초록 ▼

O 집중관측과 재해성 기상현상의 기구규명
o 고분해능의 관측자료의 상시생산
- 전라남도 해남에 위치한 국가 악기상 집중관측 센터 (NCIO, National Center for Intensive Observation of Severe Weathers)에서 최첨단 관측 장비를 이용한 상시 관측이 수행되었다.
- 관측연구 활성화 및 관측자료 DB 구축을 위해 상시 관측자료는 KEOP-DB서버로 자동으로 전송되는 프로그램이 구축되었다. 라디오존데 집중관측자료 또한 관측 종료 시 KEOP-DB서버로 전송되어 자료품질검사 과

O 집중관측과 재해성 기상현상의 기구규명
o 고분해능의 관측자료의 상시생산
- 전라남도 해남에 위치한 국가 악기상 집중관측 센터 (NCIO, National Center for Intensive Observation of Severe Weathers)에서 최첨단 관측 장비를 이용한 상시 관측이 수행되었다.
- 관측연구 활성화 및 관측자료 DB 구축을 위해 상시 관측자료는 KEOP-DB서버로 자동으로 전송되는 프로그램이 구축되었다. 라디오존데 집중관측자료 또한 관측 종료 시 KEOP-DB서버로 전송되어 자료품질검사 과정을 통한 최종 자료의 생성하는 자동화 프로그램이 구축되었다.
- 수분의 시간 분해능을 가지고 온도와 습도의 연직 프로파일을 지상에서 10 km 고도까지 연속적으로 생산하는 라디오미터를 도입하여 해남 악기상 집중관측센터에 설치하였다. 라디오미터의 원리소개와 설치 현황 그리고 장비 운영동안 발생한 문제점들에 대한 보고 및 해결사항 등을 기술하였다.
o 집중관측과 재해성 기상현상의 구조 분석
- 바이칼호 부근에 위치한 시베리아 고기압이 3월 3-5일 사이에 한반도를 통과하면서 한파가 예상되어 해남과 문산에서 동계 집중관측이 수행되어 1일 4회 관측을 통해 관측자료가 생산되었다 관측결과를 이용하여 악기상 사례 (한랭저기압, 한랭고기압, 온난저기압)의 연직구조 차이를 분석할 수 있었고, 시험적으로 실시된 관측 장비 (모바일 GPS 존데)의 성능을 점검할 수 있었다. 또한 관측자료를 이용한 한파사례에 대한 관측민감도 실험이 수행되었고, 그 결과 다가오는 저기압 시스템에 대한 정확한 모의와 바람의 연직구조를 개선하는 효과를 보였으며 또한 강수 예측 성능의 향상도 보였다.
- 장마전선과 이와 연결된 중규모 대류 시스템을 관측하고자 시간 공간적 고해상도의 관측망을 구축하여 집중관측을 수행하였다. 장마기간 동안 중하층에서는 한대와 열대기단이 주기적으로 진동하는 모습을 보이며, 한 대에서 열대기단으로 변화하는 시점에 강수가 발생하는 경향을 보였다.
- 지역별로 속초와 고산은 다른 지점과 강수 시 종관 특징이 다르게 나타났는데, 속초의 경우 강수요인은 열역학적으로 안정대기 상태를 보이지만 상하층 연직쉬어가 강화되어 역학적 불안정 대기와 연관되며, 고산의 경우에는 지상에서 열적가열에 따른 부력의 강화로 열역학적 불안정에 기인한다.
- 한국해양연구원에서 수행되는 과제의 집중관측 공동 연구의 협조로 해양연구원 소속 "이어도" 호를 승선하여 한반도 남부 해역을 다니며 고층관측을 실시하였다. 이를 통해 해상에서 관측된 11개의 연직 프로파일을 이용하여 국지분석 및 예측 시스템 (KLAPS)에서 생산된 분석장과 비교.분석을 실시하였다. KLAPS 분석장과 비교 시 상층 역전층과 같은 국지 현상에 대한 차이를 보였다. 또한 KLAPS에서 관측자료의 사용 여부에 따른 민감도 실험을 수행한 바, 대기하층에서의 온도분석의 개선과 바람장 개선을 현저하게 볼 수 있었다. 자료의 공백지역인 해상에서의 고층관측을 통해 KLAPS 분석장 검증 시 유용하게 사용되었으며 또한 분석장 생성에 이용시 개선에 긍정적인 효과를 줄 수 있음을 보였다.
o 해남 관측자료의 특성 분석
- 2007년 7월에 도입된 라디오미터의 기온과 상대습도 연직 프로파일을 해남 악기상센터의 오토존데를 이용하여 비교검증을 하였고 그 결과 강수시 습도 프로파일에 오차를 보였다. 또한 태풍 '나리' 통과 시 윈드프로파일러를 함께 활용하여 불안정지수를 산출하여 강수 유발 메커니즘을 분석하였다. 그리고 윈드프로파일러의 검증을 위해 라디오존데에서 관측된 바람과 동서류와 남북류로 구분하여 비교 해 본 결과, 높은 상관도를 보이며 그 차이가 전형적인 오차 범위 내에서 나타나 자료의 유용성을 볼 수 있었다.
