수치예보

2018 사진전입상작, [아름다운 빛내림]

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수치예보

대기의 운동과 변화를 설명하는 역학 및 물리방정식을 슈퍼컴퓨터로 풀어 미래의 대기상태를 예측하는 일련의 과정을 수치예보라 하고 수치예보를 위해 슈퍼컴퓨터 내에서 가동되는 컴퓨터 프로그램들을 수치예보모델이라 한다.

수치예보의 원리를 간단히 설명하면, 사이버 공간 속에서 대기를 양파껍질처럼 여러 층으로 나누고, 각 층을 다시 바둑판처럼 여러 개의 작은 면으로 분할하여 대기를 수많은 작은 상자들로 재구성한다. 이렇게 수평 및 수직으로 나눈 대기에 일정한 간격으로 격자점을 정하고, 각 격자점에 해당하는 위치의 관측소에서 측정한 관측 값을 수치모델에 입력하여 미래의 대기상태를 계산한다. 이 때, 컴퓨터가 분해할 수 있는 단위 상자의 체적이 작아질수록 격자 점 간의 간격이 작아져 보다 정교하게 대기의 움직임을 예측할 수 있다. 수치예보모델에 의해 예측된 각 기상요소들은 기상예측에 필요한 자료들로 산출되어 예보부서에 제공되며, 관련기관 및 국민에게 인터넷 등을 통해 전달된다.

예보부서에 제공된 자료는 예보관의 전문적 지식과 경험을 바탕으로 분석되어 예보 결정시 참고자료로 활용되고 있다. 또한 수치모델 결과들은 통계 및 응용 모델의 기초자료가 되어 최고·최저기온 예보 및 강수확률예보 등에 활용되며, 해양기상 예측모델, 대기오염 모델 등 2차 응용모델의 입력 자료로 사용되어 필요한 정보를 산출하게 된다.

기상청의 본격적인 수치예보는 1999년 슈퍼컴 1호기(NEC/SX-5)의 도입과 함께 시작되었다. 그동안 많은 기술개발 노력을 통해 수치예보모델의 성능을 지속적으로 향상시켜 왔으며, 특히 2010년에는 영국기상청의 통합모델(UM; Unified Model)을 도입함으로써 획기적인 성능향상을 이루었다. 또한 2020년 4월 부터는 국내기술로 개발된 한국형수치예보모델(KIM: Korean Integrated Model)을 현업에 활용하여 한반도에 최적화된 예측정보를 생산하고 있다. 기상청은 현재 기상예측모델로서 전지구모델, 국지모델, 앙상블 모델을 운영 중에 있으며, 응용모델로 파랑모델, 폭풍해일모델, 황사 및 연무 모델, 통계모델 등을 운영 중에 있다. 기상청에서 운영 중인 수치예보모델의 현황은 아래 표와 같다.

기상청에서 운영되고 있는 수치모델의 종류를 모델구분, 수평분해능, 운영횟수, 예측기간, 목적 등으로 분류한 표입니다.
모델 \ 구분 수평분해능
(연직층수)
운영횟수
/일
예측 기간 목 적
전지구
(GDAPS)
전지구예보시스템
(KIM NE360NP3)
12km(91층) 4회 12일,87시간

전지구 날씨 예측
동네예보, 중기예보

전지구예보시스템
(UM N1280L70)
10km(70층) 4회 12일,87시간
국지
(LDAPS)
국지예보시스템
(UM 1.5㎞L70)
1.5km(70층) 4회 48시간 한반도 날씨 예측
초단기
(KLAPS)
초단기 배경예측
(UM-KLBG)
5km (40층) 4회 36시간 대상: 동아시아 영역
용도: 초단기예보모델의 배경장 생성
초단기 분석
(UM-KL05)
5km (22층) 144회 - 대상: 한반도 영역
용도: 3차원 분석/예측 생산
초단기 예측
(UM-KLFS)
5km (40층) 144회 12시간
초단기
(VDAPS)
초단기 예측
(UM 1.5km L70)
1.5km(70층) 24회 12시간
앙상블
(EPSG)
전지구 앙상블예측시스템
(EPS UM N400 L70 M49/M25)
32km (70층) 2회 12일 대상: 전지구 확률 예측
용도: 주간 예보
국지 앙상블
(LENS)
국지 앙상블예측시스템
(UM 2.2km L70 M13)
2.2km (70층) 2회 72시간 대상: 국지규모 확률 예측
용도: 위험기상 예측
기후예측 전지구 기후예측시스템
(GloSea5)
60km(85층) 1회 8주 전지구 계절내 예측
6개월 전지구 계절 예측
파랑 전지구 파랑모델
(KIM-GWW3)
약 55km 2회 12일 대상: 전지구 해상파랑
용도: 동네․주간 해상예보
전지구 파랑모델
(UM-GWW3)
약 55km 2회 12일
지역 파랑모델
(KIM-RWW3)
약 8km 2회 120시간 대상: 아시아 해상파랑
용도: 해상동네예보
지역 파랑모델
(UM-RWW3)
약 8km 2회 120시간
국지연안 파랑모델
(KIM-CWW3)
약 1km(5개 지방청 관할 해역) 2회 72시간 대상: 대전청, 광주청, 부산청, 강원청, 제주청
용도: 국지연안 해상파랑
국지연안 파랑모델
(UM-CWW3)
약 1km(5개 지방청 관할 해역) 2회 72시간
앙상블 지역파랑모델
(UM-EWW3)
약 8km 2회 120시간 대상: 아시아 해상파랑
용도: 해상확률예보
초단기 파랑모델
(UM-KWW3)
약 8km 24회 12시간 대상: 한반도 영역
용도: 초단기 해상예보
폭풍해일 지역 폭풍해일모델
(KIM-RTSM)
약 8km 2회 120시간 용도: 동아시아 해역 조석 및 폭풍해일 예보
지역 폭풍해일모델
(UM-RTSM)
약 8km 2회 120시간
국지연안 폭풍해일모델
(KIM-CTSM)
약 1km(5개 지방청 관할 해역) 2회 72시간 대상: 대전청, 광주청, 부산청, 강원청, 제주청
용도: 국지연안 폭풍해일
국지연안 폭풍해일모델
(UM-CTSM)
약 1km(5개 지방청 관할 해역) 2회 72시간
황사 황사모델
(KIM-ADAM2)
25km (47층) 4회 72시간 용도: 황사 수송 예측
황사모델
(UM-ADAM2)
25km (47층) 4회 72시간
황사·연무 황사·연무통합예측모델
(KIM-ADAM3-Haze)
25km (49층) 4회 168시간
72시간
용도: 황사·연무 확산예측
황사·연무통합예측모델
(UM-ADAM3-Haze)
25km (49층) 4회 168시간
72시간
통계모델 통계모델
(MOS, PPM)
5km
700여개 지점
2회 12일
87시간
용도: 동네예보, 중기예보