호우, 폭염, 한파와 같은 기상재해를 미연에 방지하기 위해서는 기상예측이 매우 중요하다. 우리나라 기상청에서는 현재시점의 기상특보를 제공하고 있고, 농촌진흥청에서는 농장재해에 대한 2일 예보를 일부 지역에 대해 시범서비스 하고 있다. 이러한 기상위험 조기경보 시스템의 발전을 위해서는 전국적인 고해상도 예측자료와 Web GIS가 통합될 필요가 있다. 본 연구는 1시간 간격, 1km 해상도의 수치예보 자료와 Web GIS가 통합된 형태의 기상위험 조기경보 서비스의 프로토타입 개발을 목적으로 한다. 이를 위하여 전지구모델 GME의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료가 Web GIS를 통해 표출되도록 하였으며, 오픈소스 기반의 지도 API와 JavaScript 라이브러리의 시각화기법을 결합하여 동적 인터액션이 가능한 사용자 인터페이스를 구성하였다. 711,504개 격자점에 대하여 1시간 간격의 위도, 경도, 기온, 강수량 등 9개 항목으로 이루어진 대량의 데이터를 관리하기 위하여 오픈소스 기반의 DBMS인 PostgreSQL을 사용하였으며, Spring과 myBatis를 연동하여 전자정부 프레임웍기반의 웹서비스를 구성하였다. 이 시스템은 현재의 기상위험 상황에 대한 정보뿐만 아니라, 향후 7일간의 호우, 폭염, 한파 등 기상위험 예측정보가 1시간 간격 및 읍면동 단위로 제공된다. 이 시스템이 현업운용 되기 위해서는 수치예보의 정확도 향상과 함께 래스터 및 벡터 자료의 전처리시간 단축이 향후과제로서 해결되어야 할 것이다.
호우, 폭염, 한파와 같은 기상재해를 미연에 방지하기 위해서는 기상예측이 매우 중요하다. 우리나라 기상청에서는 현재시점의 기상특보를 제공하고 있고, 농촌진흥청에서는 농장재해에 대한 2일 예보를 일부 지역에 대해 시범서비스 하고 있다. 이러한 기상위험 조기경보 시스템의 발전을 위해서는 전국적인 고해상도 예측자료와 Web GIS가 통합될 필요가 있다. 본 연구는 1시간 간격, 1km 해상도의 수치예보 자료와 Web GIS가 통합된 형태의 기상위험 조기경보 서비스의 프로토타입 개발을 목적으로 한다. 이를 위하여 전지구모델 GME의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료가 Web GIS를 통해 표출되도록 하였으며, 오픈소스 기반의 지도 API와 JavaScript 라이브러리의 시각화기법을 결합하여 동적 인터액션이 가능한 사용자 인터페이스를 구성하였다. 711,504개 격자점에 대하여 1시간 간격의 위도, 경도, 기온, 강수량 등 9개 항목으로 이루어진 대량의 데이터를 관리하기 위하여 오픈소스 기반의 DBMS인 PostgreSQL을 사용하였으며, Spring과 myBatis를 연동하여 전자정부 프레임웍기반의 웹서비스를 구성하였다. 이 시스템은 현재의 기상위험 상황에 대한 정보뿐만 아니라, 향후 7일간의 호우, 폭염, 한파 등 기상위험 예측정보가 1시간 간격 및 읍면동 단위로 제공된다. 이 시스템이 현업운용 되기 위해서는 수치예보의 정확도 향상과 함께 래스터 및 벡터 자료의 전처리시간 단축이 향후과제로서 해결되어야 할 것이다.
Numeric weather prediction is important to prevent meteorological disasters such as heavy rain, heat wave, and cold wave. The Korea meteorological administration provides a realtime special weather report and the rural development administration demonstrates information about 2-day warning of agricu...
