ECHAM6 모의자료를 경계자료로 한 RegCM4의 남한지역 상세기후 모의 수준

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 한반도에서의 다양한 기후변화정보 생산 및 앙상블 기후변화 정보 산출을 위한 하나의 앙상블 멤버로서 ECHAM6를 경계자료로 이용한 RegCM4를 이용하여 동북아시아 지역에서의 현재 25년(1981~2005년)간의 상세 기후정보를 생산하였다. ECHAM6를 강제력으로 한 RegCM4(이하 RG4_EH6)의 현재기후의 재현성에 대한 객관적 비교를 위해 RegCM4의 모의환경을 Hong et al.(2013)의 연구와 동일하게 적용하였으며, Hong et al.(2013)에서 생산한 동일기간(1981~2005년)의 모의자료(HadGEM2-AO를 강제력으로 한 RegCM4, 이하 RG4_HG2)를 함께 비교 분석하였다. 생산된 기후 정보의 검증자료로 CRU-TS 3.21 기온/강수 자료와 기상청 소속 59개 관측지점의 강수자료, 그리고 R2 재분석 자료를 이용하였다. 전반적으로 RegCM4는 두 경계자료와 관계없이 CRU 기온, 강수자료와 비교하여 지형 및 지리적 위치에 따른 기온과 강수의 공간분포를 비교적 잘 모의하였다. 그러나 Hong et al.(2013)에서 언급한 바와 같이 RG4_HG2는 계절에 관계없이 기온을 낮게, 강수를 과소하게 모의하는 특성을 보였으며, 특히 여름철 남한강수를 약 -3mm/day 정도 과소하게 모의하였다. 반면, 본 연구의 RG4_EH6는 RG4_HG2보다 여름철 기온의 음의 편의를 작게 모의하는 특성을 보였으며, 겨울철 기온은 지역에 따라 CRU 기온보다 약 +0.5~+2.5℃ 정도 높게 모의하는 특성을 보였다. 강수 또한 여름과 겨울 모두 RG4_HG2보다 많이 모의하는 특성을 보여, 여름철 강수 모의는 개선되었지만 겨울철 강수를 상대적으로 과다하게 모의하는 문제를 보였다. 여름철 강수에 대한 두 실험의 차는 6월과 8월 모의강수 차에 의한 것이며 상대적으로 RG4_EH6가 RG4_HG2보다 남한의 여름철 강수 발생에 주된 영향을 주는 종관(예: 장마전선) 및 중규모 시스템(예: 열적불안정에 의한 대류활동)과 관련된 대기현상을 비교적 잘 모의하였기 때문인 것으로 보인다. 반면, 겨울철 강수의 경우 RG4_EH6가 RG4_HG2보다 상대적으로 남서풍 성분을 강하게 모의함에 따라 저위도의 온난 습윤한 공기의 이류가 강하게 발생한 것과 관련이 있는 것으로 판단된다. RegCM4는 경계자료에 관계없이 여름에 최대가, 겨울에 최소가 되는 기온의 계절변동 패턴을 비교적 잘 모의하였으나 대부분의 계절에서 기온을 낮게 모의하는 특성을 보였다. 강수의 경우 여름철 강수를 과소하게, 상대적으로 겨울철 강수를 과대하게 모의하면서 강수의 계절변동 폭을 상대적으로 작게 모의하였다. RG4_EH6는 봄철을 제외한 모든 계절에서 RG4_HG2보다 기온에 대한 편의 및 평균제곱근 오차는 작게, 공간 상관계수는 유사한 모의수준을 보였다. 또한 여름철 강수를 많게 모의하면서 RG4_HG2보다 개선된 결과를 보였다. 그러나 상대적으로 봄철과 겨울철 강수를 약 1.36~1.84mm/day 정도 과다하게 모의하는 특성을 보였다. 강수강도별 강수량 및 강수빈도 또한 RG4_HG2와 유사하게 약한 강수는 많이, 강한 강수를 적게 모의하는 특성을 보였으며, 8월 강수의 경우 상대적으로 100mm/day 이상의 강한 강수모의에서 RG4_HG2보다 더 나은 모의수준을 보였다. 본 연구결과는 앙상블 기후변화 전망자료 산출을 위한 하나의 앙상블 멤버로서 의의가 있으며 향후 수문과 농업, 방재 등과 같은 남한에서의 상세 기후정보를 필요로 하는 응용 연구 분야에서 기초자료로 활용 될 수 있을 것이다. 그러나 여름철 강수의 과소모의와 봄철 및 겨울철 강수의 과대 모의에서 나타나듯이 본 연구의 RG4_EH6의 모의 강수 또한 많은 선행연구들(Im et al., 2007; Park et al., 2008(b); Oh et al., 2014)의 결과와 유사하게 자료 내에 계통적 오차가 존재함을 보였다. 그러나 이는 대부분의 지역기후모델들이 갖는 한계로 향후 편의 보정 또는 다중 모델 앙상블 기법 등의 후처리 방법 등을 통해 어느 정도 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구결과는 Hong et al.(2013)의 RG4_HG2 결과와 비교할 만한 모의수준을 보였으며, 기온모의에 있어서는 대부분에 계절에서 개선된 결과를 보였다. 현재 본 연구에서는 RCP4.5와 RCP8.5에 근거한 미래 32년(2019-2050)간의 미래기후 변화 전망 정보를 RG4_EH6를 이용하여 생산 중에 있으며 본 연구결과를 바탕으로 현재 대비 미래 기후변화 전망 자료를 산출할 계획이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, 25-year (1981~2005) fine-scale climate over North-East Asian region was reproduced using RegCM4 with 12.5 km of horizontal resolution driven by ECHAM6 output (hereafter, RG4_EH6), and the model’s simulation skills were evaluated in terms of temperature, precipitation, and atmospheric filed. The model configuration is same as the study of Hong et al.(2013) except for lateral boundary condition (LBC), HadGEM2-AO (hereafter, RG4_HG2). Simulation skills of RG4_EH6 were evaluated with observations and compared with the that of RG4_HG2. In general, the RegCM4 well simulated the spatial and temporal variations of temperature and precipitation as compared with CRU observation, regardless of LBC. ˜e RG4_EH6’s simulation skills for temperature and precipitation over South Korea are better than that of RG4_HG2, in particular summer precipitation and winter temperature. And RG4_EH6 reproduced more precipitation during June and August than RG4_HG2. ˜e better simulation of wind and moisture ÿelds during June and thermal environments during August by RG4_EH6 than RG4_HG2 resulted in the better simulation of summer precipitation over South Korea. However, RG4_EH6 also showed a dry bias during summer over South Korea as in the RG4_HG2. Also RG4_EH6 overestimated of weaker precipitation (< 10mm/day) but underestimated of stronger precipitation (> 50mm/day) compared to observation. In addition to that, RG4_EH6 signiÿcantly overestimated the precipitation by about +1.36~1.84mm/day in spring and winter. ˜e overestimation of precipitation was caused by the overestimation of south-westerly wind and moisture during winter.

목차 (Table of Contents)

• Abstract
• 1. 서론
• 2. 모델 및 실험설계
• 3. 연구 결과
• 1) 기온과 강수의 공간분포
• 2) 하층 대기 기후요소들의 공간분포
• 3) 남한에서의 기온과 강수의 계절변동 및 통계분석
• 4. 요약
• 사사
• 참고문헌