼센트 오차 및 총 강우량 퍼센트 오차 등을 이용하였으며, 유입량은 상관계수, Nash-Sutcliffe 효율계수, 표준화된 RMSE를 사용하였다. 모의 결과 6시간까지의 상관계수는 0.7 이상으로 높은 상관성을 나타내었으며, Nash-Sutcliffe 효율계수는 6시간까지 양수를 나타내어 예측 강우의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권6호
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• pp.557-577
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• 2023

본 연구에서는 레이더 관측 영역 내에 강수 에코(echo)가 없는 지역을 비강수 정보라고 정의하고 자료 동화에 활용하였다. 비강수 정보는 레이더로 관측할 수 있는 최대 영역 내에서 강수에 의한 에코가 나타나지 않고 레이더에서 관측할 수 없을 정도로 약한 강수나 구름 입자가 있거나, 강수 자체가 없다는 것을 의미한다. 기존의 레이더 자료를 동화한 연구가 강수에 의한 반사도와 시선속도를 동화하여 모델 내의 강수를 만들어내는 것에 초점을 두었다면, 본 연구에서는 에코가 없다는 것도 하나의 정보로 고려하고 이를 동화함으로써 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제하였다. 비강수 정보를 자료동화에 적용시키기 위해 레이더 비강수 정보를 수상체와 상대습도로 변환하는 관측 연산자를 제시하고 이를 Weather Research and Forecasting (WRF) 모델의 자료동화 시스템인 WRF Data Assimilation system (WRFDA)에 적용하였다. 또한 비강수 정보를 효과적으로 활용하기 위한 레이더 자료의 처리 방법을 제시하였다. 비강수 정보가 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제할 수 있는지 확인하기 위해 단일 관측실험을 수행하였으며 비강수 정보가 수상체와 습도 그리고 기온을 낮춤으로써 대류가 억제될 수 있는 환경을 만들었다. 비강수 정보의 동화 효과를 실제 사례에 적용한 2013년 7월 23일 대류 사례 실험을 통해 9시간 예측을 수행하여 결과를 분석하였다. 레이더 비강수 정보를 추가로 동화한 실험이 비강수 정보를 제외한 실험보다 Fractional Skill Score (FSS)가 증가하고 False Alarm Ratio (FAR)는 감소하여 모델의 강수 예측성을 향상시켰다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권4호
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• pp.315-329
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• 2015

본 연구에서는 2005~2010년 기간 동안 영동지역의 지형성 강풍과 관련된 태백산맥 풍하측에서 관측된 기상요소들을 분석하였다. 강풍 사례는 강원지역에서 풍속이 $14ms^{-1}$ 이상인 조건을 이용하여 선정하였다. 강풍 사례는 총 15일로 나타났고, 모두 영동지역에 위치한 속초, 강릉, 동해, 그리고 태백 지역에서 발생하였다. 사례 중 태풍(세 사례) 그리고 영동지역의 대설(두 사례)과 호우(두 사례)와 관련된 7개 사례는 이 연구에서 제외하였다. 8개 강풍 사례를 분석하기 위하여 종관 일기도, 속초 고층 관측, 강릉 수직측풍, 그리고 수치모델 자료를 사용하였다. 선정된 사례는 무강수 혹은 일강수량 1mm 이하의 강수를 보였다. 종관 일기도에서 나타난 지상과 상층의 특징은 기압분포가 한반도를 중심으로 남고북저형을 보였고, 영동지역으로 온도능(warm ridge)이 위치하였다. 역전층(혹은 안정층)과 온도능은 하층 강풍대와 함께 산 정상의 약 1~3 km (925~700 hPa) 고도에 위치하였다. 또한 지역예보시스템에서 분석된 온난핵과 온도능은 산 정상 상공의 850 hPa 등압면 고도에 위치하였고, 이 고도에서 수평 온도 경도는 $0.10{\sim}0.23^{\circ}C\;km^{-1}$로 분석되었다. 이러한 분석 결과는 영동지역 강풍 예보 가이던스로 요약되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_1호
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• pp.793-806
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• 2020

