초록 ▼

본 연구과제는 동아시아 지역의 장기 예측 능력 향상을 위한 현업 장기예보 지원 및 12개월 예측 기반 구축을 위한 관련 기술 개발을 목표로 한다. 이를 수행하기 위한 당해년도 연구개발의 세부 목표는 다음과 같다. 첫째는 국립기상연구소 3개월 예측시스템 운영을 통한 예측자료의 현업 제공과 상세 장기예보를 위한 역학적 상세화 시스템 기반 구축이고, 둘째는 12개월 예측 기반 구축을 위해 해양과의 상호작용을 고려한 기후예측모델(METRI CGCM)의 개발이며, 셋째는 기후예측모델 평가를 위한 진단시스템 개발이다.
2007년도 연구개

본 연구과제는 동아시아 지역의 장기 예측 능력 향상을 위한 현업 장기예보 지원 및 12개월 예측 기반 구축을 위한 관련 기술 개발을 목표로 한다. 이를 수행하기 위한 당해년도 연구개발의 세부 목표는 다음과 같다. 첫째는 국립기상연구소 3개월 예측시스템 운영을 통한 예측자료의 현업 제공과 상세 장기예보를 위한 역학적 상세화 시스템 기반 구축이고, 둘째는 12개월 예측 기반 구축을 위해 해양과의 상호작용을 고려한 기후예측모델(METRI CGCM)의 개발이며, 셋째는 기후예측모델 평가를 위한 진단시스템 개발이다.
2007년도 연구개발 내용들의 결과를 요약하면 다음과 같다.
1) 기후예측자료 생산을 통한 현업 장기예보 지원
국립기상연구소 3개월 예측시스템(MCPS)을 운영함으로써 3개월 예측자료 및 검증자료의 그래픽 결과를 인트라넷 웹 시스템을 통해 장기예보 현업부서인 기후예측과에 매월 제공하고, 매 분기별로 장기예보관련 회의에 참여하여 예측 결과 및 연구 내용을 발표하였다. 또한, APEC 기후센터(APCC)의 다중모델앙상블(MME) 멤버로서 모델 예측 결과를 매월 APCC에 제공하여 국제협력에 기여하였다. 한편, 상세 장기예보 지원을 위해 장기예보 현업 모델 결과를 경계 자료로 하는 지역기후모델 기반의 역학적 상세화 시스템을 구축하였다.
2) 해양과의 상호작용을 고려한 기후예측모델(METRI CGCM) 개발
12개월 예측 기반 구축을 위하여 해양과의 상호작용을 고려하기 위한 대기-해양결합모델(METRI CGCM)을 개발하였다. 개발된 결합모델은 대기 모델과 해양 모델이 하루에 한 번씩 열 속과 운동량 속 등의 일평균 값을 교환하는 결합 체계로 설계되었으며, 모델 성능을 평가하기 위해 두 종류의 실험이 수행되었다 우선, 결합모델에 의한 평균 기후 모의 성능을 비교하기 위하여 25년간의 장기 적분 실험이 수행되었다 이 실험 결과에 따르면, 결합 모델은 관측과 비교할 만한 평균 기후와 계절 변동을 모의하였다. 또한 계절예측 능력의 평가를 위해 8년간의 여름철 적분 실험을 수행하였는데, 결합 모델은 경년 변동성을 비교적 관측과 유사하게 모의하였다. 이와 같은 실험 결과는 새롭게 개발된 결합 모델이 기후예측 분야에 적용될 수 있음을 의미한다.
3) 기후예측모델 진단시스템 개발
모델 개발 시 필요한 모델의 취약점 평가와 향후 개선 방향 등을 체계적으로 진단하기 위한 기후예측모델 진단시스템을 개발하였다. 본 진단시스템은 기초 통계 진단, 고급 통계 진단, 역학적 진단, 물리적 진단, 예보 숙련도 등의 진단 요소를 포함하며, 각 진단 요소별로 연산에서부터 그래픽에 이르는 일련의 과정들이 일괄적이고 자동적으로 처리되는 진단 패키지로써 구축되었다. 또한, 고유 기능성, 확장성, 타 시스템들과의 연동성, 사용 편이성 등이 최대한 반영되도록 설계된 웹-기반 표출 시스템을 완성하고, 진단 패키지로부터의 산출물들을 컨텐츠로 하여 시범 운영을 수행하였다. 이와 관련하여, GCM 및 단일컬럼모델(SCM) 기반의 모델 성능 평가를 위한 방대하고 다양한 검증 자료집합(관측 및 분석 자료집합)을 수집하고, 웹-기반 표출 시스템과 연계하여 DB를 구축하였다.
본 연구 과제 수행을 통해 다음과 같이 기여하였다. 국립기상연구소 3개월 예측 시스템을 지속적으로 운영하고 역학적 상세화 시스템의 기반을 구축함으로써 기상청 현업 장기예보를 적극적으로 지원하였다. APCC-MME를 위한 앙상블 멤버의 참여를 통해 국제 협력에 기여하였다. 또한 결합기후모델과 기후모델 진단시스템의 개발을 통해 12개월 예측을 위한 기반을 마련하였다.

