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[표지]

목차

제출문 2

I. 연구배경 3

1. 제안 배경 및 필요성 3

목적 4

2. 사업 범위 4

3. 연구개발 내용 4

4. 연구개발 방안 5

연구팀 및 세부과제 구성 5

II. 세부과제별 연구 결과 6

제 1 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우 및 대기-해양 상호작용의 강수 영향 분석" 6

요약문 8

목차 9

제1장 사업의 필요성 14

제2장 사업 목적 15

제3장 사업 개요 16

제4장 사업수행 내용 및 결과 18

제1절 한반도 주변 해양에서 발달하는 강수 사례에 대한 예측특성 진단 18

1) 관측 및 모델, 재분석자료의 수집 18

2) 집중호우 사례 선정 및 예측성 검증 20

3) 집중호우 사례의 종관규모 배경장 분석 25

제2절 여름철 해양 발달 위험기상 사례에서 강수 관련 대기-해양 상호작용 분석 31

1) 관측 및 모델, 재분석 자료의 수집 31

2) 재분석, 관측기반의 SST, 잠열속, 현열속 활용 32

제3절 해양 표층에서 대기와의 에너지 교환과정 진단 및 강수 예측 영향 분석 40

1) 여름철에 대한 한국형모델의 잠열속, 현열속 편차 및 변동성 특성 분석 40

2) 선정된 집중호우 사례에 대한 한국형모델의 잠열속, 현열속 정확도 검증 및 강수에 대한 영향 평가 51

제4절 해양 표층 물리과정에 대한 강수 예측성 영향 및 개선방안 도출 55

1) 대기-해양 상호작용에 영향을 미치는 요소(해수면온도 변동) 검증 55

2) 해당 요소에 대한 잠열, 현열의 민감도 실험 및 집중호우 예측성 영향 분석 57

제5장 사업수행결과의 활용 계획 68

제6장 참고 문헌 69

제 2 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우의 격자·아격자 물리과정 강수 예측 영향 분석" 70

요약문 72

목차 73

제1장 사업의 필요성 79

제2장 사업 목적 80

제3장 사업 개요 81

제4장 사업수행 내용 및 결과 83

제1절 한반도 주변 해양에서 발달하는 강수 사례에 대한 예측 특성 진단 83

1) 한반도 해양에서 발달하는 강수 사례에 대한 예측 특성 진단 83

제2절 한국형모델의 격자·아격자 규모 강수예측 특성 비교 92

1) 해양에서 발달하는 강수 사례에 대한 한국형모델의 격자·아격자규모 강수예측 특성 비교 92

제3절 해양 발달 강수 사례의 아격자 규모 강수 발달 특성 및 적운대류모수화 진단 96

1) 아격자 규모 강수 발달 특성에 따른 한국형모델의 강수모의 특성 분석 및 적운대류모수화 진단 96

제4절 적운대류모수화 과정에 대한 아격자 규모 강수 예측 민감도 실험 및 개선 방안 98

1) 한국형모델의 민감도 실험 수행을 통한 물리과정 개선 방안 도출 98

제5장 사업수행결과의 활용 계획 139

제6장 참고 문헌 140

제 3 세부과제 : "관측자료를 이용한 전지구 강수 특성 및 예측성 분석" 141

요약문 143

목차 144

제1장 사업의 필요성 149

제2장 사업 목적 151

제3장 사업 개요 152

제4장 사업 수행 내용 및 결과 153

제1절 관측자료를 이용한 전지구 강수 특성 및 예측성 분석 153

1) 관측 및 모델 자료의 수집 153

2) 위성관측자료 등 활용 열대수렴대 및 전지구 강수에 대한 예측 특성 검증 158

3) 한반도 및 동아시아 주변 기압장과 강수에 영향을 미치는 지면경계조건 진단 176

제5장 사업수행결과의 활용 계획 199

제6장 참고 문헌 200

[뒷표지] 201

표목차

제 1 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우 및 대기-해양 상호작용의 강수 영향 분석" 10