O 예측 가능성 분석
o 모형의 강수예측 가능성 분석
- KEOP-2006 고층 관측자료를 이용한 주성분 분석을 통한 장마기간의 대기연직구조의 특성을 분석하였고 그 결과로부터 대기의 기온의 연직구조 (기온감률)를 얻을 수 있었다. 그 결과를 이용하여 수치모델의 기준상태 설정에 관한 수치 민감도 실험을 수행한 결과, 수치모델에 표준값으로 주어지는 기준상태 설정보다 관측을 통해 얻어진 값을 적용하였을 때 강수예측 숙련도가 향상되었음을 보였다.
o 3DVAR에서 영향반경조절이 분석장 및 수치예보에 미치는 영향
- 영향반경 조절이 자료동화를 통한 강수사례 모사에 어떤 영향을 주는지 파악하기 위해 수치실험을 수행하고 결과를 분석하였다. 중규모 수치모델인 WRF를 기반으로 한 KWRF와 자료동화시스템인 3DVAR를 기반으로 한 통합 3DVAR를 사용하여 수치실험을 구성하였다. 해남 국가악기상 센터에 위치한 오토존데로부터 인접한 순서대로 고층관측자료를 추가하여 모사실험의 카테고리를 증가시키면서 수치실험을 수행하였다. Background error structure를 많이 반영할수록, 반응함수에서의 필터링 수준을 낮출수록 ETS (Equitable Threat Score)가 크게 나타났다.
o 레이더 자료를 이용한 중규모 강수계의 예측성 분석
- 3차원 변분법을 이용한 다중 도플러 바람장 분석의 결과를 기상청의 6지점의 윈드프로파일러 자료와의 비교 검증을 수행하였다. 사례는 2007년 7월 29일 1400-1430 KST로 대류세포 지역의 수평 바람장과 연직 바람장이 이론과 부합되는 분포를 보였다. 윈드프로파일러와의 검증에서도 바람성분 별 상관계수는 2$\sim$4 km 이상에서부터 증가하는 현상을 보이며 문산의 경우 전체 고도에서 0.9 부근의 상관계수를 보이고 있다 낮은 고도에서 상관계수가 낮은 이유는 레이더 사이의 거리가 멀어서 지구곡률효과에 의해 지역에서 실제로 시선속도가 중복되지 않아 1개의 레이더에 대해서만 관측 비용이 비교되기 때문으로 추정된다.
O 관측시스템 실험
o 목표관측 수행을 위한 기반 시스템 연구
- 실시간적으로 적용 가능한 수반민감도 기반의 목표관측전략을 개발하였고 목표관측 자료를 동화할 수 있는 자료동화시스템으로 WRF 3DVAR 시스템을 구축하였다.
o 고층관측자료를 이용한 관측시스템 실험
- 2007년 7월 4일 중부지방에 발생한 호우사례를 대상으로 고해상도 수치 모델인 KWRF를 기반으로 KEOP-2007 집중관측 자료의 효과와 더불어 다양한 관측자료의 민감도 실험을 수행하였다. KEOP-2007 집중관측자료 (문산)를 이용하였을 때, 강수역 및 최대 강수량이 관측 값과 유사하게 모의하는 등 호우지역에 가까운 한 지점의 관측자료를 통해서도 상당한 예측 성능의 향상 효과를 보여 주었다.

Abstract ▼

O Intensive observation of the high-impact weather disasters and the investigation into the mechanism
o Production of ordinary observation data with high resolution
- Ordinary observation with the most advanced equipments has been conducted at the NCIO (National Center for Intensive Observatio

O Intensive observation of the high-impact weather disasters and the investigation into the mechanism
o Production of ordinary observation data with high resolution
- Ordinary observation with the most advanced equipments has been conducted at the NCIO (National Center for Intensive Observation of Severe Weathers).
- In order to make the best use of observation data at the NCIO, the automatic data sending program to the KEOP-DB server has been developed. Also, The procedures which execute the automatic sending, quality control, and standardization has been made.
