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[표지]

최종보고서

제출문

목차

요약문 15

제1장 서론 18

제1절 연구개발의 필요성 및 목표 18

제2절 연구개발 내용 및 범위 20

제2장 연구개발 결과 21

제1절 수도권 집중관측자료 보정 및 품질관리 기술 개발 21

1. 2020년 집중관측자료(윈드라이다 등) 품질관리 기법 개발 21

2. 수치모델 기반 기존 관측망 대비 집중관측자료 추가 효과 분석 33

제2절 집중관측자료 격자화 생산 기술 개발 53

1. 집중관측자료를 활용한 2차원 지상 격자자료 및 입체자료 생산 기술 개발 53

제3절 미세물리변수 개선방안 도출을 위한 예측성 평가 91

1. 수치모델 기반의 중규모 대류계 예측결과 유형별, 전주기 단계별 정량적 평가 91

제4절 동아시아 지역 대기천 발생에 따른 한반도 강수 영향 분석 114

1. 대기천이 동아시아 호우/집중호우에 미치는 영향 정량화 114

2. 다양한 대기천 발생 기작에 대한 호우/집중호우의 특성 차이 분석 149

3. 대기천-호우 관계에 지형이 미치는 영향 분석 168

제5절 동아시아 지역의 대기천 발생 기작 규명 176

1. 간헐적인 대기천(transient atmospheric river)의 발달 기작 분석 176

2. 준정체적인 대기천(quasi-stationary atmospheric river)의 발달 기작 분석 188

제3장 연구개발의 기대효과 202

제4장 참고문헌 203

표목차

표 2.1.2.1. 레이더 지점, 사이트, 종류 및 운영기관 33

표 2.1.2.2. 부이 지점명 및 위도, 경도 34

표 2.1.2.3. 윈드프로파일러 지점명 및 위도, 경도, 운영기관 34

표 2.1.2.4. 라디오존데 지점명 및 위도, 경도, 운영기관 35

표 2.1.2.5. 관측 종 별, 관측 변수 및 모델 개선 변수 35

표 2.1.2.6. 모델 구성 39

표 2.1.2.7. 실험명 및 입력한 관측자료 40

표 2.1.2.8. 사례 기간, 특징 및 입력된 수도권 집중관측 자료 40

표 2.1.2.9. 2020.08.14.1800~15.0300UTC, 9시간 누적 강수량 오차 42

표 2.1.2.10. 2020.08.02.0600~1200UTC, 6시간 누적 강수량 오차 46

표 2.1.2.11. 2020.07.18.1800~19.0300UTC, 9시간 누적 강수량 오차 49

표 2.1.2.12. 2020.06.29.0900~1800UTC, 9시간 누적 강수량 오차 51

표 2.1.2.13. 사례 1~4의 누적 강수량 오차 및 개선율 52

표 2.2.1.1. 사용 레이더 목록 59

표 2.2.1.2. 시스템 오차 77

표 2.2.1.3. 최종 결정된 차등 반사도 시스템 오차 77

표 2.2.1.4. HSR MASK 생성시 사용한 임계값 79

표 2.2.1.5. HSR 합성장 설정. 84

표 2.3.1.1. CC 사례의 IMERG와 LDAPS의 시간별 강수 검증 결과 93

표 2.3.1.2. CC 사례의 IMERG와 GDAPS의 시간별 강수 검증 결과 95

표 2.3.1.3. MCC 사례의 IMERG와 LDAPS의 시간별 강수 검증 결과 98

표 2.3.1.4. MCC 사례의 IMERG와 GDAPS의 시간별 강수 검증 결과 99

표 2.3.1.5. SLD 사례의 IMERG와 LDAPS의 시간별 강수 검증 결과 102

표 2.3.1.6. SLD 사례의 IMERG와 GDAPS의 시간별 강수 검증 결과 102

표 2.3.1.7. SLP 사례의 IMERG와 LDAPS의 시간별 강수 검증 결과 106

표 2.3.1.8. SLP 사례의 IMERG와 GDAPS의 시간별 강수 검증 결과 108

표 2.4.2.1. 미국 서부와 동아시아의 여름철 및 겨울철 대기천 유형별 비율 152

그림목차

그림 2.1.1.1. 라이다(LiDAR) 관측 변수별 영상 22

그림 2.1.1.2. 라이다 시선/방위각 방향 국지변동성-SNR 빈도분포 23

그림 2.1.1.3. 품질관리 전후의 시선속도와 시선속도 품질관리를 위한 변수 24

그림 2.1.1.4. 2020년 8월 25일 00:55 KST 일산 라이다의 품질관리 전후 시선속도 25

그림 2.1.1.5. 퍼지기반 품질관리 알고리즘 모식도 26

그림 2.1.1.6. 2020년 8월 2일 15:00 KST 소백산 레이더 품질관리 전·후 영상 28

