보고서 정보
| 주관연구기관 |
국립기상연구소 |
| 연구책임자 |
한상욱
|
| 참여연구자 |
정관영
,
김연희
,
이용희
,
김동훈
,
김기훈
,
임은순
,
안광득
,
심재관
,
원성희
,
원혜영
,
이희춘
,
신승숙
,
박연화
,
정승필
,
성지혜
,
최원
,
인소라
,
정선희
,
김건태
,
김선정
,
정종혁
,
김현욱
,
성현민
|
| 보고서유형 | 최종보고서 |
|---|
| 발행국가 | 대한민국 |
|---|
| 언어 |
한국어
|
| 발행년월 | 2012-12 |
|---|
| 과제시작연도 |
2012 |
| 주관부처 |
기상청 |
| 연구관리전문기관 |
국립기상연구소
National Institute of Meteorological Research |
| 등록번호 |
TRKO201400002041 |
| 과제고유번호 |
1365001613 |
| 사업명 |
재해기상연구센터설립운영 |
| DB 구축일자 |
2014-04-19
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초록
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Ⅳ. 연구 내용 및 결과
2011년도 기상재해의 발생추이 및 유형을 분석하여 보고서를 발간하였다. 2011년도에는 총 13회의 기상재해로 78명의 인명피해와 7,942억원의 재산피해가 발생하였다. 이것은 최근 10년(2002～2011)간 평균 68명의 인명피해(실종포함 사망자수)와 1조 6,582억원(당해년도 가격기준)의 피해액 발생과 비교할 때 인명피해는 115%, 피해액은 48%에 해당한다. 호우피해가 6회, 대설피해는 5회, 풍랑 1회, 태풍 1회이다.
피해액을 기준으로 보면 호우로 인한 피해액이 5,276억 원(전
Ⅳ. 연구 내용 및 결과
2011년도 기상재해의 발생추이 및 유형을 분석하여 보고서를 발간하였다. 2011년도에는 총 13회의 기상재해로 78명의 인명피해와 7,942억원의 재산피해가 발생하였다. 이것은 최근 10년(2002～2011)간 평균 68명의 인명피해(실종포함 사망자수)와 1조 6,582억원(당해년도 가격기준)의 피해액 발생과 비교할 때 인명피해는 115%, 피해액은 48%에 해당한다. 호우피해가 6회, 대설피해는 5회, 풍랑 1회, 태풍 1회이다.
피해액을 기준으로 보면 호우로 인한 피해액이 5,276억 원(전체 피해액의 66%), 태풍 2,183억원(28%), 대설 480억원(6%)이고, 이외에 풍랑 피해가 2억원으로 기록되었다.
자기조직화지도 군집기법을 활용하여 우리나라 동일강수지역에 대한 분석을 수행하였다. 1980년부터 2010년까지 61개 지상관측지점의 자료를 이용하여 우리나라의 동일강수지역에 대해 6개의 최적군집 개수를 산출하고 GIS에 기반한 Thiessen Polygon을 활용하여 동질지역을 지역화 하였다.
원주 지역예보관들의 재해기상 사후분석에 활용할 목적으로 원주 지역 중심으로 고해상도 수치모델시스템을 구축하였다. 모델은 WRF를 사용하였고 2-way 방식의 3개 둥지모델격자 체계로 구성하였으며 최고해상도는 1km이다. 민감도 실험의 결과를 바탕으로 최적의 물리 모수화 방안을 적용하였으며, 구축된 모델시스템의 검증 실험을 수행하여 분석하였다.
대설, 태풍과 같은 재해기상의 메커니즘 분석과 예측성 향상을 위하여 2012년에 두 차례의 특별관측을 수행하였다. 먼저 2012년 1월 5일부터 2월 29일까지 겨울철 동해안 특별관측을 실시하였고, 8월 27일부터 9월 18일까지 가을장마 기간의 특별 관측을 시행하였다. 특별관측은 라디오존데를 활용하여 고층관측 공백지역에서 수행하였고 이를 통하여 대기의 열역학적·역학적 분석을 수행 할 수 있었다. 그 결과 여름철 동해안 강수와 동풍과의 연관성을 입증하였고, 가을장마 기간 동안에 발생한 태풍의 연직구조와 강수량과의 관계성을 분석할 수 있었다.