- Microwave radiometer was installed at the NCIO. The radiometer at the NCIO produces vertical profiles of the temperature and humidity up to 10 km. Information on the instrument specification, theory of operation and the some errors occurred on operation are also introduced.
o Intensive observation and structure analysis of the high-impact weather
- Winter Intensive Observation Period (IOP) from 1 March 2007 to 6 March 2007 at the five KMA sites and two METRI special sites using radiosonde has been accomplished in order to understand the Siberian anti-cyclone and cold surge. From these data, the vertical structure of cold low, cold high, and warm low can be resolved and the new mobile radiosonde equipment has been tested. Also, sensitivity experiment using the IOP data of cold-surge case has been conducted and exact simulation of low system and improvement effect of vertical structure of wind vector can be resolved from the experiment.
- In order to observe the Changma front and meso-scale convective system (MCS), the high temporal and spatial observation in 2007 (KEOP-2007) has been conducted.
- During Changma period, we found that warm airmass and cold airmass came out one after the other at the middle levels and the rainfall phenomena occurred when warm airmass changed to cold airmass.
- Sokcho and Gosan showed different mechanism of rainfall compared with other sites. The main factor to make unstable condition is dynamic instability caused by wind shear in Sokcho and thermodynamic instability caused by buoyancy at the surface in Gosan.
o Analysis for data observed at NCIO (Haenam site)
- Using the Auto-sonde at Haenam, the temperature and relative humidity profiles of Radiometer have evaluated. As the result, the difference of relative humidity was large in the rainfall events. Stability indexes were calculated using the Windprofiler when the typhoon 'Nari' has passed. For the verification of the Windprofiler, the wind data of Radiosonde were used as the reference data. The results show that the correlation was very high and especially u-wind component more correlated than v-wind component between the windprofiler and sonde.
O Predictability analysis
o Predictability analysis of rainfall prediction in the numerical simulation model
- we analyzed the intensive upper-air observation data, KEOP (Korea Enhanced Observing Program) IOP data, using the EOF (Empirical Orthogonal Function) and then carried out the numerical sensitivity experiments concerned with setting the reference states in the numerical model, WRF (Weather Research and Forecasting). The results of the numerical experiments show that the value for the base temperature and lapse rate in the numerical model is generally not best choice for the selected event day. The lapse rate calculated from EOFs analysis is rather higher than the general value as the lapse rate and good performance in rainfall prediction.
o Impact of influence-radius control in 3DVAR on analysis and numerical prediction
- For the investigation on impact of influence-radius control in rainfall-event simulation through data assimilation, numerical experiments and analyses are performed. Numerical experiments are organized using KWRF and unified 3DVAR which is based on mesoscale numerical model WRF, data assimilation system 3DVAR respectively. From autosonde located in National Center for Intensive Observation of Severe Weathers (Haenam Observatory), radiosonde observation data is added to numerical experiment and category of experiment-set is increased. The more background error structure is reflected and degree of filtering on response function is reduced, ETS (Equitable Threat Score) is increased.
o Predictability analysis of mesoscale precipitation systems using the radars
- The multiple-Doppler wind analysis system using a three dimensional variational method was introduced for the South Korea domain including nine S-band radars. The reference observation data for verification are the six windprofiler data of the Korea Meteorological Administration (KMA). The verification results show that the maximum correlation coefficient appeared at 2000 m and the correlation coefficient of the Munsan site was near 0.9, but other sites such as Kangreung and Ulsan were relatively low. Cases of the variational multiple-Doppler wind analysis at 1400 KST July 29, 2007 and 1430 KST on that day have been studied.
O Observing System Experiment (OSE)
o The research on base system to perform the targeted observation
- We suggested an adjoint-based adaptive observation strategy as a real-time guidance and installed the WRF (Weather Research and Forecasting) 3DVAR (Three-dimensional Variational) data assimilation system.
