초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
○ 북극 현장 및 위성관측의 모델 입력자료 활용 자료동화 체계
- 전구 대기 자료동화 체계 수립
· 앙상블 기반 자료동화기법인 LETKF와 전구 대기모형 CAM을 기반으로 하는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 구축함
· 앙상블 기반 자료동화방법에서 나타나는 sampling problem을 완화하기 위하여, adaptive inflation과 covariance localization을 적용함
· 난수를 이용하여 초기 앙상블을 구성하는 스크립트, 종관 관측 (라디오존데, 항공

Ⅳ. 연구개발결과
○ 북극 현장 및 위성관측의 모델 입력자료 활용 자료동화 체계
- 전구 대기 자료동화 체계 수립
· 앙상블 기반 자료동화기법인 LETKF와 전구 대기모형 CAM을 기반으로 하는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 구축함
· 앙상블 기반 자료동화방법에서 나타나는 sampling problem을 완화하기 위하여, adaptive inflation과 covariance localization을 적용함
· 난수를 이용하여 초기 앙상블을 구성하는 스크립트, 종관 관측 (라디오존데, 항공기, 윈드프로파일러, 지상, 해상, 위성산출바람) 자료를 LETKF 시스템에서 활용할 수 있는 포맷으로 변환하는 스트립트, 그리고 자료동화 사이클링을 수행하기 위한 스크립트를 작성함
· 종관 관측 자료를 동화할 수 있는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 성공적으로 구축함
· 위성 복사휘도 관측 자료동화에 필수요소인 복사전달모형 (RTTOV)과 연동되어 있고 지구시스템모형의 성분모형인 해양, 해빙모형과의 인터페이스 (interface)가 확립되어 있는 DART 기반의 전구 대기 자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함 (개발 방향 변경)
· 자료동화방법으로는 EAKF 방법을 이용하고, 앙상블 수 한계에서 오는 문제를 완화하기 위하여 inflation과 localization 기법을 적용함
· PrepBUFR 형태의 종관 관측 자료 외에, NetCDF 형태의 GPS RO 관측 자료, 그리고 HDF 형태의 위성 복사휘도 관측 자료를 DART 시스템이 받아들일 수 있는 “observation sequence” 형태로 변환하는 전처리과정을 구축함
· O-B, O-A 통계량 분석, ERA5 재분석자료와의 비교를 통해 생산한 분석장의 품질을 평가함
· 종관 관측 자료외에 위성 복사휘도 관측 자료까지 동화할 수 있는 전구 대기자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함
· 기구축된 전구 대기 자료동화체계를 고도화/최적화하고, 이를 이용하여 앙상블 재분석자료를 생산함
· 위성 복사휘도 관측 자료동화체계를 고도화하기 위하여, 품질검사 (quality control), 채널선택 (channel selection), 솎아내기 (thinning), 그리고 편차보정 (bias correction) 과정을 포함하는 전처리과정을 개발
· 이론적인 방법을 기반으로 위성 복사휘도 관측에 대한 관측 오차를 결정함
· GPS RO 관측 자료동화체계를 최적화하기 위하여, 자료동화에 사용되는 위성플랫폼의 추가, 관측연산자 (local, nonlocal)의 결정, 관측 오차 (고도와 위도의 함수)의 결정을 위한 연구를 수행함
· 고도화된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여 자료동화 사이클링 실험을 수행하고, 각각의 관측종 동화가 분석장 품질에 미친 영향을 평가함
· 구축된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여, 2017년부터 2022년까지의 기간에 대하여, 6시간 간격의 앙상블 재분석자료를 생산함
· 수평 해상도 2도, 앙상블 수 10개를 사용하였고, 생산된 재분석장을 ERA5 재분석자료와 비교하여 생산된 재분석장의 품질을 평가함