그림 2.1.1.7. 2020년 8월 2일 15:00KST 가리산 레이더 품질관리 전·후 영상 29

그림 2.1.1.8. 소백산, 가리산 레이더 품질관리 후 누적 반사도 영상 30

그림 2.1.1.9. 서산, 수원 레이더 품질관리 전·후 최저고도각 누적반사도 영상 31

그림 2.1.1.10. 수원 레이더 고도각별 누적반사도 32

그림 2.1.1.11. 서산 레이더 고도각별 누적반사도 32

그림 2.1.2.1. Little-R 포맷으로 변환된 라디오존데 입력자료 37

그림 2.1.2.2. Little-R 포맷으로 변환된 레이더 입력자료 38

그림 2.1.2.3. 모델 도메인 38

그림 2.1.2.4. (a) 레이더, (b) 윈드프로파일러, (c)... 39

그림 2.1.2.5. (a) 2020.08.14.1200UTC의 지상 분석장, (b) 2020.08.14.1800UTC~15.0300UTC, 9시간... 41

그림 2.1.2.6. 2020.08.14.1800UTC의 2km 41

그림 2.1.2.7. 2020.08.14.1800~15.0300UTC 42

그림 2.1.2.8. 2020.08.14.1800~15.0300UTC, DA_KPOP(파란선), DA_GEN(붉은선), ... 43

그림 2.1.2.9. 2020.08.14.1800~15.0300UTC, DA_KPOP(파란선), DA_GEN(붉은선), ... 44

그림 2.1.2.10. (a) 2020.08.02.0000UTC의 지상 분석장, (b) 2020.08.02.0300UTC~1200UTC, ... 44

그림 2.1.2.11. 2020.08.02.0600UTC의 레이더 CAPPI 45

그림 2.1.2.12. 2020.08.02.0600~1200UTC 46

그림 2.1.2.13. 2020.08.02.0600~1200UTC, DA_KPOP(파란선), DA_GEN(붉은선), ... 47

그림 2.1.2.14. 2020.08.02.0600~1200UTC, DA_KPOP(파란선), ... 47

그림 2.1.2.15. (a) 2020.07.18.1200UTC의 지상 분석장, (b)... 47

그림 2.1.2.16. 2020.07.18.1800UTC의 2km 48

그림 2.1.2.17. 2020.07.18.1800~19.0300UTC 49

그림 2.1.2.18. (a) 2020.06.29.1200UTC의 지상 분석장, (b) 9시간 누적 강수량... 50

그림 2.1.2.19. 2020.06.29.0900UTC의 2km 50

그림 2.1.2.20. 2020.06.29.0900~1800UTC 51

그림 2.2.1.1. 2차원 지상 격자자료 및 입체자료 생산 영역 53

그림 2.2.1.2. (a) 10분 강수자료 생성방법, (b) 바람, 기온, 상대습도, 해면기압 격자자료 생성... 54

그림 2.2.1.3. 방사형기저함수를 이용한 바람장 생성 예시(2020년 8월 2일 15시, KST) 56

그림 2.2.1.4. 방사형기저함수 보간법으로 생산된 AWS 분석장 예시(2020년 8월 2일 15시, KST) 57

그림 2.2.1.5. 레이더 자료 기반 입체자료 생산 흐름도 58

그림 2.2.1.6. 2DVD로부터 도출한 X밴드 레이더 관계식 60

그림 2.2.1.7. 2DVD로부터 도출한 C밴드 레이더 관계식[원문불량;p.44] 61

그림 2.2.1.8. 2DVD로부터 도출한 S밴드 레이더 관계식[원문불량;p.44] 61

그림 2.2.1.9. 2020년 8월 3일 DJK 레이더 시스템 오차 계산 방법별 결과 64

그림 2.2.1.10. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 BRI 반사도 BIAS 64

그림 2.2.1.11. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 GDK 반사도 BIAS 65

그림 2.2.1.12. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 GRS 반사도 BIAS 65

그림 2.2.1.13. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 KSN 반사도 BIAS 66

그림 2.2.1.14. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 KWK 반사도 BIAS 66

그림 2.2.1.15. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 SBS 반사도 BIAS 67