o Observing system experiment using the upper air observation data
- A significant heavy precipitation event occurred at early morning 4 July 2007 over the middle part of Korea. A synoptic scale low system pass over the southern part of Korea along the Changma front, and it results in heavy precipitation over the southern coastal area. we investigated the impact of intensive observation data on the Improvement of precipitation forecast skill in numerical model. Also we examined other observation data (surface, aviation reports, WPR, and satellite). The assimilation with KWRF 3.3 km model using the intensive observations (KEOP-2007) showed positive potential to improve the heavy rainfall forecast skill. Surface (SYNOP, SHIP, BUOY, AWS) data and aviation reports (AMDAR and KAL reports) are more positive effect on prediction of the heavy rainfall forecast skill.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 목차...3
• CONTENTS...7
• LIST OF FIGURES...11
• LIST OF TABLES...18
• 요약문...21
• SUMMARY...21
• 제 1 장 서론...29
• 제 1 절 연구의 필요성...29
• 제 2 절 국내외 관련 연구...31
• 제 3 절 연구 목표 및 내용...34
• 제 2 장 집중관측과 재해성 기상현상의 기구규명...36
• 제 1 절 고분해능 관측자료의 상시 생산...36
• 1. 국가 악기상 집중관측센터 (NCIO) 운영...36
• 가. 윈드프로파일러...37
• 나. 오토존데...39
• 2. 집중관측 및 상시 관측자료 운영...43
• 가. KEOP-DB 하드웨어 구성...43
• 나. KEOP-DB 관측자료 구성...43
• 다. KEOP-DB 관측자료 전송...44
• 3. 라디오미터의 도입과 운영...54
• 가. 장비의 특성...56
• 나. 장비의 운영 및 유지보수...65
• 다. 현재 운영 현황...69
• 제 2 절 집중관측과 재해성 기상현상 구조 분석...71
• 1. 동계 집중관측...71
• 가. 기상개황...71
• 나. 관측자료 효과 분석...79
• 2. 하계 집중관측...84
• 가. 집중관측 개요...84
• 나. 라디오존데 관측 결과...85
• 다. 장마 특성 분석...88
• 라. 결론 및 요약...95
• 3. 선상 집중관측...98
• 가. 집중관측 개요...98
• 나. 관측자료 분석 및 효과 분석...99
• 제 3 절 해남 관측자료의 특성 분석...106
• 1. 라디오미터 자료 분석...106
• 가. 라디오미터 와 라디오존데의 관측자료 비교...106
• 나. 라디오미터와 윈드프로파일러 자료를 이용한 태풍 나리 분석...112
• 2. 윈드프로파일러와 존데 관측자료의 상호 비교 분석...116
• 제 3 장 예측 가능성 분석...118
• 제 1 절 고층관측 자료의 주성분 분석을 통한 모형의 예측가능성...118
• 1. 서론...118
• 2. 고층관측 자료의 주성분 분석...119
• 가. 관측자료...119
• 나. 기온의 주성분 분석 결과...121
• 3. 수치모델 기준상태 설정에 관한 민감도 연구...123
• 가. 실험설계...123
• 나. 민감도 실험 결과...125
• 4. 요약 및 결론...126
• 제 2 절 3DVAR에서 영향반경조절이 분석장과 수치예보에 미치는 영향...128
• 1. 서론...128
• 2. 자료 및 실험설계...129
• 가. 통합 3DVAR를 사용한 분석장 생산...129
• 나. 실험 설계...130
• 다. 강수 사례...132
• 3. 모델예측 결과 및 분석...134
• 가. 실험결과...134
• 나. 고층자료에 대한 민감도...135
• 4. 요약 및 결론...136
• 제 3 절 S-밴드를 사용한 다중 도플러 바람장 분석...138
• 1. 서론...138
• 2. 다중 도플러 바람장 분석 방법...139
• 3. 다중 도플러 분석 시스템의 검증...142
• 4. 사례분석...146
• 5. 요약 및 결론...148
• 제 4 장 관측시스템 실험...149
• 제 1 절 목표관측 수행을 위한 기반 시스템 연구...149
• 1. 연구 방법...149
• 가. 목표관측전략...149
• 나. 자료동화시스템...152
• 2. 앙상블 정보를 이용한 수반민감도 기반의 실시간 목표관측전략...162
• 가. 사례 설명...162
• 나. 실험 구성...163
• 다. 결과...166
• 3. 특이벡터를 이용한 예측 민감 지역 파악...178
• 가. 사례 설명...178
• 나. 실험 구성...178
• 다. 결과...179
• 4. 자료동화시스템 구축 및 적용...183
• 가. 사례 설명...183
• 나. 실험 구성...185
• 다. 결과...188
• 5. 결론 및 토의...195
• 제 2 절 고층관측 자료의 관측민감도 실험...197
• 1. 서론...197
• 2. 관측민감도 실험...197
• 가. 호우 사례일 : 2007년 7월 4일...197
• 나. 자료와 수치실험 설계...201
• 다. 관측자료의 수치민감도 실험 결과...204
• 3. 결과...207
• 제 5 장 요약 및 결론...208
• 제 1 절 연구 결과 종합...208
• 제 2 절 기대효과 및 활용방안...211
• 참고 문헌...212
• 부록...219
• 1. 오토존데 매뉴얼...220
• 2. 여름철 집중관측자료...236
• 가. 지상 및 고층일기도...237
• 나. 집중관측일지...268
• 3. 한국의 THORPEX/T-PARC 사업 수행에 관한 연구...274