Abstract ▼

The objectives of this project are to: 1) support the operational long-range forecast of the KMA and develope the dynamical downscaling system, 2) perform the basic research and development for construction of the 12-month forecast system over East Asian region, and 3) develop the diagnosis system f

The objectives of this project are to: 1) support the operational long-range forecast of the KMA and develope the dynamical downscaling system, 2) perform the basic research and development for construction of the 12-month forecast system over East Asian region, and 3) develop the diagnosis system for model evaluation. The specific contents for this year can be summarized as follows.
1) Semi-operation of METRI 3-month prediction system (MCPS) and construction of dynamical downscaling system using regional climate model.
The MCPS has been operated for supporting the operational long-range forecast of the KMA. Its results have been produced every month and also have been provided to the Climate Prediction Division (CPD) of the KMA and the APEC Climate Center (APCC). Graphic-form results of the MCPS and its verification are provided to the CPD/KMA by the intranet web system for each month, and digital data set are provided to the APCC by the ftp server.
In addition, dynamical downscaling system has been started to construct from this year for supporting the plan of regional long-range forecast in 2009. The downscaling system is based on RegCM3 (Regional Climate Model version 3), the regional climate model developed by ICTP (International Centre for Theoretical Physics) in Italy. Initial and lateral boundary data are taken from the GDAPS results with 6-hr intervals.
2) Development of the atmosphere-ocean coupled climate model (METRI CGCM)
A coupled climate model, which consists of atmosphere and ocean components, has been developed in this year for construction of the 12-month forecast system. The coupled model, METRI CGCM, is designed to exchange daily mean values of various fluxes such as momentum flux and heat flux, between atmosphere and ocean once a day. Also, two-type simulations are conducted for model evaluations. First, CMIP-type 25-year-long integration is performed for comparison of the simulated and observed mean climatology. According to the results, simulated climatology and its seasonal variation are comparable to the observation. Second, SMIP-type integrations for 8 boreal summers are also conducted for investigation of seasonal prediction skill of the coupled model. Summer integrations show seasonal variation comparable to the observation. Therefore, such as these results imply that the coupled model has a great capability for application to the climate prediction system.
3) Development of diagnosis system for climate model
Diagnosis system of the climate model has been developed in this year for model evaluation and assessment. This system consists of several diagnostic components, which can be categorized to basic statistics, advanced statistics, dynamical and physical assessments, and skill scores. The diagnosis system is composed of automatic processes from mathematical calculation to graphic treatment. Also, web-based graphic system for diagnosed components is constructed. This web system is functional, extendable, comfortable, and easy-linked system. Furthermore, various observations are collected for model evaluation and verification and observational DB is included in the diagnosis web system.

목차 Contents

• 제 1 장 서론...17
• 제 2 장 기후예측 자료 생산을 통한 현업 장기예보 지원...20
• 제 1 절 기상연구소 3개월 예측 시스템 운영 및 개선...20
• 1. 3개월 예측시스템 운영...20
• 2. 개선된 METRI AGCM의 겨울철 대기 순환장의 특징...27
• 제 2 절 동아시아 지역 역학적 상세화 기반 구축...61
• 1. 연구 배경...61
• 2. RegCM3의 전.후 처리 과정 및 구조...63
• 3. RegCM3에 의한 역학적 상세화 실험...71
• 제 3 장 대기-해양 결합 모델의 개발 및 검증...84
• 제 1 절 대기-해양 결합 모델의 개발...84
• 1. 연구 배경...84
• 2. 대기-해양 결합 모델의 구성...86
• 제 2 절 결합 모델의 기초 성능 평가...89
• 1. 실험 설계...89
• 2. 기후 표류 및 에너지 수지...89
• 3. 평균 기후...98
• 4. 경년 변동...105
• 제 3 절 결합 모델의 장기 예측 활용 가능성 평가...110
• 1. 실험 설계...110
• 2. 여름철 평균 기후...110
• 3. 여름철 예측 성능 평가...115
• 제 4 절 소결론...118
• 제 4 장 기후예측모델 진단시스템 개발...120
• 제 1 절 연구 배경...120
• 제 2 절 기후예측모델 진단시스템...122
• 1. 기후예측모델의 진단 패키지 구축...122
• 2. 기후예측모델 성능 평가를 위한 검증체계 구성...124
• 제 5 장 결론...125
• 참고 문헌...131
• 부록...136
• 부록 I. RegCM3의 특징 및 자동화 스크립트...136
• 부록 II. 학술용역: 기후예측모델 진단시스템 개발...154