○ 대기화학모형 결합 기반 북극-한반도 통합 재해기상 발생 진단/전망용 모델링 시스템
- 모델링 시스템 구축
· NCAR에서 배포하는 3종 전구대기화학모델의 특성을 조사하고 30년간의 기후실험을 통해 겨울철 모의 성능을 평가하였음
· CAM6, CAM6-Chem 모델 기반 모델링 시스템을 구축하고 20년간의 겨울철 과거 재예측 실험을 수행하여 겨울철 모의 성능을 비교 평가함
- 모델링 시스템 활용 북극-한반도 재해기상 발생 사례 진단
· 재분석 자료와 기후모델 실험 자료 분석을 통해 북극 증폭현상의 계절 특성을 파악하고 관련된 주요 메커니즘을 규명함
· 전구 대기모델링 시스템의 북극 겨울철 고온사례 모의 능력을 평가함
· 북대서양 진동에 대한 성층권 돌연승온 유형 의존성 검토. 음의 북대서양 진동이 선행하는 경우 하나의 극 소용돌이가 두 개의 조각으로 분리되는 전이형 분리 유형이 빈번하게 하게 발생
· 재분석 자료를 활용하여 세가지 성층권 돌연승온의 유형에 따라 20일 이내의 준계절 시간 규모에서 북반구 중위도 지역 대류권 한파 발생의 시기적, 지역적 차이를 확인
· 성층권 너징 실험을 통하여 준계절 시간 규모에서 성층권 돌연승온 발생 이후 겨울철 유라시아 지역의 한파 모의 정확도 향상 확인
· 여름철 북극 지역 악기상 및 대기 순환장의 패턴과 관련하여 중위도 지역 제트기류의 위치와 강도에 변화 발생하고, 이것이 동아시아 지역 여름 몬순과 연관된 순환장 변화 및 재해 기상에도 영향을 끼침
· KPOPS 예측 시스템에서도 여름철 악기상 관련 북극 대표 패턴을 관측과 유사하게 모의하고 있으며, 관련된 제트기류 변화도 유사하게 모의함. 특히 북극이 쌍극자 모드를 가질 때보다, 고압성/저압성 편차 단일 패턴을 가질 때 관측과 더 유사한 성능 보임
· KPOPS 예측 시스템 내 북극 주요 패턴 관련 여름철 중위도 재해 기상에 대한 모의 성능은, 지역별, 월별로 차이가 있으나 고온 편차에 대해서는 상대적으로 양호하나, 강수 편차는 모의 성능이 떨어지는 경향을 보임
· 한반도에서 발생하는 극도로 높은 (extremely high, EH) PM10 사례는 유라시아 규모의 대규모 대기 순환 패턴과 관련되어 있음
· EH 사례 발생 시 나타나는 한반도의 대기 정체 패턴은 북대서양 강제력의 영향을 받음
· 북대서양에서 연직으로 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류 강제력에 의해 유도됨
· 북대서양에서 강하게 발달하는 고기압성 편차로 인해 증폭되는 로스비 파동 에너지는 유라시아 대륙을 거쳐 한반도 지역으로 전파되어 대기 정체 패턴을 유발함
· 여름철 동아시아 폭염은 북극/시베리아 평원에서 기원하는 파동열의 대기 순환 패턴과 밀접하게 관련되어 있음
· 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류에 의해 발달하여 복사 에너지의 증가를 유도함
· 북극/시베리아 평원에서의 증가된 복사 에너지는 양의 수증기 피드백을 통해 지표 기온과 비습을 증가됨
· 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 열적 고기압은 로스비 파동 에너지를 증폭시키고, 대기 상층 경로를 통해 전파되어 동아시아 지역의 폭염을 유발함
- 북극해 해양-해빙 모형 접합 성능 평가
· 해양-해빙 모형 접합에서 해양, 해빙 모형에서의 주요 모수들의 최적화를 수행하였고, 수직 격자 해상도의 증가를 통해 상층 해수특성 수직 구조를 향상시킴
· 모수 최적화와 개선된 격자 체계를 이용하여 북극해에서의 기후학적 순환장을 개선하였고, 이를 북극해로 유입되는 하천기원 담수의 이동을 이해하는데 활용할 수 있다는 것을 확인함