〈표 1.1.1〉 한국형모델의 집중호우 사례 선정 및 예측특성 진단을 위한 자료 19

〈표 1.1.2〉 한국형모델의 집중호우 예측성 평가를 위해 사용된 분할표 20

〈표 1.2.1〉 대기-해양 상호작용 분석을 위해 사용된 자료 31

〈표 1.2.2〉 해수면온도 변화를 확인하기 위한 WRF 실험 설정 36

제 2 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우의 격자·아격자 물리과정 강수 예측 영향 분석" 74

〈표 1.1.1〉 일 누적 강수에 대한 분할표 89

〈표 4.1.1〉 기상청에서 제공한 KIM-meso(KMA)와 본 세부에서 사용한... 100

〈표 4.3.1〉 한국형모델의 민감도 실험 수행을 위한 민감도 실험 후보군 111

〈표 4.3.2〉 CINPCR max, min 값에 따른 CINPCR 값 114

〈표 4.4.1〉 기상청에서 제공한 KIM-meso(KMA)와 본 세부에서 사용한... 122

제 3 세부과제 : "관측자료를 이용한 전지구 강수 특성 및 예측성 분석" 145

〈표 1.1.1〉 강수 일 변동분석을 위해 사용된 관측자료 154

〈표 1.1.2〉 지면변수분석을 위해 사용된 모델/재분석자료 및 관측자료 155

그림목차

제 1 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우 및 대기-해양 상호작용의 강수 영향 분석" 10

