기상 예측 모델

초기모델과 후기모델

전세계적으로 기상예보센터는 예보 과정에서 초기모델과 후기모델이라는 두 가지 형태의 서로 다른 자료값을 사용한다. 이는 국제적으로 동적모델의 계산(모델링)이 국제표준시(UTC)기준으로 00:00, 00:00, 06:00, 12:00, 18:00으로 하루 4회, 6시간 간격의 계산이 이루어지는데 문제는 이 모델링을 돌리는 시간 중에 관측자료의 공유도 동시에 이루어지기 때문에 실제 관측결과값과 동적모델의 계산값 사이에는 6시간의 시차가 필연적으로 발생할 수 밖에 없다. 따라서 이 하루 4번 나오는 자료값은 실시간 자료를 반영한 것이 아니라 최대 6시간의 시차가 존재하는 자료에 해당한다는 의미가 된다. 따라서 공식 예측 발표를 할 때에는 이 자료값을 그대로 사용할 경우 부정확할 수 밖에 없게되어 별도의 합의모델이나 다른 동적모델을 함께 사용하는 앙상블 예측을 사용하여 이를 보정하게 된다. 따라서 합의모델을 만들 경우 이 값이 어떤 시점의 값인지 별도로 표기를 하여야 할 필요가 있으며, 미국에서는 실시간 결과값 대비 6시간 이르게 나온 이전 값에 대해서 각 예측 모델의 약어표시(식별자) 맨 끝글자를 I자로 바꾸어 표시한다.

반대로 후기모델은 공식 예보가 이루어지는 시점이나 그 이후에 계산이 돌아가는 예측주기의 모델이 된다. 이미 초기모델값을 기준으로 예보가 나간 뒤여서 이게 무슨 소용이 있을까 싶겠지만 결과적으로 이 후기모델값(예보 발표시점에 실시간으로 들어오는 정보)은 다음 초기 모델의 기초가 되는 값을 형성하기 때문에 마찬가지로 중요하다고 할 수 있다. 다만 이 후기모델은 초기 모델과 달리 특별한 약어표시 지정이 존재하지 않는다.

종류

동적 모델(수치예보 모델)

수치예보 모델은 예보범위 내의 지역을 일정 단위의 격자로 나눈 뒤, 그 각각의 격자 내부에 기상 관련 변수들을 입력한 뒤, 해당 변수들이 앞으로 어떤 형태로 변화할지를 예측하는 대기변화(역학) 방정식을 슈퍼컴퓨터로 계산해내는 것을 의미한다. 모델링은 통상 계산에 특화된 포트란을 사용하며 이 지역범위가 지구 전체를 다룰 경우 중기단위 예보까지 가능하게 하는 지구단위의 글로벌 모델이 되며, 이러한 모델 계산방식을 기반으로 다시 종관단위의 모델이나 지역규모의 모델을 만들어 단기/초단기 예보를 하는 전용 모델을 개발하기도 한다. 이 수치예보 모델의 정확도는 모델의 해상도와 상층 대기층의 분할정도, 그리고 입력하는 변수의 값과 양, 개별 모델별 데이터 처리 방식에 따라 결정된다.

지구 기후 환경이 지속적으로 변화하다보니 이러한 수치예보 모델도 한번 만들어놓고 끝나는게 아니며, 하나의 모델을 지속적으로 업데이트 하고 있으며, 경우에 따라서는 아예 버전업 수준을 넘어 새로운 모델로 갈아엎는 경우가 꽤 많이 존재한다.

• GFS : 미국에서 개발한 지구단위 기상예측 모델.
  • AVNO / GFSO : GFS모델로 나온 값에 붙이는 약어표시
  • AVNI / GFSI : GFS모델로 생성한 6시간 이른 초기모델값
  • AP## : GFS 앙상블 멤버 예측(##은 사용한 멤버 숫자로 01~20개의 멤버를 사용)
  • AC00 : GFS 앙상블 제어 예측
  • AEMN : GFS 앙상블 평균 예측
  • AEMI : AEMN 방식으로 생성한 6시간 이른 초기모델값
• ECMWF : 유럽 중기예보센터에서 개발한 동적모델. 4자리 약어로는 ECWF를 사용
• CMC : 캐나다 글로벌 모델 예측
  • CMCI : CMC모델로 생성한 6시간 이른 초기모델값
  • CP## : CMC 앙상블 멤버 예측(##은 사용한 멤버 숫자로 01~20개의 멤버를 사용)
  • CC00 : CMC 앙상블 제어 예측
  • CEMN : CMC 앙상블 평균 예측
  • CEMI : CEMN 방식으로 생성한 6시간 이른 초기모델값
• NAVGEM : 미 해군에서 개발한 글로벌 예측 모델
  • NVGM : NAVGEM모델의 4자리 약어
  • NVGI : NAVGEM모델의 6시간 이른 초기모델
• UKMET : 영국 기상청에서 개발한 모델 예측
  • UKEM / EGRR / UKX를 : UKMET모델로 나온 값에 붙이는 약어표시
  • EGRI / UKXI : UKMET 방식으로 생성한 6시간 이른 초기모델값
• JSGM : 일본 기상청(JMA)에서 개발한 글로벌 스펙트럼 모델 예측
• NAM : 북미지역 중규모 모델 예측
• ICON 모델 : 독일 ICON 기상/기후 모델
• KIM 모델 : 한국 기상청에서 개발한 전지구 규모의 한국형 수치예보모델

열대저기압 전용 모델

다음 동적 모델은 열대저기압의 예측을 위한 전용 모델에 해당한다.

• HWRF : 허리케인 기상 연구 예측 모델
  • HWFI : HWRF모델의 6시간 이른 초기모델
• TWRF : HWRF를 북서태평양지역의 태풍 환경으로 수정한 모델
• HMON : 미국 해양예측센터(OPC)에서 개발한 다중 규모의 해양 결합의 비정역학 경로/강도 예측 모델
• COMPAS-TC : 미 해군에서 사용하는 열대저기압 예측 모델

통계 및 통계-동적 모델

이 모델은 통계방정식을 통해서 얻어낸 예측을 의미한다. 일반적으로 알려진 동적모델보다 훨씬 더 단순한 편이라 열대 저기압과 같은 현상의 경로 예측에는 어느 정도 한계가 있으나 경로 예측이 아닌 저기압의 강도 예측에 대해서는 이쪽이 보다 더 정확한 경우가 많아 때문에 동적모델의 저기압 강도 예측값(실제 동적 모델의 결과값을 수치화해서 보여주는 윈디같은 사이트를 보면 저기압 강도 예측이 비현실적인 경우가 자주 나타난다)을 보정하기 위한 용도로 많이 사용한다.

합의 모델

이 모델은 여러 동적 예측 모델이나 강도 예측(통계모델)의 합의값에 의한 예측을 의미한다. 일종의 앙상블 예측이라고도 할 수 있는데, 여기서의 합의는 서로 다른 모델의 단순 평균이 될 수도 있고, 가중평균이나 편향보정평균으로 가공하는 절차를 거치는 값을 사용하는 등의 여러 방법을 사용할 수 있고, 당연히 2개 이상의 모델을 사용하게 된다.

참조

• 위스콘신 대학교 허리케인 예측 모델 결과