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3차원 레이더기반 태풍중심 객관탐지 기술 개선 및 검증
정우미,석미경 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
태풍은 상륙 시 물적 및 인적 피해를 발생시킬 수 있으며 2012년을 제외한 최근 10년간 한반도 상륙 태풍이 증가하는 추세를 보이고 있다. 이 때 태풍의 중심위치에 따라 지역별 영향이 다르므로 재해의 대응을 위해 정확한 중심위치 파악이 중요하다. 기상레이더센터에서는 고해상도 3차원 합성 레이더 반사도 및 바람장(WISSDOM) 자료를 활용한 태풍중심 추적 기술을 개발하고, 자료에 최적화하여 개선하였다(정우미 외, 2020). 본 연구에서는 레이더 관측영역 내에 태풍이 진입하였을 때 자동으로 태풍중심을 탐지하고 정보를 산출할 수 있도록 객관탐지 시스템(TRASCER, TRAcking System for CEnter of typhoon using Radar)을 개발하였다. 태풍중심 객관탐지 시스템은 태풍 감시, 중심탐지, 결과 산출과 표출의 단계로 구성되어 있다. 본 기술은 원형의 태풍의 눈을 탐지하여 그 중심위치를 산출하는 기술로 태풍의 눈이 레이더 관측영역 가장자리에 일부만 진입한 경우 미탐지 되거나 탐지 오차가 크게 나타날 수 있다. 따라서 태풍중심 탐지는 먼 해상에서부터 탐지하기 위한 480 km 합성 자료, 한반도 영역의 지형과 관측영역 가장자리의 관측 고도를 고려한 WISSDOM 4 km 고도 반사도 및 바람장 자료를 활용하였다. 결과 검증을 위해 2019 2020년 한반도 상륙 태풍 9개 사례에 대하여 중심추적을 수행하였다. 그 결과 사례별 탐지율이 최대 81.5%, 경로오차는 최저 0.13°으로(‘20년 8호 ‘바비’) 활용도를 확인하였다. 태풍센터에서 사후 분석을 통해 발표되는 Best track과의 비교 결과 2019년 13호 ‘링링’ 사례는 Best track과 더 유사한 결과를 보여, 사후 분석 시 본 기술로 산출된 결과의 활용 가능성을 확인하였다.
정우미,이태영 한국기상학회 2013 Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences Vol.49 No.5
An investigation has been carried out using observational data and a numerical model to explain the formation and development of heavy precipitation systems on September 21, 2010. These systems were responsible for heavy rainfall over the middle Korean peninsula, with a maximum 24-h rainfall amount greater than 290mm in the Seoul metropolitan area. Both observational analysis and a numerical simulation indicate that an important starting condition for this heavy rainfall event is the presence of a pressure trough over the Shandong peninsula and the Yellow Sea. Convective cells formed in the early morning over this trough area, grew into larger systems as they moved eastward, and induced the formation of a meso low over the Yellow Sea around 0000 UTC on September 21, 2010. A stationary front with significant vertical circulation developed in response to the deformation of flow associated with the meso low. In the meantime, multicell-type convective systems continuously developed and moved along the front. These storms developed further and produced heavy rainfall over the middle Korean peninsula,which includes the Seoul metropolitan area. According to observations,the band structure appeared to change after 0700 UTC as a narrow convection band developed over the sea, upstream of the existing band of multicell storms. Numerical simulation showed a similar transition. However, it failed to reproduce the stationary behavior of the observed band.
정우미,김해림,손명재,석미경 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10
한반도에서 발생하는 우박은 대기의 상·하층의 기온 차가 크게 나타나는 봄과 가을에 주로 발생하나, 최근 들어 계절과 무관하게 우박이 관측되며 빈도도 증가해 관심이 많아지고 있다. 이중편파레이 더 변수를 활용하여 눈, 비, 우박 등으로 수상체를 구분할 수 있으나 레이더의 수상체가 우박으로 관측되기 시작하면 빠른 시간 안에 지상으로 낙하하기 때문에 대처가 어렵다. 본 연구에서는 고해상도 3차원 레이더 합성자료와 온도자료를 활용하여 상공에 우박이 존재하기 전 우박이 발달할 수 있는 강수 영역을 사전 탐지하는 우박 선행신호 탐지기술을 개발하였다(기상레이더센터, 2020). 우박 선행신호 영역은 4가지로 구분되는데, 모든 영역은 -10℃ 고도 위 고도구간에 대하여 산출한다. 분석 고도구간에 강수에코가 있는 경우 ‘강수’ 영역으로, 35 dBZ 이상 에코가 존재하면 ‘대류’ 영역으로, 55 dBZ 이상 에코가 존재하면 ‘우박포함’ 영역으로 구분되고, 강한 에코가 존재하지는 않지만 0℃ 고도부터의 에코 발달 고도가 2 km 이상이며 -10℃ 고도부터 연직적분액체수함량(VIL, Vertically Integrated Liquid)이 1 kg/㎡ 이상인 경우 우박이 발달할 수 있는 환경으로 판단하여 ‘우박가능’ 영역으로 구분하였다. 구분의 임계값은 과거 한반도에서 관측된 우박 사례들에 대한 레이더 변수들의 통계값을 활용하여 그 최저치로 선정하였다. 본 기술을 활용하여 2018 2021년 봄(3~6월), 가을(9~11월) 우박 지상관측 사례에 대한 신호탐지 선행시간을 확인한 결과 국지적으로 발달하는 단세포의 경우 약 5분에서 20분, 한반도로 유입되는 큰 규모 대류 시스템의 경우 30분에서 최대 2시간까지 선행하여 신호를 탐지하는 것을 확인하였다. 우박 선행신호 탐지 정확도를 검증하기 위하여 우박이 관측된 달의 강수일을 대상으로 우박 선행신호 탐지일, 오보일, 탐지 실패일을 구분하여 검증 지수를 산출하였다. 정확도(ACC)는 0.81, 탐지율(POD)은 0.9로 높은 반면, 오보일이 상대적으로 많아 오보율(FAR)이 0.55로 높게 산출되었다. 이는 우박 관측이 유인 관측만 가능하여 관측 지역과 시간이 제한적이므로 관측되지 못한 사례가 많을 것으로 예상되며, 실제 오보일 중 새벽 시간(0~7시) 우박 신호 탐지일이 41.3%, 산간지역 탐지일이 39.1%로 나타났다.