그림 2.2.1.16. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 SAN 반사도 BIAS 67

그림 2.2.1.17. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 DJK 반사도 BIAS 68

그림 2.2.1.18. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 GDK 반사도 BIAS 68

그림 2.2.1.19. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Self-consistancy 기법 SRI 반사도 BIAS 69

그림 2.2.1.20. Inter-comparison 기법 69

그림 2.2.1.21. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Inter-comparison 기법 SWN 반사도 BIAS 70

그림 2.2.1.22. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 Inter-comparison 기법 IIA 반사도 BIAS 70

그림 2.2.1.23. ZH-ZDR 관계를 이용한 ZDR BIAS 산출 예[이미지참조] 71

그림 2.2.1.24. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 72

그림 2.2.1.25. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 72

그림 2.2.1.26. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 73

그림 2.2.1.27. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 73

그림 2.2.1.28. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 74

그림 2.2.1.29. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 74

그림 2.2.1.30. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 75

그림 2.2.1.31. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 75

그림 2.2.1.32. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 76

그림 2.2.1.33. 분석된 모든 사례(최우측 : 평균)의 ZH-ZDR 관계에 따른 BRI 차등 반사도 BIAS[이미지참조] 76

그림 2.2.1.34. 개별레이더 HSR 추정강우 생산 흐름도 78

그림 2.2.1.35. 2020년 8월 2일 1500KST 백령도레이더 HSR 반사도, 강우강도, 마스크 산출...9

그림 2.2.1.36. 2020년 8월 2일 1500KST 관악산, 광덕산, 군산 레이더 HSR 반사도, 강우강도, ... 80

그림 2.2.1.37. 2020년 8월 2일 1500KST 소백산, 가리산, 인천공항 레이더 HSR 반사도, ... 81

그림 2.2.1.38. 2020년 8월 2일 1500KST 덕적도, 수리산, 망일산 레이더 HSR 반사도, ... 82

그림 2.2.1.39. 2차원 HSR 기반 강수량 합성 알고리즘 흐름도 83

그림 2.2.1.40. 2020년 8월 2일 1500KST 사례의 2차원 HSR 강우량 합성결과 85

그림 1.2.1.41. 3D CAPPI 생성 알고리즘 흐름도 86

그림 1.2.1.42. 2020년 8월 2일 15:00 KST의 3차원 CAPPI의 고도별 반사도 영상 87

그림 2.2.1.43. 수도권 3차원 바람장 생성 전체 흐름도 88

그림 2.2.1.44. 사용 레이더 자료에 따른 바람장 생산 최종결과 비교(2020년 8월 2일 15... 89

그림 2.2.1.45. 2020년 8월 2일 15 KST 사례의 1.5km 합성반사도와 바람장 90

그림 2.3.1.1. 발생 구조에 따라 구분된 중규모 대류계 및 유형별 대표 사례 92

그림 2.3.1.2. CC 사례에 대한 IMERG 강수와 초기시간별 LDAPS 예측장 93

그림 2.3.1.3. CC 사례의 초기시간별 GDAPS 강수 예측장 94

그림 2.3.1.4. (a) ERA5, (b) 20일 00 UTC 초기장 GDAPS(GDAPS 1), (c) 19일 12 UTC 초기장... 96