겨울철 동해안 지역에 많은 피해를 주는 대설현상의 메커니즘 분석과 수치모델 예측능력 향상을 위해 2012년 1월 5일부터 2월 29일까지 겨울철 동해안 고층특별관측을 실시하였다. 고층특별관측자료를 자료동화한 실험과 자료동화를 수행하지 않은 규준실험 간의 차이를 분석하여 고층특별관측자료가 수치모델의 예측능력에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 속초와 포항지점의 고층관측자료와 48시간 예측장을 비교하였을 경우, 규준실험에 비해 RMSE가 개선되어 관측값과의 오차가 감소한 것을 확인하였다.
국토지리정보원에서 제공하는 수치지형도와 환경부 중분류 토지피복도 자료를 이용하여 각각 1/3초(약 10m) 해상도의 수치지형고도와 지면피복자료를 생산하였다.이 자료를 활용하여 초고해상도 수치모의 실험의 지면경계자료로 활용할 수 있게되었다.
2010. 09. 21. 집중호우 사례에 대해 CReSS의 모의 능력을 알아보고자 많은 연구에서 사용되었던 WRF를 이용한 모의 결과와 비교해 보았다. 그 결과, CReSS의 모의 결과가 강수밴드의 정체를 잘 모의하였음을 알 수 있었다. 남서풍이 강하게 유지되면서 수렴역이 남하하지 못하고 정체하였으며, 이러한 수렴과 정체로 인하여 서울‧경기지역의 대기가 불안정하게 모의되었고, 연직적으로 대류 셀이 잘 발달 할 수 있는 환경을 잘 재현하였다.
극한강우가 발생한 지역을 대상으로 자료기간에 따른 확률강우량의 변화를 분석하였다. 기상청 지상관측지점의 1950년부터 2010년까지 일최대 강우량을 기준으로 일최대 강우량 500mm이상이 발생한 지역을 극한강우 발생지역으로 선정하였다. 빈도해석에 적용하는 자료기간은 그 취급방법, 길이에 따라 해석결과가 크게 다를 수 있기에 자료기간을 분류방법에 따라 4가지로 분류하여 확률강우량을 산정하였다.
자료기간 분류에 따라 확률강우량이 변화하며, 극한강우사상은 확률강우량의 변화를 증가시키는 것을 확인하였다.
우리나라 하천 특성이 잘 나타나는 소규모 하천인 강릉시 사천천을 시험유역으로 선정하여 홍수시나리오 수립 및 분석을 실시하였다. 강릉지상관측소 강우자료를 활용하여 국립방재연구원에서 개발한 FARD2006 및 미육군공병단에서 개발한 HEC-HMS, HEC-RAS, HEC-GeoRAS 모형의 연계를 통한 홍수범람 시나리오 및 분석을 실시하였다. 홍수범람 시나리오는 100년 빈도, 200년 빈도 및 가능최대홍수량으로 태풍 루사사례를 가정하였다. 그 결과 확률강우량 및 빈도별 홍수량은 지난 하천정비기본계획 수립시 보다 증가하였다. 또한, 지속시간 8시간의 150년 빈도인 약 280mm 강우 발생시 홍수범람 위험이 예측되었으며, 홍수범람 발생시 범람피해는 주로 농경지에서 발생하였다.
우리나라 산불의 확산과 같은 산불의 시·공간적 특성을 조사하고, WRF-Fire 접합모델을 이용하여 산불확산에 대한 시나리오를 개발할 목적으로 1/3초(약 10m) 피복자료를 활용한 연료자료를 구축하여 확산모의 실험을 수행하였다. 올해는 구축된 1/3초 해상도 연료자료를 이용하여 연료자료의 해상도에 따른 확산 민감도를 2011년 1월 31일 강원도 양양군 현남면에서 발생한 산불사례에 적용하여 보았다.
Abstract
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2. Key results
For use of many purposes HIWRC published the annual report on the status of weather-caused disasters in Korea in 2011. On making this report, the trends and types of 2011 weather disasters were analyzed as well. Following figure shows the damage amounts and event numbers according
2. Key results
For use of many purposes HIWRC published the annual report on the status of weather-caused disasters in Korea in 2011. On making this report, the trends and types of 2011 weather disasters were analyzed as well. Following figure shows the damage amounts and event numbers according to weather types.