○ 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 체계 확립 및 해상 에어로졸 통합관측 확장
- 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 및 분석
· 니알슨 다산기지 운영 대기관측과 아라온호 북극항해 시 라디오존데 상층기상 관측, 전지구 종관 및 위성 관측을 포함하는 웹기반 (준)실시간 수집 및 모니터링 체계를 구축함
· 북극 니알슨 제플린관측소에 설치된 2종의 구름입자센서(CDP2, BCPD)를 이용해 북극 저고도 구름입자의 크기, 수농도, 액상량을 연중 모니터링하였음. 일평균 액상량 기준으로 최고치일 경우 0.1 g/㎥ 수준의 값을 보였고, 신생입자가 생성되는 사례에서 수농도는 700 #/㎤ 수준의 값을 보였음. 하층운이 탐지된 경우를 선별하여 니알슨 CloudNet 자료와 비교 검증하는 후속 분석을 진행중임
· 니알슨의 경우 일반적으로 대기가 청정하여 도플러 윈드 라이다에서 바람이 측정되지 않는 경우가 발생하, 20개층 이상 고도의 바람 자료가 얻어지는 경우는 대체로 60% 전후의 비율을 보임. 또한 하층운이 분포하는 경우 구름 입자로 인해 구름하부 바람 자료 수득률이 높아지는 특징을 보임
· 이태리 극지연구소(ISP-CNR)과 협력하여 2차년도부터 CCT 타워의 고도별 기온, 습도, 풍향, 풍속, 기압 자료를 수집하고 있으며, 3차년도에는 독일 AWI와 협력하여 마이크로파라디오미터 장비에서 관측한 대류권내 기온 및 습도 분포 자료를 수집하고 있음
· 아라온호의 북극해 항해 기간 동안 정기적인 라디오존데 비양으로 상층기상 관측을 실시함
· 수집된 상층기상 자료를 위성 네트워크를 통해 준실시간 자료 전송 및 전세계 라디오존데 데이터 네트워크에 공유함
· 2021년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 대류권 하층의 열역학 구조를 분석함. 여름철 북극해 대류권 하층은 고도 증가에 따라 온위가 일정한 근 중립 성층 구조를 가짐
· 2022년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 저기압계 통과시기의 연직 대기 구조를 분석함
- 인위적 및 해양기원 에어로졸 농도 및 분포 변화 특성
· 베링해-서북극해 구간 에어로졸 시료 채취하여 화학 분석을 수행하였음
· 음이온 성분 (Cl−, methanesulfonic acid (MSA), NO3−, and SO42−)과 양이온 성분 (Na+, NH4+, K+, Mg2+, and Ca2+)의 분석을 수행하였고, 비해염성 황산염 (non-sea-salt sulfate; nss-SO42−) 농도를 산출하였음
- 북극지역 에어로졸-구름의 입체 분포 및 장기변동 특성
· 지상·위성 관측자료를 이용하여 북극 에어로졸과 구름의 계절·경년 변동 특성을 분석함
· 아라온호에서 관측된 에어로졸의 특성을 분석함
· 북극 지역 에어로졸 주요 발생원 및 중위도에서 장거리 수송 영향을 분석함
· 니알슨(Ny-Ålesund) 과학기지의 구름 특성과 북극 종관 기상 패턴과의 연관성을 분석함
· 북극 구름 유형 분포와 장파 복사 수지와의 연관성을 분석함
- 해상 DMS 에어로졸 관련 화학반응 모의
· DMS의 배출량과 산화과정을 포함하여, 최신의 정보를 활용하여 향상된 DMS 및 MSA의 모델링을 지구시스템 모델에 도입함
· 대서양부근의 북극권에서는 고농도의 DMS가 모의되는 시기에 MSA도 증가한 것으로 보이나, 태평양 지역에서는 상대적으로 뚜렷하게 높은 DMS에도 불구하고 MSA의 농도의 증가나 미미하게 나타남

○ 머신러닝 기반 한반도 미세먼지 중장기 예측 모델 개발
- 미세먼지 농도 예측 모델에 이용 가능한 잠재적 예측 인자의 수집 및 분석
· 한국, 중국 관측소에서 측정한 미세먼지 농도 자료를 수집하고 데이터베이스를 구축함
· PM 농도 자료의 시공간적 특성과 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함
· 동아시아 기후, 대기질에 영향을 끼치는 북극, 고위도 지역의 기후인자를 수집하고 분석함
- 모델링 시스템 (KPOPS-Earth)의 기후 변수 모의 성능 평가 및 하반도 미세먼지와의 중장기 시간 규모 상관성 분석
· 4개의 변수(850-hPa 지위고도, 850-hPa 동서바람, 850-hPa 남북바람, 850-hPa 온도)에 대하여 KPOPS-Earth 과거 자료 모의의 성능을 평가함
· KPOPS-Earth 과거 모의 자료 기반 고위도 기후 인자와 한반도 미세먼지 간의 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함
- 머신러닝 기법을 활용한 미세먼지 농도 예측 모델 개발
· 랜덤 포레스트 모델을 통해 예측 모델의 각 입력 변수별 중요도를 판단함
· 합성곱신경망 모델 기반으로 서울의 월평균 PM2.5 농도 예측을 하는 모델을 개발함
· 학습에서는 ERA5 재분석 자료만을 이용하고 예측에서는 ERA5 자료를 이용하는 모델(CNN-ERA5)과 KPOPS-Earth 자료를 이용하는 모델(CNN-KPOPS)이 개발됨

