한국형수치예보모델개발사업

5.7.1. 한국형수치예보모델 개발현황

2017년은 한국형 수치예보모델개발 3단계(2017~2019년)의 첫 해로, 시험예측시스템의 예 측 성능 향상 및 안정성을 위한 개발과 개선에 집중하였다. 2017년 3월에 시험예측시스템 버전 3.0으로, 11월에 버전 3.0b로 업데이트를 진행하여 준실시간 예보를 생산하였으며 현 황은 표 1-5에 나타내었다. 특히 올해는 고해상도 예측시스템을 구축하고 이에 따른 모델 안정화와 고도화를 진행하였다.

구 분 준실시간 예보시스템

수평해상도 약 12 km

격자수 수평 3,110,402개

연직해상도

/최상층 91층/ 0.01hPa, 약 80 km

Time Step 20초

자료동화 Hybrid-4DEnVar

Cycle/DA window/cutoff

6시간 마다 cycle 6시간 (±3시간) DA window 7시간 30분 cutoff (late 관측 사용)

관측자료

지표 (Synop, METAR, Ship, Buoy),

Sonde (TEMP, PILOT, Windprofiler, Drop-Sonde), Aircraft (AMDAR, AIREP), GPS-RO, AMSU-A, MHS, ATMS, IASI, CrIS, AMV, ScatWind, TCBogus

▶▶표 3-12 한국형수치예보모델 준실시간 예보시스템 현황

수평해상도는 12km, 연직 해상도는 91층(80 km 상한)으로 확장하여 대류권, 성층권, 중간 권을 포함하였다. 역학 분야에서는 해상도 증가에 따른 수치잡음을 억제하고자 다양한 민감 도 테스트를 수행하고 안정화 방안을 적용하였다. 해상도 증가 결과, 종관예측성 및 서 해상 저기압의 모의성능이 향상됨을 확인하였다[그림 3-16].

그림 3-16 연직 해상도 향상에 따른 서해상 저기압 발달 오차 감소(예보시간 5일째 / KIM: 한국형수치예보모델 영문(개발)명, L50: 연직 50층, L91: 연직 91층)

물리과정 개발 분야에서는 단위 물리과정의 지속적 개선 뿐 아니라 시험모델의 해상도 증 가에 따른 물리패키지의 고도화를 수행하였다. 대표적으로, 안정경계층에 난류 혼합을 강화 시킴으로써 한랭편차지역에서의 기온 오차를 개선하였고, 아격자 산악항력을 중규모 아격자 산악항력과 난류규모 산악 형상 항력으로 규모 분리하여 바람 오차를 개선하였다. 개발된 물리과정을 단계별로 검증하고 오차를 분석하여 개선방향을 제시하는 순환을 통해 예측성 을 향상시키고자 하였는데, 특히 올해부터는 시험모델 결과를 주관적으로 검증함으로써 성 능 개선을 위한 사례를 발굴하여 테스트베드로 활용하고 있다.

2017년 3월부터는 3차원 변분자료동화와 앙상블 동화 기법의 장점을 결합하여 개발한 4 차원 앙상블-변분 자료동화시스템을 시험운영에 적용하여 운영하기 시작했다. 앙상블 배경 오차 공분산은 통계적 배경오차공분산(12 km)에 비해 상대적으로 저해상도인 50 km로 50 개 멤버를 제공하도록 설계하였다. 이후 변분법은 가상 상대습도의 도입과 다중해상도 외부 순환 구축, 앙상블은 동화 관측자료 추가, 덧셈팽창기법 도입 등 진보된 동화기법을 적용하 여 분석장 성능을 개선하였다.

시스템 모듈분야에서는 모델 시스템 코드를 단일화하여 사용자 편의성을 높였다. 또한 예보시스템을 자동으로 수행하는 스크립트를 파이썬 스크립트로 대체하여 작업 관리도구 인 Cylc와의 연계에 있어 좀 더 유연하게 대처할 수 있도록 하였다. 단일정밀도를 적용한 계산과 출력파일 생성, 입출력 분할 기법의 개발은 계산 속도 및 병렬확장성을 향상에 기 여하였다.

5.7.2. 한국형수치예보시스템 현업화

2020년 한국형수치예보모델의 성공적인 현업안착을 위해 두 차례에 걸쳐 주요한 모델 버 전 개선이 이루어졌다. 2017년 4월, 25km 수준이던 모델 해상도가 12km 해상도로 개선되었 고, 첨단 자료동화기법인 4차원앙상블변분자료동화기법(4DEnVAR)이 도입되었다. 2017년 11월에는 모델의 연직해상도가 50층에서 91층으로 확장되었다. 현업화 준비 과정에서 기상 청과 한국형수치예보모델사업단간 협력관계를 공고히 하기 위해 양 기관의 분야별 전문가 들로 구성된 한국형수치예보모델 현업화 TF팀을 운영하였다. 한국형수치예보모델은 2018년 실시간 시험운영과 2019년 준현업 운영을 거쳐 2020년부터 현업운영될 예정이다.