In order to classify the geographical characteristics of rainfall distribution in Korea, 6 optimal clusters were generated and regionalized as the region of same rainfall characteristics using the Thiessen polygon method. Following figure indicates the 6 clusters.
For the purpose of enhancing the use of NWP products in case studies of high-impact weather in Wonju weather office, the WRF-based NWP system was constructed. The system features very fine resolution inner-most domain with 1 km grid spacing centered at Wonju. For the selection of optimal physical processes, sensitivity experiments were performed. Following figure shows the 2-way nested domains of the system.
Over 2-month period of this year, from Jan. through Feb., the intense radiosonde observation experiment was implemented for the purpose of obtaining upper air observations in east coastal areas to be used in studies of snow storms in the area. The special sites were in Gangneung and Uljin. The following figure illustrates the height-time distribution of equivalent potential temperature and relative humidity over the experiment period at each special site.
Using the special upper air observations obtained during the experiment, investigations on how the observations bring positive impacts to the NWP were performed. It was turned out that the special observations improved the predictability in WRF simulations. The following figure shows the improvement ratio of RMSE for temperature, relative humidity, and wind speed, which were verified against Sokcho upper air sounding.
Utilizing the GIS tool the topographical height and landuse data of 1/3 second resolution were constructed. These data will be used intensively for very high resolution numerical modeling and WRF-fire simulations. The following figure illustrates the procedure of making the those data sets
Last year, HIWRC introduced the Cloud Resolving Model (CRM), CReSS (Cloud Resolving Storm Simulator), from Nagoya university, Japan for an potential use of the model as extra-ordinary high resolution simulation tool for extensive studies of storm-scale convective systems which bring localized torrential rainfalls in Korean peninsula. As an preliminary study, the simulations for the localized heavy rainfall event on Sep. 21, 2010 in Seoul area were implemented using the CReSS and WRF, and compared to each other. The following figure is to compare the results using the model-generated radar reflectivities.
In efforts to integrate the technologies from other disciplinary area, the hydrological model for estimation of river flow amount was used for given probable precipitation amounts. The test work of the estimation was applied for the Sacheon river near Gangneng. The following figure illustrates the maximum probable flow amount estimated from the hydrologic model (HEC-HMS and HEC-RAS) in the Sacheon river.
Finally, the WRF-fire model was run to examine the sensitivity of the fuel data resolutions to the simulated fire expansion area. This study is an effort to make the fire simulation as realistic as possible. The sensitivity simulation was performed for the real wild fire that occurred on Jan. 31, 2011 in Yangyang moutain area. The following figure shows the comparative results for each of fuel resolutions.
