4.1 통합모델
4.1.3 좌표계와 해상도4.1 통합모델
초기자료생산 4차원 변분자료동화(4DVAR)
공간이산화법 유한차분법(Finite Difference Method)
시간적분/이류 반암시/반라그랑지법(Semi-implicit Semi-lagrangian Scheme) 복사물리과정 모수화 Edwards-slingo General 2-stream Scheme
지면물리과정 모수화 MOSES-Ⅱ Land-surface Scheme 경계층물리과정 모수화 First Order Non-local BL Scheme
대류물리과정 모수화 Modified Mass Flux Convection with CAPE Closure 미세물리과정 모수화 Mixed-phase Precipitation
중력파항력 모수화 G.W. Drag due to Orography(GWDO)
통합 모델이 제한지역 모델로 사용될때는 실제 위도/경도 좌표계 대신에 회전(Rotated)된 위/경도의 좌표계를 사용한다. 계산상의 북극은 현실에서 의 54.43N, 306.97N(RDAPS)으로 이동된다. 이는 적도지역으로 영역을 이동하면 상대적으로 균일한 격자간격을 가지는 장점을 이용하기 위한 것 이다.
이것은 ELF(Equatorial Lat. -long. Fine-mesh) 좌표로 명명되기도 한다.
그림 4.3은 ELF 격자가 무엇을 의미하는 지를 나타내고 있다.
4.1 통합모델
[그림 4.3]ELF 격자의 예. 모델 영역이 격자간격이 상당히 균일한 적도 지역에 위치. 이 원리는 기상청 지역과 국지모델에도 사용됨
기상청에서 현재 운용중인 전지구모델의 해상도는 약 25km이고 지역모델 의 경우 통합모델은 약 12km, KWRF는 10km이다. 또한 국지모델(한반도 영역)의 해상도는 1.5km로 고해상도이다
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[그림 4.4]기상청에서 운용중인 모델의 종류와 모의 영역 및 해상도
가변격자계를 사용하는 국지모델의(LDAPS) 모의영역 중앙에서는 1.5×
1.5km의 해상도를(그림 4.5에서 파란색) 갖지만 모의영역의 가장자리에서 는 4km로 해상도가 저하되며, 모의영역 중심의 북쪽과 남쪽에서는 위/경 도 해상도가 각각 4km×1.5km(그림 4.5에서 보라색), 모의영역 중심의 동 쪽과 서쪽에서는 위/경도 해상도가 각각 1.5km×4km(그림 4.5에서 초록 색)이다.
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[그림 4.5]가변격자계를 사용하는 통합 모델에서의 해상도 변화(LDAPS 예시)
LDAPS에서 가변 해상도를 사용하는 이유는 전지구 또는 저해상도 지역예 보모델로부터 제공받는 경계조건을 위한 과도한 디스크 사용량을 줄이고, 적절한 비용으로 한반도 모의 영역으로부터 경계지역을 최대한 멀게 하기 위함인데 이것은 특히 경계영역에서 불안정한 대기 흐름에 중요하다.
UM은 관심지역의 격자간격이 균일하도록 좌표상의 극을 이동시키기만 한 다면 지구상의 어느 곳에서도 지역모델로 사용될 수 있다.
2011년 5월 기상청에서는 전지구모델의 연직 층수를 50층에서 70층으로 세밀화하였다. 연직 층수가 70개일 때의 대기전체, 대류권 중하층 그리고 경계층에서의 연직 층수를 그림 4.6에 나타내었다. 그림에서 보는 바와 같 이 연직 해상도는 대기의 급격한 변동을 보다 정확히 모의하기 위하여 지 면근처에서 가장 조밀하다. 또한 해상도는 제트 기류 근처에서 상대적으로 높다. 제트 기류는 지상에서의 기상현상 발달과 민간항공에 중요하다. 모 델의 최상층 고도는 전 지구 모델이 약 80km이고 지역모델은 약 80km이 다.
모든 모델에서 n(Eta)라 불리는 고도 기반의 혼합(또는 잡종, Hybrid) 좌표 계가 사용되고 있다. 대기 하층에서는 지형을 따르는 시그마 좌표계를 사 용하는데 이것이 현실적인 경계조건의 처방을 용이하게 한다. 대기상층에 서는 고도면을 이용하며 17.5km 이상에서는 고도면이 평평하다. 두 고도 사이에서는 두 좌표계의 혼합을 사용하는데 지상에서 멀어질수록 지형 형 태로부터 벗어나기 시작해 나중에는 고도가 점점 일정해진다. 하지만 지형 이 높은 곳에서는 층이 얇아진다.
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모델은 여러 가지 측면에서의 지표면을 필요로 한다. 지형, 지면피복 분류, 수문학적 특성 그리고 바다에서는 해수면 온도가 필요하다.
[그림 4.7]전지구모델에서의 지형(평균해수면으로부터의 고도)