(출처 : 요약문 7p)

Abstract ▼

IV. R&D Results
○ Data assimilation system for utilizing Arctic in-situ and satellite observations as model initial conditions
- Development of global atmospheric data assimilation system
· Global atmospheric data assimilation system (CAM-LETKF) was built based on ensemble-based data assimi

IV. R&D Results
○ Data assimilation system for utilizing Arctic in-situ and satellite observations as model initial conditions
- Development of global atmospheric data assimilation system
· Global atmospheric data assimilation system (CAM-LETKF) was built based on ensemble-based data assimilation method (LETKF) and atmospheric model (CAM)
· Adaptive inflation and covariance localization were adopted to mitigate sample problem, which is typical in ensemble-based data assimilation methods
· Some scripts (i.e., script for generating initial ensemble members, script for converting BUFR format to special format appropriate for LETKF, and script for conducting data assimilation cycling experiments) were created
· Finally, glocal atmospheric data assimilation system that can assimilate conventional observations was successfully established
· Instead of LETKF, DART, which is linked with radiative transfer model (RTTOV; observation operator for radiance assimilation), and has interfaces with components models (i.e., ocean & sea-ice models) of earth system model, was selected (CAM6-DART)
· Ensemble Adjustment Kalman Filter (EAKF) was used, and adaptive inflation and covariance localization were adopted to mitigate sampling problems that come from limited number of ensemble members
· Script for converting conventional observations in PrepBUFR format, GPS RO observations in NetCDF format, and satellite radiance observations in HDF format into “observation sequence” format for DART was developed
· Quality of analysis was evaluated by computing O-B/O-A statistics and comparing with ERA5 reanalysis
· In brief, global atmospheric data assimilation system was established, and satellite radiance observations as well as conventional observations can be assimilated using the system
· Established data assimilation system was optimized, and ensemble reanalysis data were produced using the system
· Preprocessing modules including quality control, thinning, channel selection, and bias correction were developed to advance capability of radiance assimilation in DART
· Observation error for radiance observations was determined using theoretical method
· Adding satellite platforms for GPS RO data assimilation, selecting observation operator (local vs. nonlocal) for GPS RO assimilation, and determining observation error for GPS RO observations were conducted to optimize capability of assimilating GPS RO observations in DART
· Effects of assimilating one type of observation on quality of analysis were investigated by performing data assimilation cycling experiments using the final version of data assimilation system
· Using the global atmospheric data assimilation system, ensemble atmospheric reanalysis data were produced for period of 2017-2022, with an interval of 6 hours
· Horizontal resolution of ensemble reanalysis was 2 degree, and a total of 10 ensemble members were used
· By comparing the data with ERA5 reanalysis, quality of the produced ensemble reanalysis was evaluated
· In future work, current atmospheric model-based prediction system will be extended to earth system model-based prediction system, and data assimilation systems for ocean and sea-ice models will be developed to establish coupled data assimilation system