그림 2.3.1.5. MCC 사례에 대한 IMERG 강수와 LDAPS 예측장 97

그림 2.3.1.6. MCC 사례의 cold pool에 의한 강수 발생 시기의 강수 99

그림 2.3.1.7. 분석 강수 발생 3시간 전인 8월 1일 21 KST의 내륙 지역의 남북-연직 온위...00

그림 2.3.1.8. Squall line diagonal 사례의 IMERG 강수, GDAPS, LDAPS 예측 강수장 101

그림 2.3.1.9. SLD 사례의 시간별 IMERG 강수, ERA5, GDAPS, LDAPS의 초기 시간별 850 hPa... 103

그림 2.3.1.10. 위도 38。N에서의 동서-연직 온위 단면도 104

그림 2.3.1.11. SLP 사례의 IMERG 강수와 LDAPS 강수 예측장 105

그림 2.3.1.12. SLP 사례의 GDAPS 강수 예측장 107

그림 2.3.1.13. 경기만 MCC 사례 발생 시기의 ERA5 지표 온도, 지위고도, 상당온위, 수분속 및... 109

그림 2.3.1.14. WRF 실험을 위한 경기만 해수면 온도 처방 방안 및 각 실험 결과로 도출된... 110

그림 2.3.1.15. 2017년 7월 15일 06-15 UTC 누적강수 111

그림 2.3.1.16. 2017년 7월 15일 15 UTC의 850 hPa(WISSDOM은... 112

그림 2.3.1.17. 2017년 7월 15일 15 UTC의 경기만 지역 연직 방향 속도 구조 112

그림 2.3.1.18. 2017년 7월 15일 15 UTC의 850 hPa 비습(g kg⁻¹) 및 위도 37。N에서의... 113

그림 2.4.1.19. 연직적분수증기속(IVT)의(a) 겨울철(11월-3월) 및... 115

그림 2.4.1.20. (a) 연간 대기천 발생빈도(음영) 및 평균 대기천 강도(벡터)(b) 경도에 따른 동서... 116

그림 2.4.1.21. 계절 평균 기후학적 대기천 발생빈도 117

그림 2.4.1.22. 동아시아 지역(검은색), 알래스카 지역(초록색), 브리티시컬럼비아... 118

그림 2.4.1.23. 대기천이 많이 가장 많이 발생하는 월 119

그림 2.4.1.24. 8단계로 구분한 동아시아 대기천의 연간 변화(1-4단계).... 121

그림 2.4.1.25. 8단계로 구분한 동아시아 대기천의 연간 변화(5-8단계).... 122

그림 2.4.1.26. (a) 라니냐 및(b) 엘니뇨 동안의 겨울철(10월-3월) 전... 124

그림 2.4.1.27. MJO 위상에 따른 겨울철(10월-3월) 북반구... 125

그림 2.4.1.28. AO 위상에 따른 겨울철(10-3월) 북반구 대기천 발생빈도 변화. 그림... 126

그림 2.4.1.29. PNA 위상에 따른 겨울철(10-3월) 북반구 대기천 발생빈도 변화.... 127

그림 2.4.1.30. 기후변동성에 따른 동아시아 대기천 발생빈도 변화 요약 128

그림 2.4.1.31. (a) 관측과(b) 기후모형에서의 계절별 동아시아 대기천 발생빈도 130

그림 2.4.1.32. 기온 상승에 따른 계절별(a) 해면 기압(등치선) 및 해수면 온도(음영) 변화와(b)... 131

그림 2.4.1.33. 연간 대기천 발생빈도 및 IVT 변화 132

그림 2.4.1.34. 예측 기간별(왼쪽) 겨울철 및(오른쪽) 여름철 대기천 발생빈도(음영). DeFlorio... 133

그림 2.4.1.35. (a) 동아시아 지형(m; 음영) 및 계절별 대기천 관련 강수(mm day-1... 134

그림 2.4.1.36. 계절별 동아시아 전체 강수 중 대기천 관련 강수... 135

그림 2.4.1.37. 계절별 동아시아 전체 강수 중 대기천 관련... 135

그림 2.4.1.38. 2006년 7월 19일 00UTC 동아시아에서 발생한... 137

그림 2.4.1.39. 기존의 대기천 탐지 알고리즘의 순서도 138

그림 2.4.1.40. 수정된 대기천 알고리즘의 순서도 139

그림 2.4.1.41. 수정된 대기천 탐지 알고리즘으로 탐지한(a)-(c) 2009년 겨울과(d)-(f) 2006년... 140

그림 2.4.1.42. 계절별 동아시아 대기천 발생빈도) 141

그림 2.4.1.43. 계절에 따른 동아시아 강수량 142

그림 2.4.1.44. 계절별 동아시아 대기천 강수 비율 143

그림 2.4.1.45. 한반도 연주기 강수량(초록색 실선), 대기천에 의한 강수량(초록색 파선)... 144

그림 2.4.1.46. 동아시아 강수 강도별 대기천 강수 발생 비율 145

그림 2.4.1.47. 한반도에서의 강수 강도별 강수 발생빈도와 대기천 강수 발생빈도 연주기 146

그림 2.4.1.48. 계절별 강수 강도에 다른 한반도 발생빈도 및 대기천... 147

