$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

미기상해석모듈 출력물의 정확성에 대한 객체기반 검증법: 한반도 풍속예측모형의 정확성 검증에의 응용
An Object-Based Verification Method for Microscale Weather Analysis Module: Application to a Wind Speed Forecasting Model for the Korean Peninsula 원문보기

응용통계연구 = The Korean journal of applied statistics, v.28 no.6, 2015년, pp.1275 - 1288  

김혜중 (동국대학교 통계학과) ,  곽화륜 (동국대학교 통계정보기술연구소) ,  김상일 (기상기술개발원 차세대도시농림융합기상사업단) ,  최영진 (기상기술개발원 차세대도시농림융합기상사업단)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

미기상해석모듈(microscale weather analysis module)은 복사에너지, 열, 습도 등의 순환을 시-공간적으로 세밀하게 설명하고 모의실험 할 수 있도록 개발한 초고분해능($1km{\times}1km$ 이내)의 기상모델이다. 본 논문은 미기상해석모듈의 정확성을 시공간적으로 검증할 수 있도록 고안한 객체기반 검증법을 제안한다. 이 검증법은 통계그래픽을 사용하는 시각적인 방법이며, 미기상해석모듈의 평가통계출력장 구축단계, 객체식별 및 병합단계, 모듈의 정확성 검증단계로 이루진다. 이를 위해 두 가지 통계를 사용하여 삼차원의 평가통계출력장을 구축하였고, 구축된 출력장에서 정의되는 시계열통계들에 대해 합성(convolution), 가면화(masking) 및 병합작업(merging)을 시행하여 출력장에서 모듈검증대상 지역인 객체를 식별하는 알고리즘을 개발하였다. 또한, 사례연구를 통해 제안된 객체기반 검증법의 유용성을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A microscale weather analysis module (about 1km or less) is a microscale numerical weather prediction model designed for operational forecasting and atmospheric research needs such as radiant energy, thermal energy, and humidity. The accuracy of the module is directly related to the usefulness and q...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • MODE는 미기상연구소의 DTC에서 개발되었고 선진기상국가의 기상관련기관과 기상모델 연구자들에 의해 많이 사용되고 있으며, 1km × 1km 이상의 해상도의 WRF모델에 의해 얻어지는 횡단면 출력물(또는 예측자료)의 정확성을 평가하는 도구이다. 따라서 도시 및 농림지역을 대상으로 국지규모의 기상정보 및 수요자 맞춤형 실시간 기상정보서비스를 목적으로 개발될 미기상 해석모듈의 성능을 시-공간적으로 검증하기에는 MODE의 기능이 부족하여 EMODE를 개발하였다. EMODE의 개발을 위해 네 종류의 시계열 평가통계와 평가통계출력장의 해상도보정법을 소개하였으며, 보정된 출력장에 대해 합성, 가면화 및 합병작업을 통해 최종적으로 객체를 통계적으로 식별하는 절차도 제안하였다.
  • 미기상해석모듈은 서울과 같은 대도시의 복사에너지, 열, 습도 등의 순환을 초고분해능 (1km × 1km 이하의 해상도)으로 설명하고 모의실험 할 수 있게 개발한 모델이다. 본 논문은 MODE를 확장시켜 미기상해석모듈이 출력하는 시-공간적인 예측 값들에 대한 정확도 평가 및 모듈의 진단방법인 EMODE를 개발하여 제시하였다. MODE는 미기상연구소의 DTC에서 개발되었고 선진기상국가의 기상관련기관과 기상모델 연구자들에 의해 많이 사용되고 있으며, 1km × 1km 이상의 해상도의 WRF모델에 의해 얻어지는 횡단면 출력물(또는 예측자료)의 정확성을 평가하는 도구이다.
  • 본 연구는 미기상해석모듈이 생산하는 출력물의 정확성과 변동성을 시-공간적으로 진단·평가하는 기능을 개발하여 MODE을 개량 및 확장시킨 객체기반-진단평가법(extended MODE; 이하 EMODE로 표기)를 제안하고, 실증적 자료 분석 예를 통해 개발된 EMODE가 미기상해석모듈 출력물의 시-공간적인 특성을 반영시켜 모듈을 검증하는데 유용한 것임을 보이고자 한다.
  • 이 장은 Ha 등 (2010)이 개발하여 현재 기상청에서 사용하고 있는 초단기 기상분석 및 예측 시스템(Korea local analysis and prediction system; 이하 KLAPS로 표기)의 정확성 검증을 통해 EMODE의 유용성을 보이고자 한다. 이를 위해 한반도 지역(남한)에서 KLAPS으로 예측한 풍속시계열과 동일한 지역에서 관측된 풍속시계열 자료를 EMODE에 적용시켜 KLAPS의 정확성을 평가하였다.