Numeric weather prediction is important to prevent meteorological disasters such as heavy rain, heat wave, and cold wave. The Korea meteorological administration provides a realtime special weather report and the rural development administration demonstrates information about 2-day warning of agricultural disasters for farms in a few regions. To improve the early warning systems for meteorological hazards, a nation-wide high-resolution dataset for weather prediction should be combined with web-based GIS. This study aims to develop a web service prototype for early warning of meteorological hazards, which integrates web GIS technologies with a weather prediction database in a temporal resolution of 1 hour and a spatial resolution of 1 km. The spatially and temporally high-resolution dataset for meteorological hazards produced by downscaling of GME was serviced via a web GIS. In addition to the information about current status of meteorological hazards, the proposed system provides the hourly dong-level forecasting of meteorologic hazards for upcoming seven days, such as heavy rain, heat wave, and cold wave. This system can be utilized as an operational information service for municipal governments in Korea by achieving the future work to improve the accuracy of numeric weather predictions and the preprocessing time for raster and vector dataset.
Numeric weather prediction is important to prevent meteorological disasters such as heavy rain, heat wave, and cold wave. The Korea meteorological administration provides a realtime special weather report and the rural development administration demonstrates information about 2-day warning of agricultural disasters for farms in a few regions. To improve the early warning systems for meteorological hazards, a nation-wide high-resolution dataset for weather prediction should be combined with web-based GIS. This study aims to develop a web service prototype for early warning of meteorological hazards, which integrates web GIS technologies with a weather prediction database in a temporal resolution of 1 hour and a spatial resolution of 1 km. The spatially and temporally high-resolution dataset for meteorological hazards produced by downscaling of GME was serviced via a web GIS. In addition to the information about current status of meteorological hazards, the proposed system provides the hourly dong-level forecasting of meteorologic hazards for upcoming seven days, such as heavy rain, heat wave, and cold wave. This system can be utilized as an operational information service for municipal governments in Korea by achieving the future work to improve the accuracy of numeric weather predictions and the preprocessing time for raster and vector dataset.
이러한 점에서 볼 때, 기상위험 조기경보 시스템의 발전을 위해서는 전국적인 고해상도 예측자료와 웹GIS가 통합될 필요가 있다. 현재 우리나라 국지예보모델이 1시간 간격으로 1.5 km 해상도의 자료를 생산하고 있으므로, 본 연구에서도 이에 준하여 실험적으로 1시간 간격, 1 km 해상도의 수치예보 자료와 웹GIS가 통합된 기상위험 조기경보 서비스의 프로토타입을 개발하고자 한다. 이를 위하여 유럽중기예보센터(European centre for medium-Range weather forecasts; ECMWF)의 전지구모델 GM(global model)과 지역모델 EM(European model)을 결합한 예보모델인 GME(Majewski et al.
제안 방법
본 연구에서는 고해상도 수치예보 자료로부터 기상위험 정보를 추출하여 1시간 간격의 조기경보를 제공하는 웹서비스의 프로토타입을 구현하였다. 이를 위하여 전지구모델 GME의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료가 웹GIS를 통해 표출되는 시스템을 구현하였으며, 현재의 기상위험 상황에 대한 정보뿐만 아니라, 향후 7일간의 호우, 폭염, 한파 등 기상위험 예측정보가 1시간 간격 및 읍면동 단위로 제공되도록 하였다.
5 km 해상도의 자료를 생산하고 있으므로, 본 연구에서도 이에 준하여 실험적으로 1시간 간격, 1 km 해상도의 수치예보 자료와 웹GIS가 통합된 기상위험 조기경보 서비스의 프로토타입을 개발하고자 한다. 이를 위하여 유럽중기예보센터(European centre for medium-Range weather forecasts; ECMWF)의 전지구모델 GM(global model)과 지역모델 EM(European model)을 결합한 예보모델인 GME(Majewski et al., 2002)의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료를 산출하여 DBMS(database management system)에서 관리하고 웹GIS를 통해 표출하는 시스템을 구현한다.
대상 데이터
본 연구에서는 Oh et al.(2010)의 역학적 다운스케일링 기법을 사용하여 고해상도의 수치예보모델 자료를 생산하였으며, 북위 33~39도, 동경 124~133도 사이의 한반도 영역을 대상으로 하였다. 우선 전지구모델 GME를 이용하여 7일간 1시간 간격으로 공간해상도 20 km의 모의를 실시하였으며, 이때 초기장으로는 ECMWF에서 제공하는 MARS(meteorological archival and retrieval system) 재분석자료를 사용하였다.
