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TOVS로부터 도출한 한반도 부근의 전오존량 분포 및 그특성 비교
정효상 ( Hyo Sang Chung ),주상원 ( Sang Won Joo ) 大韓遠隔探査學會 1995 大韓遠隔探査學會誌 Vol.11 No.3
기상청에서는 1990년부터 Smith등(1984,1986)이 개발한 ITPP-VI(Internatiional TOVS Program Package)를 사용하여 직접 물리 해법을 이용한 연직온도분포 및 총오존량을 산출하여 예보현업에 이용하고 있다. 그러나 현재의 초기입력자료로 사용되는 기후값은 너무 오래되었고, 국지효과나 한반도 부근의 특성이 제외되었으므로 도출된 전오존량의 분포를 직접 사용하기에는 그 정확성이나 신빙성이 희박하다. 따라서 ITPP-VI로부터 오존량 산출자료의 질적 개선을 위해 초기 입력자료중 지표값을 기후자료 대신에 GPV(Gridded Point Values) 자료를 입력하여 오존량 도출을 수행하였다. GPV자료의 입력을 통한 TOVS 오존량 자료(TOVS-GPV)가 정량적으로 어느 정도 개선되었는지 알아보기 위하여 두경우의 총오존분포도를 비교하였다. GPV 지표자료의 입력으로 도출한 총오존량은 기후값으로 도출한 총오존량(TOVS-CLIMAT)에 비해 한반도 부근에서의 오존량 변화를 더 자세하게 표현하였다. 정량적으로 질적 개선을 알아보기 위해 1994년 2월 한달동안 지상 관측자료로써 연세대학 교의 오존분광기(Dobsometer)로 관측한 오존량(U(Y)). TOVS-GPV(U(G)), TOVS-CLIMAT(U(C)), 그리고 TOMS(Total Ozone Monitoring System) 관측값(U(M))을 이용하여 나타낸 결과, 월변화의 경향은 연세대 학교 총오존량값의 변화에 대해 TOVS-GPV(U(G)). TOVS-CLIMAT(U(C))와 TOMS(U(M)) 값들의 변화는 크지만, 새로운 TOVS-GPV 오존량은 TOVS-CLIMAT 오존량에 비해 TOMS 오존량과 연세대학교 관측치와 유사한 경향을 보였다. The International TOVS(TIROS Operational Vertical Sounders) Process Package (ITPP-VI), which has been installed at Korea Meteorological Administration(KMA), is only for a global usage to need a surface data to generate atmospheric soundings and total ozone amount. If the initial input process in the ITPP-VI is not modified, it takes climatic surface data for producing sounding data and total ozone amount in general. KMA is trying to improve the quality of TOVS total ozone amount using real-time synoptic observations in various ways instead of climatological data because this retrieved data in the new scheme for total ozone presently used at the KMA may critically provide to analyze the long-term trend of ozone structure over the Korean peninsula. Two cases in this study show that TOVS retrieved total ozone amounts used by synoptic surface observations can delineate more detailed ozone structures rather than those used by climate surface data. The distribution of TOVS retrieved ozone amount fields with the synoptic surface analyzed data(TOVS-CPV) show more in detail relatively than those with the climatic data(TOVS-CLIMAT) as expected. In addition, the collocated inter- comparisons of TOVS-CPV with TOVS-CLIMAT, TOMS observations and Dobsometer observations are performed statistically. TOVS-GPV fields with TOMS observations show smaller bias relatively than TOVS-CLIMAT and also reduce the differences.