가설 설정

  • 귀무가설 (2.4)하에서 검정통계량 Tn은 0에 점근적으로 수렴하는 성질을 가져, 가설검정은 기각역을 Tn 분포의 우측에 두는 우 단측검정을 한다. 또한, 검정에 사용될 p-값 (또는 유의수준 α인 임계값)은 Dette와 Pararoditis (2007)가 제안한 붓스트랩 방법을 사용하여 계산한다.
  • 일정기간 동안 격자점 s에서 미기상해석모듈이 출력한 예측시계열을 {X1,t(s), t ∈ T} 그리고 관측시계열을 {X2,t(s), t ∈ T}라 하고, 그들의 평균을 각각 0이라 가정하자.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
미기상해석모듈이란? WISE개발에는 초고분해능에 적합한 WRF(weather research and forecasting model)기반의 도시미기상모델의 개발이 필요하며 (Kim 등, 2008; Boo와 Oh, 2000; Toshiaki 등, 1999), 이러한 모델은 초고속 물리과정모듈 및 자료동화모듈을 포함하는 다양한 미기상해석모듈을 기반으로 개발된다. 미기상해석모듈이란 복사에너지, 열, 습도 등의 순환을 시-공간적으로 세밀하게 설명하고 모의실험 할 수 있도록 개발한 초고분해능(1km × 1km 이내)의 기상모델이다. 따라서 WISE의 정확성과 신뢰성을 담보하기 위해서는 먼저 WISE개발에 사용되는 미기상해석모듈의 결과물(진단 및 예측 정보)의 정확도를 검증할 수 있는 진단 및 평가도구가 필요하다.
객체기반 검증법의 정의와 단계는? 본 논문은 미기상해석모듈의 정확성을 시공간적으로 검증할 수 있도록 고안한 객체기반 검증법을 제안한다. 이 검증법은 통계그래픽을 사용하는 시각적인 방법이며, 미기상해석모듈의 평가통계출력장 구축단계, 객체식별 및 병합단계, 모듈의 정확성 검증단계로 이루진다. 이를 위해 두 가지 통계를 사용하여 삼차원의 평가통계출력장을 구축하였고, 구축된 출력장에서 정의되는 시계열통계들에 대해 합성(convolution), 가면화(masking) 및 병합작업(merging)을 시행하여 출력장에서 모듈검증대상 지역인 객체를 식별하는 알고리즘을 개발하였다.
기존에 사용되고 있는 기상모델 진단·평가 방법에는 어떤 것이 있는가? 기존에 사용되고 있는 기상모델 진단·평가 방법에는 Wilks (1995)와 Doswell 등 (1990)이 개발한 기술통계에 의해 기상모델을 검증하는 측도지향접근법(measure-oriented approach)과 Davis 등 (2006a, 2006b), Skok 등 (2009, 2010), Hitchens 등 (2012), Li 등 (2015) 외 여러 학자에 의해 여러 형태로개발된 객체기반-진단·평가법(method for object-based diagnostic and verification; MODE)이 있다. 전자는 예측모델의 성능을 총체적으로 점검하기에는 유용하나 특정 예측오차들에 대한 구체적인 정보를 제공하는 기능이 없으며 예보관이나 기상분석관의 경험적인 판단과도 상당히 불일치하여, 간헐적이고 국지적인 기상정보의 품질에 대한 검증을 할 수 없는 약점을 가지고 있다 (Davis 등, 2006a).
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (24)

  1. Boo, K. O. and Oh, S. N. (2000). Characteristics of spatial and temporal distribution of air temperature in Seoul, Journal of the Korean Meteorological Society, 36, 499-506. 