○ Integrated modeling system based on a chemistry-coupled global atmospheric model for diagnosing/forecasting high-impact weather events in the Arctic and East Asia
- Development of modeling system
· Investigate the characteristics of the three global atmospheric chemistry models distributed by NCAR and evaluate their performance for the winter season through 30 years of climate experiments
· Develop two modeling systems based on CAM6 and CAM6-Chem and compare 20-year wintertime hindcast predictions with previous results by other seasonal forecast models
- Diagnosis of occurrence cases of Arctic-East Asia high-impact weather using the modeling system
· Using a variety of climate model simulations along with reanalysis data sets, we analyzed the characteristics of the seasonal evolution of the Arctic warming response to increasing concentrations of greenhouse gases, and attempted to find the main causes for the enhanced Arctic warming in the cold season
· Using ERA-5 reanalysis as a benchmark, we assessed the ability of KPOPS to simulate extremely high Arctic-mean temperature events during the boreal winter
· Dependence of SSW-type transition on preceding North Atlantic Oscillation (NAO) phases was examined. Positive NAO favors SSW of displacement type with no transition while negative NAO favors the displacement-split type
· Based on three-type classificaion of SSW, temporal and geographical distinctions in the occurrence of cold weather according to SSW types are identified in the mid-latitude regions of the Northern Hemisphere for the subseasonal time scale, within 20 days after an SSW occurrence
· Accuracy improvements of cold weather simulations over Eurasia and North America regions during boreal wintertime after SSW on subseasonal timescale are related to the capturing the observed evolution of anomalous stratospheric polar vortex behavior in models
· Regarding the pattern of severe weather and atmospheric circulation in the Arctic during summer, changes occur in the position and intensity of jet stream in the mid-latitude region, which affects the East Asian summer monsoon and the weather disaster over the region.
· In the KPOPS prediction system, the representative pattenrs related to extreme weather in Arctic summer are simulated similarly to obsrvations, and the changes in jet stream are also well simulated
· The prediction performance of the mid-latitude extremes in summer related to major Arctic circulation pattern in the KPOPS system is relatively good for the temperature anomalies, but tends to be poor for the precipitation anomalies
· Extremely high PM10 (EH) cases are associated with atmospheric stagnant pattern
· In EH cases, the PM10 concentration increased about 3 time in 4 days
· Stagnant patterns with EH cases are affected by the North Atlantic forcing
· North Atlantic anticyclonic anomaly forcing is developed by a vorticity advection
· The EH cases are induced by stagnant pattern through the Rossby wave propagation
· The East Asian heat waves (EAHWs) in summer are closely related to the wave-train pattern originating from the Arctic/Siberian Plains
· The anticyclonic anomalies, which develop strongly in the ASP, are developed by negative vorticity advection, leading to an increase in radiation energy
· The increased radiation energy in the ASP increases the surface air temperature and humidity through the positive water vapor feedback
· Thermal high pressure, which develops strongly in the ASP, amplifies the Rossby wave energy and propagates through upper troposphere pathways, causing favorable atmospheric conditions for the EAHWs.
- Performance assessment of Arctic Ocean-ice model coupling
· Parameter-optimization in ocean-ice model coupling, and advance of vertical structures in upper ocean through vertical grid improvement
· Improvement of Arctic climatologic circulation field using parameter-optimized ocean-ice model coupling, and application to tracing Arctic riverine-freshwater transport

○ Establishment of (quasi) real-time collection system for Arctic atmospheric observations, and an extension towards observations of marine aerosols
- A web-based (quasi) real-time collection and analysis system of Arctic-Global in-situ and satellite atmospheric observations has been established and under operation.
· Two cloud droplet sensors were installed at the Zeppelin Observatory near Ny-Alesund, Svalbard, in order to monitor low-altitude Arctic cloud properties including droplet size distribution, liquid water content, and phase information. Liquid water content measured by the dectectors were typically on the order of 0.1 g/㎥, and during the formation of new cloud droplets, the number concentration hovers around 700 #/㎥. Additional work is currently being undertaken to perform a direct comparison to the corresponding CloudNet dataset for measurement verification purposes..
· Due to the inherent clarity of the air in Ny-Alesund, there are inherent difficulties involved in measuring the wind using a doppler wind lidar at high altitudes. Still, the wind lidar successfully measured the wind component over 20 levels above ground (up to 2 km) in more than 60% of the cases. The wind lidar can accurately report the wind speed in and below the cloud layer.
. We coorporated with Italian Polar Research Institute (ISP-CNR) to collect temperature, humidity, wind direction and speed, as well as atmospheric pressure from the CCT tower since May 2021. In addition, starting June 2022, vertical profiles of atmospheric temperature and humidity in the troposphere have been measured using the microwave radiometer (MWR) with the help of the AWI station.Two cloud droplet sensors were installed at the Zeppelin Observatory near Ny-Alesund, Svalbard, in order to monitor low-altitude Arctic cloud properties including droplet size distribution, liquid water content, and phase information. Liquid water content measured by the dectectors were typically on the order of 0.1 g/㎥, and during the formation of new cloud droplets, the number concentration hovers around 700 #/㎥. Additional work is currently being undertaken to perform a direct comparison to the corresponding CloudNet dataset for measurement verification purposes..
· Due to the inherent clarity of the air in Ny-Alesund, there are inherent difficulties involved in measuring the wind using a doppler wind lidar at high altitudes. Still, the wind lidar successfully measured the wind component over 20 levels above ground (up to 2 km) in more than 60% of the cases. The wind lidar can accurately report the wind speed in and below the cloud layer.
. We coorporated with Italian Polar Research Institute (ISP-CNR) to collect temperature, humidity, wind direction and speed, as well as atmospheric pressure from the CCT tower since May 2021. In addition, starting June 2022, vertical profiles of atmospheric temperature and humidity in the troposphere have been measured using the microwave radiometer (MWR) with the help of the AWI station.
- (Quasi) real-time collection and analysis of Arctic land-sea atmospheric observations
· Collection of Arctic (quasi) real-time upper-air observation by regular radiosonde balloon launches during the Arctic cruise
· Transmission the collected ship-born upper-air data in near real-time through a Iridium satellite network and share with the Global radiosonde network
· Analyze the thermodynamic structure of the lower troposphere by using the ship-born radiosonde data in 2021
· Analyze the vertical atmosphere structure of upper-air data at the time of the passing of the low-pressure system in 2022
- Variations of anthropogenic and marine-origin aerosol concentration and distribution
· Samples of aerosols were collected in the Bering Sea-Northwest Arctic Ocean region for chemical analysis.
· Analysis of anions (Cl^-, methanesulfonic acid (MSA), NO₃^-, and SO₄^2-) and cations (Na+, NH₄⁺, K⁺, Mg²⁺+, and Ca²⁺+) was conducted, and the concentration of non-sea-salt sulfate (nss-SO₄^2-) was calculated.
- Three-dimensional distribution and long-term variations of Arctic aerosol-cloud
· Seasonal and interannual variations of Arctic aerosols and clouds were analyzed using ground-based and satellite observations.
· Aerosol characteristics observed during the Araon cruise were analyzed.
· Major sources of Arctic aerosols and long-range transport impacts from mid-latitudes were assessed.
· Cloud characteristics in Ny-Ålesund research base and their relationship with Arctic large-scale weather patterns were investigated.
· The relationship between Arctic cloud type distribution and longwave radiation budget were analyzed.
- Modeling of oceanic DMS-related chemical reactions
· Introduction of improved modeling of DMS and MSA in Earth System Models, including DMS emissions and oxidation processes, using the latest information.
· In the Arctic region near the North Atlantic, an increase in MSA is observed during the simulated period of high DMS, whereas in the Pacific region, the increase in MSA is minimal despite relatively high DMS concentrations.