통합모델의 강수물리과정 모수 최적화를 위한 알고리즘 비교 연구
장지연(Jiyeon Jang),이용희(Yong Hee Lee),주상원(Sangwon Joo) 한국지능시스템학회 2017 한국지능시스템학회논문지 Vol.27 No.1
기상수치예보모델의 강수물리과정은 강수 발생과 연관된 입자의 낙하속도, 부착 및 자동전환, 입자크기분포 등의 과정을 다룬다. 하지만 수치예보모델의 미세물리과정과 모수에는 상당한 불확실성이 내포되어 있다. 수치예보모델의 불확실성을 줄이기 위하여 일반적으로 모수 추정을 사용한다. 이 연구에서는 모수 추정을 위한 최적화 알고리즘으로 마이크로 유전알고리즘과 하모니탐색 알고리즘을 사용하고 우리나라에서 발생한 강수사례에 대해 통합모델의 강수물리과정에서 사용하는 모수를 최적화하였다. 두 알고리즘의 서로 다른 특성으로 인해 최적화 과정 중의 차이가 보였다. 마이크로 유전알고리즘은 440회 수행 후 약 1.033의 적합도로 수렴하였고 하모니탐색 알고리즘은 60번 수행 후 약 1.031의 적합도로 수렴하였다. 이를 통해 하모니탐색 알고리즘이 마이크로 유전알고리즘보다 더 빨리 최적의 모수를 탐색하는 것을 알 수 있었다. 따라서 계산비용이 방대한 기상수치예보모델의 최적화 문제에서 빠른 시간 내에 최적의 모수를 탐색해야 한다면 하모니 탐색 알고리즘이 더 적합하다는 것을 확인하였다. The microphysical processes of the numerical weather prediction (NWP) model cover the following : fall speed, accretion, autoconversion, droplet size distribution, etc. However, the microphysical processes and parameters have a significant degree of uncertainty. Parameter estimation was generally used to reduce errors in NWP models associated with uncertainty. In this study, the micro- genetic algorithm and harmony search algorithm were used as an optimization algorithm for estimating parameters. And we estimate parameters of microphysics for the Unified model in the case of precipitation in Korea. The differences which occurred during the optimization process were due to different characteristics of the two algorithms. The micro-genetic algorithm converged to about 1.033 after 440 times. The harmony search algorithm converged to about 1.031 after 60 times. It shows that the harmony search algorithm estimated optimal parameters more quickly than the micro-genetic algorithm. Therefore, if you need to search for the optimal parameter within a faster time in the NWP model optimization problem with large calculation cost, the harmony search algorithm is more suitable.
마이크로 유전알고리즘을 이용한 2014년 여름철 Z-R 관계식 최적화
이용희(Yong Hee Lee),남지은(Ji-Eun Nam),주상원(Sangwon Joo) 한국지능시스템학회 2016 한국지능시스템학회논문지 Vol.26 No.1
기상청에서는 강우량을 관측하기 위하여 평균 13km 해상도의 자동기상관측망을 운영하고 있다. 그러나 자동기상관측망은 육지에서만 관측이 가능하므로 기상레이더 관측망을 추가로 운영하여 해상을 포함한 우리나라 전역을 전천후로 관측하고 있다. 일반적으로 레이더로부터 추정하는 강우강도는 레이더 반사도(Z)와 지상관측자료의 강우강도(R)의 관계를 추정한 Z-R 관계식을 구하여 사용하고 있다. 하 지 만 이 관 계 식 은 경험식에 의존하고 있어 한반도의 강우특성에 맞게 최적화 할 필요가 있다. 이 연구에서는 마이크로 유전알고리즘을 병렬화하고 2014년도 여름철에 대한 Z-R관계식의 최적화를 수행하였다. 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 최적화한 Z-R 관계식은 기존에 사용하던 관계식과는 다르게 Z=120R<SUP>1.56</SUP>이 추정되었다. 하지만 마이크로 유전알고리즘의 최적화과정에서 탐색한 적합도 함수의 위상공간이 평평한 고원의 형태에 가까웠다. 이러한 결과는 1.5km 고도와 지상 사이에 복잡한 강수의 발달과 소멸과정이 포함되어 있어 정교한 추정에 한계가 있음을 보여주고 있다. The Korea Meteorological Administration has operated the Automatic Weather Stations, of the average 13 km horizontal resolution, to observe rainfall. However, an additional RADAR network also has been operated in all-weather conditions, because AWS network could not observed rainfall over the sea. In general, the rain rate is obtained by estimating the relationship between the radar reflectivity (Z) and the rainfall (R). But this empirical relationship needs to be optimized on the rainfall over the Korean peninsula. This study was carried out to optimize the Z-R relationship in the summer of 2014 using a parallel Micro Genetic Algorithm. The optimized Z-R relationship, Z=120R<SUP>1.56</SUP>, using a micro genetic algorithm was different from the various Z-R relationships that have been previously used. However, the landscape of the fitness function found in this study looked like a flat plateau. So there was a limit to the fine estimation including the complex development and decay processes of precipitation between the ground and an altitude of 1.5km.