  2. Christian, B., David, R. H. and Pierre, H. (2004). Medical image computing and computer-assisted intervention-MICCAI 2004, In Proceeding of the 7th International Conference, 26-29. 

  3. Davis, C. A., Brown, B. G. and Bullock, R. G. (2006a). Object-based verification of precipitation forecasts. Part I: Methodology and application to mesoscale rain areas, Monthly Weather Review, 134, 1772-1784. 

  4. Davis, C. A., Brown, B. G. and Bullock, R. G. (2006b). Object-based verification of precipitation forecasts. Part II: Application to convective rain systems, Monthly Weather Review, 134, 1785-1795. 

  5. Dette, H. and Pararoditis, E. (2007). Testing equality of spectral densities (Technical Report), Komplexitatsreduktion in Multivariaten Datenstrukturen, Universitat Dortmund. 

  6. Developmental Testbed Center (2013). Model evaluation tools version 4.1 (MET v4.1), Boulder, Colorado, USA. 

  7. Doswell, C. A., Davies-Jones, R. and Keller, D. L. (1990). On summary measures of skill in rare event forecasting based on contingency tables, Weather and Forecasting, 5, 576-585. 

  8. Giri, N. (1965). On the complex analogues of and tests, The Annals of Mathematical Statistics, 36, 664-670. 

  9. Gomez, R. M. P. and Drouiche, K. (2002). A test of homogeneity for autoregressive processes, International Journal of Adaptive Control and Signal Processing, 16, 231-242. 

  10. Ha, J. C., Lee, D. H., Lee, J. S., Lee, H. C. and Chang, D. E. (2010). Korea local analysis and prediction system, In Proceedings of the Autumn Meeting of Korean Meteorological Society, 218-219. 

  11. Hannan, E. J. (1970). Multiple Time Series, Wiley, New York. 

  12. Hitchens, N. M., Baldwin, M. E. and Trapp, R. J. (2012). An object-oriented characterization of extreme precipitation-producing convective systems in the midwestern United States, Monthly Weather Review, 140, 1356-1366. 

  13. Kim, Y. H., Ryoo, S. B., Park, I. S., Koo, H. J. and Nam, J. C. (2008). Does the restoration of an inner-city stream in Seoul affect local thermal environment, Theoretical and Applied Climatology, 92, 239-248. 

  14. Korea Meteorological Administration (2011). Public satisfaction survey on national weather service in 2011, Korea Meteorological Administration, Korea. 

  15. Li, J., Hsu, K., AghaKouchak, A. and Sorooshian, S. (2015). An object-based approach for verification of precipitation estimation, International Journal of Remote Sensing, 36, 513-529. 

  16. Little, R. J. A. and Rubin, D. B. (2002). Statistical Analysis with Missing Data, 2nd ed, Wiley, New York. 

  17. Marahaj, E. A. (2002). Comparison of non-stationary time series in the frequency domain, Computational Statistics and Data Analysis, 40, 131-141. 

  18. Mora-Ramirez, M. A. and Garcia, A. R. (2012). Evaluation of WRF-CHEM simulations with the unified post processor (UPP) and model evaluation tool (MET), In Proceeding of the 11th Annual CMAS Conference, 15-17. 

  19. Shumway, R. H. and Stoffer, D. S. (2010). Time Series Analysis and Its Applications With R Examples, 3nd ed., Springer. 

  20. Skok, G., Tribbia, J., Rakovec, J. and Brown, B. (2009). Object-based analysis of satellite-derived precipitation systems over the low and midlatitude Pacific Ocean, Monthly Weather Review, 137, 3196-3218. 

  21. Skok, G., Tribbia, J. and Rakovec, J. (2010). Object-based analysis and verification of WRF model precipitation in the low and midlattitude Pacific Ocean, Monthly Weather Review, 138, 4561-4575. 

  22. Toshiaki, I., Shimodozono, K. and Hanaki, K. (1999). Impact of anthropogenic heat on urban climate in Tokyo, Atmospheric Environment, 33, 3897-3909. 

  23. Wilks, D. S. (1995). Statistical Method in the Atmospheric Sciences, Academic Press, San Diego. 

  24. Wold, H. O. A. (1954). A Study in the Analysis of Stationary Time Series, 2nd Ed., Almqvist and Wiksell, Uppsala. 

저자의 다른 논문 :

섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로