Jang, Suhyung;Hwang, Manha;Hur, Youngteck;Kavvas, M. Levent
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2015.05a
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pp.229-229
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2015
Downscaling is a fundamental procedure in the assessment of the future climate change impact at regional and watershed scales. Hence, it is important to investigate the spatial variability of the climate conditions that are constructed by various downscaling methods in order to assess whether each method can model the climate conditions at various spatial scales properly. This study introduces a fundamental research from Jang and Kavvas(2015) that precipitation variability from a popular statistical downscaling method (BCSD) and a dynamical downscaling method (MM5) that is based on the NCAR/NCEP reanalysis data for a historical period and on the CCSM3 GCM A1B emission scenario simulations for a projection period, is investigated by means of some spatial characteristics: a) the normalized standard deviation (NSD), and b) the precipitation change over Northern California region. From the results of this study it is found that the BCSD method has limitations in projecting future precipitation values since the BCSD-projected precipitation, being based on the interpolated change factors from GCM projected precipitation, does not consider the interactions between GCM outputs and local geomorphological characteristics such as orographic effects and land use/cover patterns. As such, it is not clear whether the popular BCSD method is suitable for the assessment of the impact of future climate change at regional, watershed and local scales as the future climate will evolve in time and space as a nonlinear system with land-atmosphere feedbacks. However, it is noted that in this study only the BCSD procedure for the statistical downscaling method has been investigated, and the results by other statistical downscaling methods might be different.
Statistical downscaled surface temperature datasets by employing the cyclostationary empirical orthogonal function (CSEOF) analysis and multiple linear regression method are examined. For evaluating the efficiency of this statistical downscaling method, monthly surface temperature of the ECMWF has been downscaled into monthly temperature having a fine spatial scale of ~20km over the Korean peninsula for the 1973-2000 period. Monthly surface temperature of the ECHOG has also been downscaled into the same spatial scale data for the same period. Comparisons of temperatures between two datasets over the Korean peninsula show that annual mean temperature of the ECMWF is about $2^{\circ}C$ higher than that of the ECHOG. After applying to the statistical downscaling method, the difference of two annual mean temperatures reduces less than $1^{\circ}C$ and their spatial patterns become even close to each other. Future downscaled data shows that annual temperatures in the A1B scenario will increase by $3.5^{\circ}C$ by the late 21st century. The downscaled data are influenced by the ECHOG as well as observation data which includes effects of complicated topography and the heat island.
Kim, Seong-Won;Kyoung, Min-Soo;Kwon, Hyun-Han;Kim, Hyung-Soo
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2009.05a
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pp.112-115
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2009
The research of climate change impact in hydrometeorology often relies on climate change information. In this paper, neural networks models such as support vector machine neural networks model (SVM-NNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM) are proposed statistical downscaling of the monthly precipitation. The input nodes of neural networks models consist of the atmospheric meteorology and the atmospheric pressure data for 2 grid points including $127.5^{\circ}E/35^{\circ}N$ and $125^{\circ}E/35^{\circ}N$, which produced the best results from the previous study. The output node of neural networks models consist of the monthly precipitation data for Seoul station. For the performances of the neural networks models, they are composed of training and test performances, respectively. From this research, we evaluate the impact of SVM-NNM and MLP-NNM performances for the downscaling of the monthly precipitation data. We should, therefore, construct the credible monthly precipitation data for Seoul station using statistical downscaling method. The proposed methods can be applied to future climate prediction/projection using the various climate change scenarios such as GCMs and RCMs.
Kim, Seong-Won;Kyoung, Min-Soo;Kim, Byung-Sik;Kim, Hyung-Soo
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2009.05a
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pp.125-128
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2009
The research of climate change impact in hydrometeorology often relies on climate change information. In this paper, neural networks models such as generalized regression neural networks model (GRNNM) and multilayer perceptron neural networks model (MLP-NNM) are proposed statistical downscaling of the daily precipitation. The input nodes of neural networks models consist of the atmospheric meteorology and the atmospheric pressure data for 4 grid points including $127.5^{\circ}E/37.5^{\circ}N$, $127.5^{\circ}E/35^{\circ}N$, $125^{\circ}E/37.5^{\circ}N$ and $125^{\circ}E/35^{\circ}N$, respectively. The output node of neural networks models consist of the daily precipitation data for Seoul station. For the performances of the neural networks models, they are composed of training and test performances, respectively. From this research, we evaluate the impact of GRNNM and MLP-NNM performances for the downscaling of the daily precipitation data. We should, therefore, construct the credible daily precipitation data for Seoul station using statistical downscaling method. The proposed methods can be applied to future climate prediction/projection using the various climate change scenarios such as GCMs and RCMs.
Recently, climate change around the world due to global warming has became an important issue and damages by climate change have a bad effect on human life. Changes of Sea Surface Temperature(SST) is associated with natural disaster such as Typhoon and El Nino. So we predicted daily future SST using Statistical Downscaling Method and CGCM 3.1 A1B scenario. 9 points of around Korea peninsular were selected to predict future SST and built up a regression model using Multiple Linear Regression. CGCM 3.1 was simulated with regression model, and that comparing Probability Density Function, Box-Plot, and statistical data to evaluate suitability of regression models, it was validated that regression models were built up properly.