○ Development of a long-term fine dust prediction model for Korean Peninsula using machine learning techniques
- Collection and analysis of potential predictive factors available for fine dust concentration prediction models
· Collection of fine dust concentration data measured at observation stations in Korea and China, and construction of a database.
· Analysis of the spatial and temporal characteristics of PM concentration data and their correlations on medium to long-range time scales.
· Collection and analysis of climate factors in East Asia and high-latitude regions that influence East Asian climate and air quality.
- Evaluation of the modeling system (KPOPS-Earth) performance in simulating climate variables and correlation analysis with medium to long-term time-scale fine dust over the Korean Peninsula
· Evaluation of the performance of KPOPS-Earth historical simulations for four variables (850-hPa geopotential height, 850-hPa zonal wind, 850-hPa meridional wind, 850-hPa temperature).
· Analysis of the correlation between high-latitude climate factors based on KPOPS-Earth historical simulation data and medium to long-term time-scale fine dust over the Korean Peninsula.
- Development of a fine dust concentration prediction model using machine learning techniques
· Assessment of the importance of each input variable in the prediction model using a random forest model.
· Development of a model for predicting monthly average PM2.5 concentrations in Seoul based on a convolutional neural network model.
· Two models were developed: one using only ERA5 reanalysis data for training and ERA5 data for prediction (CNN-ERA5), and the other using KPOPS-Earth data for training and prediction (CNN-KPOPS).

(source : SUMMARY 15p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 보고서 초록 ... 4
• 요 약 문 ... 6
• SUMMARY ... 13
• CONTENTS ... 23
• 목차 ... 24
• 제 1 장 서론 ... 26
• 1.1 배경 및 필요성 ... 28
• 1.2 목적 및 연구 범위 ... 37
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 38
• 2.1 국내 기술개발 현황 ... 40
• 2.2 국외 기술개발 현황 ... 42
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 44
• 3.1 북극 현장 및 위성관측의 모델 입력자료 활용 자료동화 체계 ... 46
• 3.2 대기화학모형 결합 기반 북극-한반도 통합 재해기상 발생 진단/전망용 모델링 시스템 ... 183
• 3.3 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 체계 확립 및 해상 에어로졸 통 합 관측 확장 ... 326
• 3.4 머신러닝 기반 한반도 미세먼지 중장기 예측 모델 개발 ... 408
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도 ... 448
• 4.1 연차별 연구개발 목표 및 달성도 ... 450
• 4.2 대외 기여도 ... 459
• 제 5 장 연구개발 결과 활용계획 ... 460
• 5.1 향후 연구 방향 ... 462
• 5.2 성과 활용 계획 ... 464
• 제 6 장 참고문헌 ... 466
• 끝페이지 ... 494