이 연구에서는 중규모 기상모델인 WRF의 행성경계층 모수화 방안에 따른 PBLH의 정확도를 평가하기 위해 PBL 모수화 방안 가운데 YSU(Yonsei University), MYJ(Mellor-Yamada-Janjic), ACM2(Asymmetric Convective Model), BouLac(Bougeault-Lacarrere) PBL 방안을 대상으로 사례 기간(2014년 6월 26일~30일)에 대해 수치 실험을 수행하였다. 이동형 차량탑재 라이다 시스템(LIVE)으로 생산된 후방산란 신호를 이용하여 산출한 PBLH와 WRF의 PBL 방안별 예측장에서 산출된 PBLH를 상호 비교 분석하였다. 대체적으로 비국지 방안을 사용한 실험이 국지 방안을 사용한 경우보다 라이다 관측에 대해 더 높은 상관도를 나타냈다. 낮 시간에 대한 PBLH 차이의 표준 편차는 YSU(≈0.39 km), BouLac(≈0.45 km), ACM2(≈0.47 km), MYJ(≈0.53 km) PBL 방안 순으로 작은 값을 보였다. 사례 기간에 대한 RMSE 비교에서는 YSU PBL 방안이 가장 높은 정밀도를 가지는 것으로 나타났다. 차량에 탑재된 기상라이다는 여러 기상 조건하에서 수치모델 행성경계층 분석을 위한 가이던스(guidance)를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권4호
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• pp.237-248
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• 2014

화산재의 확산 특성을 분석하고, 침적량의 예측 가능성을 평가하기 위하여, 2011년 1월26일 분화가 시작된 일본 기리시마 화산을 대상으로 WRF와 확산모형 FLEXPART를 이용한 수치모의실험을 실시하였다. 지상 1 km 이하 대기경계층내의 화산재 확산 특성은 26일 방출된 입자의 경우 주풍을 따라 집중되는 경향을 보이지만, 27일 방출된 화산재는 큐슈남부에 발달한 고기압의 영향으로 기리시마 만까지 확산된다. 겨울철의 강한 시베리아 기단이 발달한 26일의 경우, 기리시마 화산 풍하측에 위치한 미야기 현 중앙 산악 후면의 좁은 영역에서 집중적으로 침적이 이루어진다. 또한 분화 지역 주변의 국지적인 고기압의 발달은 화산재의 수평 확산을 증대시키는 역할을 한다. 침적량의 분포는 정량적인 측면에서 실제 화산 분출에 따른 영향과 매우 유사한 경향성을 보이고, 제시한 수치모의실험은 화산재의 이동 및 침적량 예측 및 산정에 적절하다고 판단된다.

• 대기
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• 제24권3호
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• pp.343-364
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• 2014

This study presents local and synoptic conditions associated with extreme heavy snowfall events in the Yeongdong region, as well as the temporal and spatial variability of these conditions. During the last 12 years (2001~2012), 3 extreme snowfall events occurred in the Yeongdong region, which recorded daily snowfall greater than 50 cm, respectively. In these events, one of the noticeable features is the occurrence of heavy hourly snowfall greater than 10 cm. It was reported from satellite analysis that these heavy snowfall may be closely related to mesoscale convective clouds. In this paper the 3 extreme events are examined on their synoptic environments associated with the developments of mesoscale convective system using numerical model output. These 3 events all occurred in strongly forced synoptic environments where 500 and 300 hPa troughs and 500 hPa thermal troughs were evident. From the analysis of diagnostic variables, it was found in all 3 events that absolute vorticity and cold air advection were dominant in the Yeongdong region and its surrounding sea at upper levels, especially at around 500 hPa (absolute vorticity: $20{\sim}60{\times}10^{-5}s^{-1}$, cold air advection: $-10{\sim}-20^{\circ}C$ $12hr^{-1}$). Moreover, the spatial distributions of cold advection showed mostly the shape of a narrow band along the eastern coast of Korea. These features of absolute vorticity and cold advection at 500 hPa were sustained for about 10 hours before the occurrence of maximum hourly snowfall.

• 한국지구과학회지
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• 제35권5호
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• pp.342-353
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• 2014

Data for model analysis derived from the finite volume (fv) GCM (Goddard Earth Observing System Ver. 4, GEOS-4) and the Land Data Assimilation System (LDAS) have been utilized in a mesoscale model. These data are tested to provide initial conditions and lateral boundary forcings to the Purdue Mesoscale Model (PMM) for a case study of the Midwestern flood that took place from 21-23 May 1998. The simulated results with fvGCM and LDAS soil moisture and temperature data are compared with that of ECMWF reanalysis. The initial conditions of the land surface provided by fvGCM/LDAS show significant differences in both soil moisture and ground temperature when compared to ECMWF control run, which results in a much different atmospheric state in the Planetary Boundary Layer (PBL). The simulation result shows that significant changes to the forecasted weather system occur due to the surface initial conditions, especially for the precipitation and temperature over the land. In comparing precipitation, moisture budgets, and surface energy, not only do the intensity and the location of precipitation over the Midwestern U.S. coincide better when running fvGCM/LDAS, but also the temperature forecast agrees better when compared to ECMWF reanalysis data. However, the precipitation over the Rocky Mountains is too large due to the cumulus parameterization scheme used in the PMM. The RMS errors and biases of fvGCM/LDAS are smaller than the control run and show statistical significance supporting the conclusion that the use of LDAS improves the precipitation and temperature forecast in the case of the Midwestern flood. The same method can be applied to Korea and simulations will be carried out as more LDAS data becomes available.