〈그림 1.1.1〉 2023년 7월 23일 집중호우 사례 배경장 20

〈그림 1.1.2〉 2023년 7월 23일 집중호우 사례에 대한 일 강수(음영) 21

〈그림 1.1.3〉 2023년 7월 23일 집중호우 사례에 대한 한국형모델의 예측성 22

〈그림 1.1.4〉 22023년 8월 10일 집중호우 사례 배경장 24

〈그림 1.1.5〉 2023년 8월 10일 집중호우 사례에 대한 일 강수(음영) 24

〈그림 1.1.6〉 2023년 8월 10일 집중호우 사례에 대한 한국형모델의 예측성 25

〈그림 1.1.7〉 2023년 7월 23일 00 UTC에 대한 ERA5와 한국형모델 F120, 편차... 26

〈그림 1.1.8〉 2023년 7월 18일부터 23일까지의 ERA5와 한국형모델 F120, 편차... 26

〈그림 1.1.9〉 250 hPa, 500 hPa, 850 hPa 고도에 대한 지위고도(실선)와... 27

〈그림 1.1.10〉 2023년 7월 23일 00 UTC 당시 북위 30°N-50°N의 지위고도... 28

〈그림 1.1.11〉 〈그림 1.1.8〉과 동일하나 2023년 8월 5일부터 8월 10일까지의... 29

〈그림 1.1.12〉 〈그림 1.1.9〉와 동일하나 2023년 8월 5일부터 8월 10일까지의... 30

〈그림 1.1.13〉 〈그림 1.1.10〉과 동일하나 2023년 8월 10일에 대한 결과임 30

〈그림 1.2.1〉 동아시아 지역에 대한 여름철 해수면온도 32

〈그림 1.2.2〉 2023년 7월 18일부터 23일까지의 해수면온도에 대한 한국형... 33

〈그림 1.2.3〉 〈그림 1.2.2〉의 빨간색 박스에 대한 ERA5와 한국형모델의 표층... 33

〈그림 1.2.4〉 〈그림 1.2.3〉의 빨간색 박스에 대한 ICOADS와... 34

〈그림 1.2.5〉 WRF 실험 도메인 내에서의 토양 고도를 나타냄 35

〈그림 1.2.6〉 〈그림 1.1.9〉와 동일하나 2023년 7월 18일부터 7월 23일까지의... 36

〈그림 1.2.7〉 WRF 실험에서 모의된 지위고도(gpm, 실선)와 수분속 크기... 37

〈그림 1.2.8〉 〈그림 1.2.2〉와 동일하나 2023년 8월 5일부터 10일에 대한 결과 38

〈그림 1.2.9〉 〈그림 1.2.3〉과 동일하나 2023년 8월 10일 강수 사례에 대한 결과 39

〈그림 1.2.10〉 〈그림 1.2.9〉의 빨간색 박스(30°N-50°N,... 39

〈그림 1.3.1〉 2023년 여름철에 대한 한국형모델과 ERA5의 잠열 편차 42

〈그림 1.3.2〉 2023년 여름철에 대한 한국형모델과 ERA5의 현열 편차 42

〈그림 1.3.3〉 2023년 여름철에 대한 한국형모델의 102, 108, 114, 120시간... 44

〈그림 1.3.4〉 〈그림 1.3.3〉과 동일하나 표층비습과 2m 비습 차이 편차 44

〈그림 1.3.5〉 한국형모델의 0~24시간 예측 시계열을 이용하여 일변동 분석을... 45

〈그림 1.3.6〉 2023년 여름철 동아시아 지역에 대한 한국형모델과 ERA5의... 47

〈그림 1.3.7〉 〈그림 1.3.6〉와 동일하나 저위도 지역에 대한 결과 47

〈그림 1.3.8〉 2023년 여름철에 대한 한국형모델과 ERA5의 10m 풍속(m/s) 편차 48

〈그림 1.3.9〉 2023년 여름철 지표 온도의 일주기 시계열을 이용하여 계산한... 50

〈그림 1.3.10〉 〈그림 1.3.9〉와 동일하나 2 m 온도에 대한 결과 50

〈그림 1.3.11〉 2023년 7월 23일 집중호우 사례에 대한 한국형모델과 ERA5의... 52

〈그림 1.3.12〉 〈그림 1.3.11〉과 동일하나 2023년 8월 10일 강수 사례와 6호... 54

〈그림 1.3.13〉 ERA5와 한국형모델에서 나타나는 태풍과 대기-해양 상호작용... 54

〈그림 1.4.1〉 한국형모델에서 구현된 열속 계산 소스 코드 및 모식도 55

〈그림 1.4.2〉 한국형모델에서 구현된 온난층 두께 및 변화 계산 소스 코드 56

〈그림 1.4.3〉 2022년 8월 6일부터 8월 8일까지 00 UTC를 초기장으로 6, 30,... 58

〈그림 1.4.4〉 〈그림 1.4.3〉의 초록색 영역(10°N-20°N, 120°E-135°E)에 대한... 59

〈그림 1.4.5〉 〈그림 1.4.4〉와 동일하나 2023년 7월 23일 강수 사례에 대해... 61

〈그림 1.4.6〉 〈그림 1.1.2〉와 동일하나 KIM_wld5m의 24, 48, 72, 120시간... 62