그림 2.4.1.49. 1979년부터 2020년까지의 여름철(6-9월) 344개 집중호우... 148

그림 2.4.2.1. 스톰트랙 하류에서 온대저기압에 연관되어 나타나는 대기천... 149

그림 2.4.2.2. 서로 다른 발달 기작을 보이는 미국 남서부의 대기천의 예 150

그림 2.4.2.3. 미국 서부와 동아시아의 여름철(빨강)과... 151

그림 2.4.2.4. 1979년부터 2020년까지 여름철 (왼)전체, (오른)간헐적인 대기천의 발생 비율 153

그림 2.4.2.5. 1979년부터 2020년까지 여름철 각 월별 (왼)전체, (오른)간헐적인... 154

그림 2.4.2.6. 1979년부터 2020년까지 동아시아 강수량에 대한 (왼)전체 대기천과... 155

그림 2.4.2.7. 1979년부터 2020년까지 각 월별 동아시아 강수량에 대한 (왼)전체, ... 156

그림 2.4.2.8. 1979년부터 2020년까지 여름철 (왼)전체 대기천, (오른)간헐적인... 157

그림 2.4.2.9. 1979년부터 2020년까지 여름철 월별 (왼)전체 대기천, ... 158

그림 2.4.2.10. 1979년부터 2020년까지 여름철 월별 (왼)전체 대기천, ... 159

그림 2.4.2.11. 1979년부터 2020년까지 여름철 (왼)전체 대기천과(오른)준정체적인 대기천의... 160

그림 2.4.2.12. 1979년부터 2020년까지 여름철 각 월별 (왼)전체 대기천과... 161

그림 2.4.2.13. 1979년부터 2020년까지 동아시아 강수량에 대한 (왼)전체 대기천과... 162

그림 2.4.2.14. 1979년부터 2020년까지 각 월별 동아시아 강수량에 대한 (왼)전체... 163

그림 2.4.2.15. 1979년부터 2020년까지 여름철 (왼)전체 대기천과(오른)준정체적인... 164

그림 2.4.2.16. 1979년부터 2020년까지 여름철 월별 (왼)전체 대기천과... 165

그림 2.4.2.17. 1979년부터 2020년까지 여름철 월별 (왼)전체 대기천과... 166

그림 2.4.3.1. (a) 동아시아의 지형(m)과(b)-(e) 각 계절별 동아시아 강수량에 대한 대기천... 168

그림 2.4.3.2. 월별 한반도 ASOS 관측소 별 전체 강수량... 170

그림 2.4.3.3. 월별 한반도 ASOS 관측소 별 40 mm day⁻¹ 이상... 171

그림 2.4.3.4. 1979년부터 2020년 42년간 여름철의 344개 집중호우 사례의(a) IVT 벡터, (b)... 173

그림 2.4.3.5. 1979년부터 2020년 42년간 여름철의 344개 집중호우 사례의(a) IVT 벡터, (b)... 174

그림 2.4.3.6. 1979년부터 2020년 42년간 여름철의 344개 집중호우 사례의(a) IVT 벡터, (b)... 174

그림 2.5.1.1. (a) 연평균, (b) 겨울철(DJFM), 그리고 (c)... 177

그림 2.5.1.2. (위) 겨울철, (아래) 여름철 대기천에 의한 IVTA(음영, kg m⁻¹ s⁻¹)와(등치선)... 179

그림 2.5.1.3. 간헐적인 대기천 사례(2018년 8월 2일)에서의(음영) IVTA(kg m⁻¹ s⁻¹)와... 180

그림 2.5.1.4. 간헐적인 대기천 사례의(등치선) 850-hPa 지위고도 아노말리와... 182

그림 2.5.1.5. 동아시아 여름철 간헐적인 대기천과 관련된(위)... 183

그림 2.5.1.6. 간헐적인 대기천의(음영) 지위고도... 184

그림 2.5.1.7. 간헐적인 대기천의 발생으로부터 2일전부터 2일... 186

그림 2.5.1.8. 간헐적인 대기천의 발생 기작 모식도 187

그림 2.5.2.1. 준정체적인 대기천 사례(2020년 6월 13일)에서의(음영) IVTA(kg m⁻¹ s⁻¹)와... 188

그림 2.5.2.2. 준정체적인 대기천 사례의(등치선) 850-hPa 지위고도... 190

그림 2.5.2.3. 동아시아 여름철 준정체적인 대기천과 관련된(위)... 191

그림 2.5.2.4. 준정체적인 대기천의(음영) 지위고도... 192

그림 2.5.2.5. 준정체적인 대기천의 발생으로부터 2일전부터 2일... 194

그림 2.5.2.6. 준정체적인 대기천의 발생 기작 모식도 195

그림 2.5.2.7. 중간형태 대기천 사례의(등치선) 850-hPa 지위고도... 197

그림 2.5.2.8. 중간형태 대기천의 발생으로부터... 198

그림 2.5.2.9. 동아시아에서(a) 간헐적인, (b)... 201

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