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 연구보고서 ... 2
- 목차 ... 4
- 표 목차 ... 9
- 그림 목차 ... 12
- 요약문 ... 22
- Summary ... 32
- 제 1 장 서론 ... 44
- 제 2 장 모바일 재해기상 관측망 구축.운영 ... 48
- 제 1 절 모바일(이동식) 기상관측차량시스템 ... 48
- 1. 도입배경 및 활용방안 ... 48
- 2. 모바일(이동식) 기상관측차량 시스템 구성 ... 49
- (1) 지상장비 ... 51
- (2) GNSS 수신시스템 ... 54
- (3) 고층장비 ... 55
- (4) 데이터로거함 ... 57
- (5) 전원 및 통신구성 ... 59
- 제 3 장 재해기상의 사회경제적 영향예보시스템 개발 ... 61
- 제 1 절 재해기상 리스크 모델링 선행 연구 ... 61
- 1. 2011년 기상재해 유형별 피해현황 및 기상개황 ... 61
- (1) 2011년 우리나라 기상재해 피해현황 요약 ... 62
- (2) 2011년 기상재해 유형별 피해현황 및 기상개황 ... 64
- (3) 과거 우리나라 기상재해 ... 94
- 2. 2002-2011년 재해기상 피해 분포 지도 제작 ... 99
- (1) 개요 ... 99
- (2) 제작 방법 ... 99
- (3) 결론 ... 102
- 3. 자기조직화 지도를 활용한 우리나라 동일강수지역 최적군집수 분석 ... 103
- (1) 개요 ... 103
- (2) 연구 방법 ... 104
- (3) 연구 결과 ... 109
- (4) 결론 ... 116
- 4. 대설사례로 본 기상정보를 이용한 GIS 자료 제작 및 활용 ... 118
- (1) 개요 ... 118
- (2) 관련연구 ... 119
- (3) 연구 방법 ... 120
- (4) GIS자료를 활용한 최다적설지역 분석 ... 127
- (5) 결론 ... 129
- 5. GIS를 활용한 2011년 호우피해와 지리적 특성의 연관성 분석 ... 132
- (1) 개요 ... 132
- (2) 연구방법 ... 132
- (3) 2011년 호우 피해현황과 지리적 특성 ... 133
- (4) 결론 ... 136
- 제 4 장 재해기상 예측성향상을 위한 다학제 융합기술 개발 ... 137
- 제 1 절 원주지역 맞춤형 고해상도 수치모델 구축 및 활용연구 ... 137
- 1. 원주지역 맞춤형 고해상도 수치모델 구축 및 활용연구 ... 137
- (1) 개요 ... 137
- (2) 연구 방법 ... 138
- (3) 물리 모수화 방안의 민감도 실험 ... 141
- (4) 동계(1월).하계(7월) 결과 검증 ... 146
- (5) 요약 및 토의 ... 151
- 제 2 절 재해기상 관측실험 수행 ... 152
- 1. 겨울철 동해안 대설 메커니즘 특별관측 소개 및 분석 결과 ... 152
- (1) 개요 및 특별관측 소개 ... 152
- (2) 특별관측 결과분석 ... 156
- (3) 기대효과 및 활용방안 ... 166
- 2. 가을장마 기간의 태풍 메커니즘 규명을 위한 특별관측 소개 및 사전분석 결과 ... 168
- (1) 개요 및 특별관측 소개 ... 168
- (2) 특별관측 결과분석 ... 171
- (3) 기대효과 및 활용방안 ... 179
- 3. 겨울철 동해안 고층관측자료의 수치모의 예측성 영향 연구 ... 180
- (1) 개요 ... 180
- (2) 고층특별관측 ... 182
- (3) 수치모델구성 및 실험설계 ... 184
- (4) 수치모의 결과 분석 ... 187
- (5) 요약 및 토의 ... 196
- 제 3 절 구름모델 앙상블을 통한 24시간 선행 집중호우 확률예보체계 개발 ... 198
- 1. 배경 및 목적 ... 198
- 2. 앙상블 운영 세부과정 ... 200
- (1) 관심 지역 및 예측시간대 결정 ... 200
- (2) UM 예측사운딩 추출 ... 202
- (3) 모델파라미터 셋팅 ... 202
- (4) CReSS 앙상블 런 수행 ... 203
- (5) 1시간 누적 강수분포 및 최대값 산출 ... 205
- (6) 확률밀도함수 계산 ... 205
- 3. 향후 계획 ... 206
- 제 4 절 고해상도 재해기상요소 분석기법 개발 ... 209
- 1. 고해상도 지형 및 토지피복자료 생산 ... 209
- (1) 고해상도 지형자료 생산 ... 209
- (2) 고해상도 토지피복자료 생산 ... 220
- (3) 요약 및 결론 ... 225
- 2. 구름모델(CReSS)과 WRF를 이용한 집중호우 사례 모의 결과 분석 ... 226
- (1) 개요 ... 226
- (2) 사례 설명 ... 227
- (3) 모델 설명 및 실험 설계 ... 228
- (4) 결과 ... 230
- (5) 요약 및 결론 ... 240
- 제 5 절 기상-방재융합기술 활용체계 개발 ... 242
- 1. 극한강우지역의 자료기간 변화에 따른 확률강우량 특성 연구 ... 242
- (1) 개요 ... 242
- (2) 연구방법 ... 243
- (3) 결과 ... 247
- (4) 요약 및 결론 ... 253
- 2. 소규모 유역의 확률강우량에 따른 홍수범람 시나리오 개발 ... 255
- (1) 개요 ... 255
- (2) 연구방법 ... 256
- (3) 시험유역선정 ... 257
- (4) 모형의 개요 ... 259
- (5) 모형의 적용 ... 263
- (6) 결론 ... 278
- 3. WRF-Fire 기반 산불 연료자료 해상도에 따른 확산모의 특성 연구 ... 279
- (1) 개요 ... 279
- (2) 연구방법 ... 281
- (3) 결과 ... 296
- (4) 요약 및 토의 ... 298
- 제 5 장 요약 및 결론 ... 299
- 참고문헌 ... 301
- 끝페이지 ... 310
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