연구보고서
- 저자
- 예측기술과 이윤영, 김해정, 신선희, 전종안, 함수련, 김가영, 정여민
- 작성일
- 2021.12.29
- 조회
- 361
- 요약
- 목차
평문 초록
이 과제는 계절내 시간 규모에 대한 현업 예측 평가와 모형 특성 진단을 통해 동아시아 지역 맞춤의 기상청 기후예측시스템 개선 방향 제시를 목적으로 기획되었다.
보다 종합적인 현업 예측 평가를 위해, 2020년 과제에서 개발된 현업 주평균 예측 통합 평가 프레임(CREDYT: Comprehensive and Relative Evaluating weekly mean DYnamical forecasT)을 고도화하고, 이를 적용해 2020년 52주 주평균 예측의 상대적 성능과 역학 특성 분석을 완료하였다. CREDYT 고도화를 위해 첫째, 기존 S2S 5개 모형에 NMME/SubX 프로젝트 참여 모형 4개를 추가하여 다중 모형간 성능 비교의 안정성을 꾀하였고, 둘째, CREDYT 평가 정보 공유를 위한 온라인 시스템을 구축하였으며, 마지막으로 북극 해빙 관련 요소, 기후 지수 추가 등 컨텐츠 확장을 통한 CREDYT 평가프레임의 완성도를 높였다. 고도화된 CREDYT 프레임의 2020년 예측으로의 적용을 통해, 북극 해빙 계절 사이클의 시·공간적 오차, 해빙 감소 추세 과대모의 등을 확인하였다. 과거 재현 자료 검증에서 나타난 범열대 변동패턴, 빙권-성층권, 극-중위도 역학적 커플링 오차는 KMA-GloSea5의 동아시아 지역 기후 재현성 개선을 위해 수권/빙권 컴포넌트 모델 개선뿐만 아니라 지구 시스템간 결합 특성에 대한 면밀한 검토가 필요함을 제시한다.
UKMO-GloSea5와 GloSea6의 버전 비교를 통해 동아시아 여름 몬순 강수 모의 특성 및 개선 메커니즘이 분석되었다. GloSea6에서는 GloSea5에 비해 아시아 지역 여름 강수 및 하층 순환장 뿐만 아니라 열대 해양 변동성이 개선된다. 열대 해양 변동성 개선이 중앙 태평양 강제력에 의해 야기되는 북서태평양고기압 (WNPSH) 변동성 개선에 영향을 주고, 이와 관련된 하층 순환장의 개선이 아시아 여름 몬순 강수 예측에 기여함을 제시하였다. 반면 GloSea6는 동아시아 제트의 공간 패턴 및 강도, 경년변동의 예측성을 오히려 감소시키며, ENSO와 관련된 인도-태평양 워커 순환의 상층 편차장의 오차를 여전히 만들어내었다. 동아시아 강수 예측력 향상에 있어 동아시아 제트를 포함한 상층 순환장 개선을 위한 노력이 필요한 것으로 판단된다. 한편, KMA-GloSea5의 강수 오차 개선을 위한 물리 모수화 방안을 제시하기 위해, 강수에 영향을 미치는 모수화 과정인 미세구름물리 모수화, 적운 모수화, 구름-복사 과정, 구름모수화의 주요 계수들을 조사하여 동아시아 여름철 강수의 계절내 예측성능의 개선 효과를 제시하였다. 이를 통해 기후예측모델의 동아시아 여름철 강수 예측에 유의한 계수는 적운모수화와 운량 모수화임을 밝혔으며, 실제로 GloSea6에 포함된 과정인 적운모수화의 계수 적용은 GloSea6 개선의 큰 원인으로 판단되었다. 구름모수화 과정의 계수도 동아시아 강수 개선에 크게 영향을 줄 수 있으며, 향후 GloSea6의 특성을 파악한 후 앙상블 추가 등으로 적절히 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
대기와 해양 모형 각각의 초기 조건 간에 균형을 맞추는 결합초기화 기법을 기상청 현업 장기예보 운영에 적용한 뒤 과학적인 측면에서의 효과와 기술적인 측면에서의 능률성을 검토하였다. 기상청 현업 모델에서 나타나는 열대 강수의 기본적인 오차 특성과 열대-동아시아 대기 순환에 관한 예측성에 대해 진단함으로써 결합초기화 예측이 기상청 현업 장기예보의 정확도를 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 또한, 결합초기화 기법이 주로 한랭 건조한 지역에서 토양온도의 오차를 개선시키는 결과를 확인하였고, 이로부터 장기예보의 예측성을 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 결합초기화 기법을 현업에 적용할 시 제기될 수 있는 기술적인 이슈들과 적절한 해결 방안들도 제시하였다.