가변해상도 KIM과 제한영역 KIM의 모의 성능 평가
Evaluation of Simulation Performance of KIM using Variable-Resolution and Limited-Area
- 주제(키워드) 도움말 한국형수치예보모델(KIM) , 가변해상도 격자체계 KIM , 제한영역 KIM , 집중호우 모의 성능 , 장마전선 백빌딩
- 발행기관 국립강릉원주대학교 일반대학원
- 지도교수 도움말 최석진
- 발행년도 2025
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 도움말 일반대학원 대기환경과학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/kangnung/000000012364
- UCI I804:42001-000000012364
- 본문언어 한국어
초록/요약 도움말
본 연구는 2023년 7월 15일 청주 집중호우 사례를 대상으로, 한국형수치예보모델(Korea Integrated Model, KIM)의 서로 다른 격자 구성 전략의 모의 성능을 비교∙평가하였다. 비교 대상은 전구 균일해상도 KIM(UR25), 전구 가변해상도 KIM(VR9, VR5), 제한영역 KIM(LAM9, LAM5)로 구성하였으며, 강수 모의 결과 뿐 아니라 강수를 규정하는 배경장 재현 특성을 함께 진단하기 위해 해면기압, 적분 수증기 수송(1000-300hPa IVT), 850hPa 바람 및 상당온위를 주요 분석 변수로 선정하였다. 대규모장 및 열역학장의 정량 평가는 ERA5 재분석장을 기준으로 RMSE와 패턴 상관계수 시계열을 이용하였고, 모델 간 차이가 뚜렷하게 나타난 대표 시각의 수평장 비교를 통해 정량적 해석을 병행하였다. 강수 검증은 1시간 강수 시계열을 통한 시간 변동 재현성과, 일강수량에 대한 이분 검정(POD, SR, CSI, ETS, PSS)을 통해 극한 강수 재현성을 종합적으로 평가하였다. 특히 본 사례의 일강수 규모(256.8mm)를 고려하여, 극한 강수 재현성을 선명하게 진단할 수 있는 임계값으로 150mm/day를 적용하였다. 대규모 및 수증기∙열역학 변수의 비교 결과, 전반적으로 가변해상도 KIM이 균일해상도 및 제한영역 KIM 대비 상대적으로 우수한 재현성을 보였다. 해면기압의 경우 가변해상도 실험은 RMSE와 패턴 상관계수 관점에서 모두 우수한 성능을 유지하였으며, 대표 시각 수평장에서도 한반도 주변 등압선 배치와 기압경도 구조가 ERA5와 정합적으로 나타났다. IVT-850hPa 바람장 비교에서는, 한반도 주변으로의 수증기 수송 구조와 이를 지지하는 하층 바람장의 존재가 확인되며, 사례의 수증기 공급 환경을 구성하는 핵심 구조가 실험별로 유사하게 재현되는 가운데, 가변해상도 KIM이 상대적으로 안정적인 패턴 정합성을 보였다. 850hPa 상당온위에서도 가변해상도 KIM은 RMSE와 패턴 상관계수에서 우수한 성능을 보였으며, 대표 시각 수평장에서 동중국해-대한해협-한반도 남부로 이어지는 높은 상당온위 공기 유입대의 배치와 344-348K 등온선의 정렬, 그리고 높은 상당온위와 상대적으로 낮은 상당온위가 맞닿는 구간의 급격한 변화 구조가 비교적 일관되게 표현되었다. 강수 검증에서 1시간 강수 시계열은 단시 시간 변동의 재현 특성을 보여주었고, 일강수 이분 검정은 이러한 단기 강수 패턴이 극한 누적 강수로 연결되는지 여부를 정량적으로 제시하였다. 150mm/day 임계값 검증에서 VR5는 POD-SR의 균형과 ETS-CSI-PSS에서 가장 높은 수준을 나타내어, 극한 강수 사건을 탐지하면서도 오경보를 과도하게 증가시키지 않는 방향으로 가장 일관된 성능을 보였다. LAM5는 POD와 PSS가 높아 극한 사건을 적극적으로 포착하는 특성이 확인되었으나, 종합 지표에서는 VR5 대비 낮은 성능을 보였다. VR9와 LAM9는 극한 임계값에서 사건 탐지 및 종합 성능이 제한적이었으며, UR25는 해당 임계값의 극한 일강수 사건을 재현하지 못하는 결과가 확인되었다. 본 연구는 단일 사례에 대한 비교∙분석 결과이므로, 본 결과를 일반화하기에는 한계가 존재한다, 향후 다양한 재해기상 사례(태풍, 장마, 대설)를 대상으로, 서로 다른 계절∙종관 환경∙강수 메커니즘에서의 재현성을 추가로 검증함으로써 가변해상도 및 제한영역 접근의 성능과 특성을 파악하고 적용 범위를 보다 체계적으로 넓혀나가야 할 필요가 있다.
more목차 도움말
Ⅰ. 서론 1
Ⅱ. 한국형수치예보모델 5
Ⅲ. 연구 사례 및 연구 방법 12
3.1 연구 사례 12
3.2 연구 방법 17
Ⅳ. 연구 결과 21
4.1 수증기 및 종관장 검증 21
4.2 강수 모의 성능 검증 34
Ⅴ. 요약 및 결론 43
참고문헌 45
Abstract 50