〈그림 1.4.7〉 〈그림 1.1.3〉과 동일하나 KIM_wld5m의 예측장에 대한 결과를... 62

〈그림 1.4.8〉 2023년 7월 15일부터 7월 31일까지의 기간에 대해 00 UTC를... 64

〈그림 1.4.9〉 〈그림 1.4.8〉과 동일하나 2m 온도에 대한 결과임 64

〈그림 1.4.10〉 〈그림 1.4.8〉과 동일하나 잠열에 대한 결과임 66

〈그림 1.4.11〉 〈그림 1.4.8〉과 동일하나 현열에 대한 결과임 66

제 2 세부과제 : "해상에서 발달하는 집중호우의 격자·아격자 물리과정 강수 예측 영향 분석" 74

〈그림 1.1.1〉 2023년 7월 14~15일 00 UTC의 700 hPa의 지위고도(gpm,... 84

〈그림 1.1.2〉 2023년 7월 14~15일 00 UTC의 850 hPa의 지위고도(gpm,... 84

〈그림 1.1.3〉 ASOS 서청주 지점 6시간 누적 강수(mm 6h⁻¹) 84

〈그림 1.1.4〉 2023년 8월 28~29일 00 UTC의 700 hPa의 지위고도(gpm,... 85

〈그림 1.1.5〉 2023년 8월 28~29일 00 UTC의 850 hPa의 지위고도(gpm,... 85

〈그림 1.1.6〉 2023년 7월 사례에 대한 IMERG와... 87

〈그림 1.1.7〉 2023년 8월 사례에 대한 IMERG와 한국형모델의... 88

〈그림 1.1.8〉 강수 예측성 검증에 사용한 도메인 영역 90

〈그림 1.1.9〉 초기시간별 2023년 7월 14-15일의 24시간 누적 강수에 대한 검증지수 91

〈그림 1.1.10〉 초기시간별 2023년 8월 29-30일의 24시간 누적 강수에 대한 검증지수 91

〈그림 2.1.1〉 2023년 7월 사례에 대한 한국형모델의 예측시간에... 93

〈그림 2.1.2〉 2023년 8월 사례에 대한 한국형모델의 예측시간에 따른 (b)... 95

〈그림 3.1.1〉 2023년 7월 사례의 초기시간별 한국형모델의 예측시간별 850 hPa... 97

〈그림 4.1.1〉 기상청에서 제공받은 KIM-meso(KMA)와 본 세부에서 사용한... 100

〈그림 4.2.1〉 수평 격자 크기에 따른 σ₁(convective updraft fraction) 값 103

〈그림 4.2.2〉 수평 격자 크기에 따른 σ₁(convective updraft fraction) 값 104

〈그림 4.2.3〉 beta1에 따른 C₀의 값 105

〈그림 4.2.4〉 적운대류 물리과정의 대류 발생 조건 모식도 107

〈그림 4.3.1〉 규모인식매개변수에 따른 24시간 누적 강수... 109

〈그림 4.3.2〉 규모인식매개변수에 따른 24시간 누적 강수 분포도. 초기시간... 110

〈그림 4.3.3〉 2023년 7월 호우 사례에 대한 규모인식매개변수에 따른 종관장,... 111

〈그림 4.3.4〉 beta1에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 113

〈그림 4.3.5〉 〈그림 4.3.4〉과 동일하나 아격자규모 강수량 113

〈그림 4.3.6〉 〈그림 4.3.4〉과 동일하나 격자규모 강수량 113

〈그림 4.3.7〉 규모인식 매개변수 및 CINPCR min·max에 따른 24... 115

〈그림 4.3.8〉 2023년 7월 호우 사례에 대한 대류가용성에너지(채색) 및 850 hPa... 116

〈그림 4.3.9〉 2023년 7월 사례에 대한 (a,b) 아격자규모 및... 117

〈그림 4.3.10〉 2023년 7월 사례에 대한 (a) 아격자규모 및 격자규모, (b) 대류가... 118

〈그림 4.3.11〉 2023년 7월 사례에 대한 영역 평균 연직 시계열 119

〈그림 4.3.12〉 2023년 7월 사례에 대한 영역 평균 Hovmöller 그래프 120

〈그림 4.3.13〉 2023년 7월 사례에 대한 영역 평균 Hovmöller 그래프 121

〈그림 4.3.14〉 CXLAMU에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 121

〈그림 4.4.1〉 해상도에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 123

〈그림 4.4.2〉 해상도 및 beta1에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 124

〈그림 4.4.3〉 해상도 및 CINPCR 값에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 125

