동아시아 영역의 고해상도 한국형지역모델을 위한 하이브리드 연직좌표계 최적화 연구
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2021
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Korean
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110-110(1쪽)
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기상청은 2020년 4월부터 우리나라 독자기술을 토대로 개발된 한국형수치예보모델(KIM)을 현업운영하고 있다. KIM의 수평해상도는 약 12km로써 전지구 영역에서 단기 부터 예측 10일까지의 중기예보 지원을 수행하고 있다. 또한 한반도 영역에서 초단기예측모델(KLAPS)이 실황에서부터 초단기 예보를 지원하고 있다. 이에 따라 위험기상 현상에 대한 이음새 없는 예측정보 생산을 위해 중기예보와 초단기예보 구간의 불연속을 보완하기 위한 지역규모 단기예보모델의 개발 필요성이 제기되었다. 따라서 기상청에서는 한반도 국지 위험기상에 신속하고 능동적인 대응을 위해 동아시아 영역의 고해상도 한국형지역예보모델의 개발을 추진 중이다. 본 연구에서는 한국형 지역모델 개발에 필요한 고해상도 지역 규준모델을 구축하여 예측 성능을 분석하고 개선 방향을 도출하기 위한 연구수행 결과를 제시하고자 한다. 지역 규준모델은 수평해상도 3km의 고해상도로 동아시아 영역에 대하여 72시간 예측을 수행하도록 구축하였으며 2020년 7월부터 시험운영을 시작하였다. 지역 규준모델의 초기장과 경계장은 KIM 모델의 예측장을 사용하고 물리과정 또한 KIM 모델의 물리과정과 동일하게 설정하여 한국형전지구예측모델과 연계성을 강화하였다.
본 연구에서는 지역 규준모델의 예측 성능 향상을 위한 역학적인 방법으로 연직좌표계를 최적화하는 실험을 수행하였다. 수치모델의 연직좌표계로 전통적으로 사용되는 지형고도를 따르는 좌표계는 등압면 좌표계의 지형고도가 높은 하층의 격자를 계산하지 못하는 문제가 해결되지만 거짓 연직속도 등의 수치 잡음이 발생하여 수치모델 예측 성능에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 따라서 지형고도 좌표계와 등압면 좌표계를 융합하여 각 좌표계의 단점을 보완하는 하이브리드 연직좌표계가 고안되었다. 지역 규준모델의 동아시아 예측 영역을 고려하여 하이브리드 연직좌표계 최적화 실험을 수행하고 등압면 전환 고도에 따른 예측 성능을 파악하였다. 하이브리드 연직좌표계의 등압면 전환 고도를 최적화하였을 때, 시험운영 모델과 비교하여 3시간 누적 강수예측 임계성공지수(ETS)가 향상되고 상층의 예측오차(RMSE) 및 500 hPa 지위고도의 수치잡음이 감소하는 것을 확인하였다.
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