A statistical downscaling methodology has been developed to investigate future daily wind speeds over South Korea. This methodology includes calibration of the statistical downscaling model by using large-scale atmospheric variables encompassing NCEP/NCAR reanalysis data, validation of the model for the calibration period, and estimation of the future wind speed based on the general circulation model (GCM) outputs of scenario A1B of the CGCM3. Based on the scenario A1B of the CGCM3 model, the potential impacts of climate change on the daily surface wind speed is relatively small (+/- 1m/s) in South Korea.
International conference on construction engineering and project management
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2015.10a
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pp.738-739
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2015
The main objective of this study, "Spatial Downscaling of Precipitation from GCMs for Assessing Climate Change over Han River and Imjin River Watersheds", is to carry out over Han River and Imjin River watersheds. To this end, a statistical regression method with MOS (Model Output Statistics) corrections at every downscaling step was developed and applied for downscaling the spatially-coarse Global Climate Model Projections (GCMPs) from CCSM3 and CSIRO with respect to precipitation into 0.1 degree (about 11 km) spatial grid over study regions. The spatially archived hydro-climate data sets such as Willmott, GsMap and APHRODITE datasets were used for MOS corrections by means of monthly climatology between observations and downscaled values. Precipitation values downscaled in this study were validated against ground observations and then future climate simulation results on precipitation were evaluated for the projections.
A statistical downscaling method was adopted in order to establish the high-resolution wave prediction system in the East Sea coastal area. This system used forecast data from the Global Wave Watch (GWW) model, and the East Sea and Busan Coastal Wave Watch (CWW) model operated by the Korea Meteorological Administration (KMA). We used the CWW forecast data until three days and the GWW forecast data from three to seven days to implement the statistical downscaling method (inverse distance weight interpolation and conditional merge). The two-dimensional and station wave heights as well as sea surface wind speed from the high-resolution coastal prediction system were verified with statistical analysis, using an initial analysis field and oceanic observation with buoys carried out by the KMA and the Korea Hydrographic and Oceanographic Agency (KHOA). Similar to the predictive performance of the GWW and the CWW data, the system has a high predictive performance at the initial stages that decreased gradually with forecast time. As a result, during the entire prediction period, the correlation coefficient and root mean square error of the predicted wave heights improved from 0.46 and 0.34 m to 0.6 and 0.28 m before and after applying the statistical downscaling method.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.65
no.1
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pp.1-13
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2023
Various techniques for bias correction and statistical downscaling have been developed to overcome the limitations related to the spatial and temporal resolution and error of climate change scenario data required in various applied research fields including agriculture and water resources. In this study, the characteristics of three different statistical dowscaling methods (i.e., SQM, SDQDM, and BCSA) provided by AIMS were summarized, and climate change scenarios produced by applying each method were comparatively evaluated. In order to compare the average rainfall characteristics of the past period, an index representing the average rainfall characteristics was used, and the reproducibility of extreme weather conditions was evaluated through the abnormal climate-related index. The reproducibility comparison of spatial distribution and variability was compared through variogram and pattern identification of spatial distribution using the average value of the index of the past period. For temporal reproducibility comparison, the raw data and each detailing technique were compared using the transition probability. The results of the study are presented by quantitatively evaluating the strengths and weaknesses of each method. Through comparison of statistical techniques, we expect that the strengths and weaknesses of each detailing technique can be represented, and the most appropriate statistical detailing technique can be advised for the relevant research.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2012.05a
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pp.124-124
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2012
기후변화가 수자원에 미치는 영향을 예측하는 데에 널리 사용되는 GCMs (General Circulation Models)는 모의 결과의 시 공간적 해상도가 낮기 때문에 상세화 (Downscaling) 기법을 거쳐 수문 모형에 적용된다. 상세화 기법은 크게 역학적 상세화 (Dynamical downscaling)와 통계적 상세화 (Statistical downscaling)로 구분되며, 종류가 매우 다양하고 각각의 모의 능력에 차이가 있으므로 적절한 기법을 선택할 필요가 있다. 본 연구의 목적은 통계적 상세화 기법 중 인공신경망과 LARS-WG 모형을 활용하여 CGCM3.1 T63의 모의 결과를 상세화하고, 두 모형의 모의 결과를 비교하는 데에 있다. 인공신경망은 비선형함수에 의한 전이함수 모형인 반면 LARS-WG는 추계학적 기상 발생기 모형으로, 각 모형을 이용해 CGCM3.1 T63의 강수량 및 평균기온 모의 결과를 서울 지역에 대해 공간적으로 상세화하였다. 모형의 검 보정은 1971년부터 2000년까지 30년 동안의 서울 관측소 일 기상 자료와 CGCM3.1 T63 (20C3M 시나리오) 모의 결과를 이용하여 수행하였다. 각 기법의 비교 및 평가는 2001년부터 2011년까지 11년 동안의 일 기상 자료와 CGCM3.1 T63 (IPCC SRES A1B 시나리오) 모의 결과를 이용하였다. 분석 결과, 인공신경망 모형은 입력 자료의 형태에 따라 모의 결과가 크게 달라지는 특성을 보였으며, LARS-WG 모형은 강수량을 실제보다 과소 추정하는 경향을 보였다. 본 연구에서는 강수량과 평균기온만을 대상으로 하였으나, 추후에 다른 기상인자를 고려함으로써 모형의 적용성을 보다 종합적으로 판단할 수 있을 것이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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