〈그림 4.4.4〉 해상도 및 cxalmu에 따른 24시간 누적 강수 분포도(F72-F96) 125

〈그림 4.4.5〉 8km 수평해상도에서의 대류조절인자들의 민감도 실험 후보군 126

〈그림 4.4.6〉 CINPCR의 값에 따른 24시간 누적강수분포도(F72-F96) 127

〈그림 4.4.7〉 CINPCR의 값에 따른 24시간 누적강수분포도(F72-F96) 128

〈그림 4.4.8〉 CXLAMU 값에 따른 예측시간별 6시간 누적 강수분포도(F72-F96) 129

〈그림 4.4.9〉 CXLAMU의 계수에 따른 24시간(F72-F96) 누적강수분포도 차이 130

〈그림 4.4.10〉 CXLAMU의 계수에 따른 24시간(F72-F96) 누적강수분포도 차이 130

〈그림 4.4.11〉 2023년 8월 29일 00 UTC의 700 hPa 상당온위(채색, K),... 131

〈그림 4.4.12〉 IMERG와 CXLAMU 1.0의 24시간 (F24-F48)... 132

〈그림 4.4.13〉 〈그림 4.4.12〉과 동일하나, 초기시간 2011년 7월 1일 18 UTC 132

〈그림 4.4.14〉 (a) 2011년 6월 29일 06 UTC (b) 2011년 7월 3일... 133

〈그림 4.4.15〉 예측시간에 따른 CXLAMU1.4과... 134

〈그림 4.4.16〉 CINPCR의 계수값에 따른 2011년도 집중호우 17개 사례... 136

〈그림 4.4.17〉 〈그림 4.4.16〉와 동일하나 CXLAMU의 계수에 따른... 137

제 3 세부과제 : "관측자료를 이용한 전지구 강수 특성 및 예측성 분석" 145

〈그림 1.1.1〉 International Soil Moisture Network (ISMN) 네트워크에 포함되는... 156

〈그림 1.2.1〉 모델 전지구 일변동성 평가에 사용한 진단기법 158

〈그림 1.2.2〉 전지구 대류성 강수 비율의 공간 분포도(60°S-60°N) 159

〈그림 1.2.3〉 Maritime Continent에서의 대류성 강수 비율의 공간 분포도 160

〈그림 1.2.4〉 동아시아에서의 대류성 강수 비율의 공간 분포도 162

〈그림 1.2.5〉 북반구 여름철 강수 일변동 검증을 위한 직접관측 사이트... 163

〈그림 1.2.6〉 전지구 강수의 일변동 최대 위상의 공간 분포도(60°S-60°N) 165

〈그림 1.2.7〉 전지구 강수의 일변동 진폭의 공간 분포도(60°S-60°N) 166

〈그림 1.2.8〉 강수의 일변동 위상과 진폭의 지역별, (a) 전지구, (b) CONUS... 167

〈그림 1.2.9〉 직접관측자료와 각 데이터셋 간의 상관관계 분석 결과 169

〈그림 1.2.10〉 60°S-60°N 영역에서 강수 일변동 최대 시각의 격자점 빈도 분포도 171

〈그림 1.2.11〉 재분석자료(JRA-55, ERA5, MERRA2)와 한국형모델의 강수... 173

〈그림 1.2.12〉 위성평균(Satellite Mean)과 재분석자료(JRA-55, ERA5, MERRA2)... 174

〈그림 1.3.1〉 지표면 토양수분의 기후 평균을 모델들이 모의한 값(y축)과... 178

〈그림 1.3.2〉 Seolmacheon-A2 관측 지점(126.9°W, 37.9°N)에서... 180

〈그림 1.3.3〉 (a) 동아시아 지역 표층 토양수분 관측의 최대 위상 월. (b)... 181

〈그림 1.3.4〉 동아시아 지역 표층 토양수분의 계절 변동 세기 (a) 직접관측,... 183

〈그림 1.3.5〉 (a) 재분석자료에서 모의하는 토양수분의 시간적 상관계수를... 184

〈그림 1.3.6〉 5가지 재분석자료 평균한 (a) 표층 토양수분 평균장과 (c) 장기... 186

〈그림 1.3.7〉 동아시아 지역에서 한국형모델의 토양수분 평균장과 MERRA2... 188

〈그림 1.3.8〉 (a) 동아시아에서 한국형모델의 Lead Time별 MERRA2... 190

〈그림 1.3.9〉 북반구 여름철(JJA) TFS* 분석 결과 191

〈그림 1.3.10〉 북반구 여름철(JJA) AFS* 분석 결과 193

〈그림 1.3.11〉 지역별 관측(좌)과 한국형모델(우)의 단순화된 TFS(TFS*)와... 194

〈그림 1.3.12〉 정규화된 TFS(Triggering Feedback Strength)와 AFS... 196

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한국형모델의 강수 예측성능 개선을 위한 대기-해양 상호작용 진단 연구 : 최종보고서 이용현황 표 - 등록번호, 청구기호, 권별정보, 자료실, 이용여부로 구성 되어있습니다.
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