수치예보모델에서 산출한 기상위험 예측자료는 위도, 경도를 기준으로 기온, 강수량, 바람벡터, 그리고 위험등급으로 구성되며(Table 1), 이때 호우, 폭염, 한파 등의 위험등급은 Table 2와 같은 기준으로 산출하였다. 호우는 6시간 강우량과 12시간 강우량이 각각 일정치 이상일 때, 폭염은 일 최고기온이 일정치 이상인 상태가 이틀 이상 지속될 때, 그리고 한파는 아침 최저기온이 일정치 이하인 상태가 이틀 이상 지속될 때에 해당한다.
이론/모형
1시간 간격의 711,504개 격자점에 대하여 위도, 경도, 기온, 강수량 등 9개 항목으로 이루어진 대량의 데이터를 효과적으로 관리하기 위하여 DBMS는 오픈소스 기반의 PostgreSQL을 사용하였다. 데이터베이스의 쿼리(query) 속도는 웹 애플리케이션의 성능에 큰 영향을 미치는데, PostgreSQL은 데이터를 조회하는 Select 연산 속도가 뛰어난 것으로 평가된다(Lee et al.
성능/효과
본 연구에서는 고해상도 수치예보 자료로부터 기상위험 정보를 추출하여 1시간 간격의 조기경보를 제공하는 웹서비스의 프로토타입을 구현하였다. 이를 위하여 전지구모델 GME의 다운스케일링을 통해 시공간분해능이 향상된 기상위험 예측자료가 웹GIS를 통해 표출되는 시스템을 구현하였으며, 현재의 기상위험 상황에 대한 정보뿐만 아니라, 향후 7일간의 호우, 폭염, 한파 등 기상위험 예측정보가 1시간 간격 및 읍면동 단위로 제공되도록 하였다. 전지구적 기후변동으로 최근 들어 기상위험이 현격히 증가하고 있는 상황에서골든타임을 놓치지 않고 기상재해에 대응하기 위해서는 이와 같은 조기경보 시스템의 현업화가 매우 필요하다고 하겠다.
후속연구
전지구적 기후변동으로 최근 들어 기상위험이 현격히 증가하고 있는 상황에서골든타임을 놓치지 않고 기상재해에 대응하기 위해서는 이와 같은 조기경보 시스템의 현업화가 매우 필요하다고 하겠다. 이 시스템이 지방자치단체 등에 의해 현업운용 되기 위해서는 수치예보의 정확도 향상과 함께 래스터 및 벡터 자료의 전처리시간 단축이 향후과제로서 해결되어야 할 것이다. 또한 모바일 기기에서도 동작하는 반응형 웹 시스템 및 하이브리드 앱을 구현하여 클라이언트의 플랫폼에 구애받지 않는 서비스도 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라에 기상재해로 인해 생긴 피해는?
, 2015). 이러한 기상재해로 인하여 2005년에서 2014년까지 10년 동안 약 62억 원의 재산피해 및 270명의 사망ㆍ실종, 20만 명의 이재민이 발생한바 있다. 피해 중 50%는 집중호우가 원인이었고, 30%는 태풍, 대설, 풍랑, 강풍 등의 순으로 집계되었다(KMA, 2015).
기상예측이 매우 중요한 이유는?
호우, 폭염, 한파와 같은 기상재해를 미연에 방지하기 위해서는 기상예측이 매우 중요하다. 우리나라 기상청에서는 현재시점의 기상특보를 제공하고 있고, 농촌진흥청에서는 농장재해에 대한 2일 예보를 일부 지역에 대해 시범서비스 하고 있다.
우리나라 기상청은 어떤 수치예보모델을 사용하고 있는가?
기상재해를 미연에 방지하기 위해서는 기상예측이 매우 중요하며, 현재 우리나라 기상청에서는 수치예보모델을 통해 기상예측 자료를 생산하고 있다. 수치예보모델은 영국 기상청(Met Office)의 UM(unified model)에 기초하고 있으며, 공간규모에 따라 12 km 해상도의 지역예보모델과 1.5 km 해상도의 국지예보모델로 나뉜다.
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