• 대기
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• 제32권4호
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• pp.353-365
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• 2022

This paper evaluates precipitation forecast skill of Global/Regional Integrated Model system (GRIMs) over South Korea in a boreal winter from December 2013 to February 2014. Three types of precipitation are classified based on development mechanism: 1) convection type (C type), 2) low pressure type (L type), and 3) orographic type (O type), in which their frequencies are 44.4%, 25.0%, and 30.6%, respectively. It appears that the model significantly overestimates precipitation occurrence (0.1 mm d^-1) for all types of winter precipitation. Objective measured skill scores of GRIMs are comparably high for L type and O type. Except for precipitation occurrence, the model shows high predictability for L type precipitation with the most unbiased prediction. It is noted that Equitable Threat Score (ETS) is inappropriate for measuring rare events due to its high dependency on the sample size, as in the case of Critical Success Index as well. The Symmetric Extreme Dependency Score (SEDS) demonstrates less sensitivity on the number of samples. Thus, SEDS is used for the evaluation of prediction skill to supplement the limit of ETS. The evaluation via SEDS shows that the prediction skill score for L type is the highest in the range of 5.0, 10.0 mm d^-1 and the score for O type is the highest in the range of 1.0, 20.0 mm d^-1. C type has the lowest scores in overall range. The difference in precipitation forecast skill by precipitation type can be explained by the spatial distribution and intensity of precipitation in each representative case.

• 대기
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• 제33권5호
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• pp.531-548
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• 2023

We developed the Aviation Convective Index (ACI) for predicting deep convective area using the operational global Numerical Weather Prediction model of the Korea Meteorological Administration. Seasonally optimized ACI (ACI_SnOpt) was developed to consider seasonal variabilities on deep convections in Korea. Yearly optimized ACI (ACI_YrOpt) in Part 1 showed that seasonally averaged values of Area Under the ROC Curve (AUC) and True Skill Statistics (TSS) were decreased by 0.420% and 5.797%, respectively, due to the significant degradation in winter season. In Part 2, we developed new membership function (MF) and weight combination of input variables in the ACI algorithm, which were optimized in each season. Finally, the seasonally optimized ACI (ACI_SnOpt) showed better performance skills with the significant improvements in AUC and TSS by 0.983% and 25.641% respectively, compared with those from the ACI_YrOpt. To confirm the improvements in new algorithm, we also conducted two case studies in winter and spring with observed Convectively-Induced Turbulence (CIT) events from the aircraft data. In these cases, the ACI_SnOpt predicted a better spatial distribution and intensity of deep convection. Enhancements in the forecast fields from the ACI_YrOpt to ACI_SnOpt in the selected cases explained well the changes in overall performance skills of the probability of detection for both "yes" and "no" occurrences of deep convection during 1-yr period of the data. These results imply that the ACI forecast should be optimized seasonally to take into account the variabilities in the background conditions for deep convections in Korea.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권3호
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• pp.275-288
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• 2006

본 연구에서는 GDAPS(T213) 중기 기상 수치예보 자료를 활용한 ESP (Ensemble Streamflow Prediction) 기법을 개발하여 미래에 발생할 수 있는 댐 유입량의 중장기적 확률예측을 위해 초과 확률구간별 댐 유입량을 예측하고 RPSS 검증기법으로 예측결과의 정확도를 분석하였다. 개발된 ESP시스템을 적용한 결과 일단위 개념의 확률예보는 높은 불확실성을 내포할 수 있고, 중장기 확률예보에 초점을 맞추어 1, 3, 7일 등의 예측시간 해상도에 대한 ESP정확도의 민감도를 분석한 결과 예측시간 해상도 간격이 증가할수록 예측결과의 불확실성이 감소하면서 그 정확도가 전반적으로 증가함을 살펴볼 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 GDAPS 자료를 활용한 1주 단위의 한달(28일)예보를 수행한 ESP 결과는 각 초과 확률구간 분포의 적절한 증가 및 감소로 인하여 그 시간적 변동성이 안정적으로 예측되고 예측결과의 불확실성을 감소시킬 수 있어 그 활용가치가 높은 것으로 나타났다. 이러한 관점에서 본 연구의 ESP 시스템은 중장기적 측면에서 GDAPS 자료의 활용가치를 높일 수 있고, 기존 ESP 결과보다 향상된 정확도로 댐 유입량을 예측할 수 있으므로 실시간 댐 유입량 예측에 적용한다면 수자원 관리 차원에서 유용한 수단이 될 수 있을 것이다.