기상청 전지구예보모델 토양수분 예측자료 기반 황사 발원 알고리즘 개선
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2021
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황사·연무통합예측모델(ADAM3, Asian Dust Aerosol Model Ⅲ)은 기상청 현업 황사예측모델로 미국환경보호국의 CMAQ(Community Multiscale Air Quality Modeling System) 4.7.1에 환사발원알고리즘을 적용하여 개발되었다. 발원지에서 정확한 발원량 산정은 황사예측모델의 예측성능을 높이는데 직결될 수 있어 이와 관련한 황사발원알고리즘 개선이 꾸준히 이루어졌다. 2018년에는 위성으로부터 관측된 정규화식생지수를 이용하여 저감지수를 매일 갱신 적용하였으며, 2020년에는 중국북동부지역의 발원정확도 향상을 위하여 관측된 과거 누적함수량과 황사발원량 사이의 관계식에 근거하여 선행강수(-6~-3시간 강수)에 대한 저감지수를 발원과정에 추가하였다. 본 연구에서는 6시간 이전의 강수효과를 지역별로 반영하기 위하여 선행강수저감지수 대신 기상청 전지구예보모델(GDAPS, Global Data Assimilation and Prediction System) 토양수분 예측자료를 이용하여 발원지 강수 후 모델의 황사 예측성능을 높이고자 하였다. 이를 위하여 발원지, 월별로 정의된 10 m 임계풍속에 토양수분에 의한 임계풍속변화비를 곱하여 10 m 임계풍속을 갱신하는 방법을 발원알고리즘에 적용하였다. 임계풍속변화비는 토양수분에 의한 임계마찰속도 변화비(Fecan et al., 1999)를 이용하여 다음과 같이 정의되며, w는 토양수분, w′은 임계토양수분이다.
f<sub>w</sub> = U<sub>tw</sub><sup>10</sup>/U<sub>td</sub><sup>10</sup>= [1+A(w-w′)<sup>b′</sup>]<sup>0.5</sup>, A = 1.21, b′ = 0.68
w′은 GDAPS 토양수분석자료의 최근 1년 하위 10%(EXP10), 30%(EXP30), 50%(EXP50)로 설정하여 모델 실험을 구성하였으며, 중국북동부지역에 강수가 있었던 사례(2020041918 UTC)와 그렇지 않은 사례(20210314118 UTC)를 선정하여 모델을 수행하고, 결과를 강수저감지수가 적용된 모델(CNTL)과 비교하였다. 그 결과 두 사례 모두 CNTL에 비하여 EXP10, EXP30, EXP50이 발원지에서 발원량을 관측과 가깝게 모의하는 것을 확인하였다.
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