한국형 수치예보 모델

KIM 지역모델의 11호 태풍 힌남노 상륙위치 예상

개요

한국형 수치예보 모델(Korean Integrated Model, 약칭 KIM)은 대한민국 기상청에서 2020년 4월부터 사용하기 시작한 수치예보 모델이다. 이 모델의 도입으로 한국은 세계에서 9번째로 지구단위 기상예측을 할 수 있는 독자모델을 보유한 국가가 되었으며 기상예측의 정확도를 대폭 높힐 수 있게 되었다.

역사

• 1999년 슈퍼컴퓨터 1호기(NEC/SX-5) 도입
• 2010년 영국 기상청(UKMET)의 수치예보 통합모델(UM) 도입
• 2011년 1월 11일 수치예보모델개발사업단 준비단 출범
• 2011년 2월 기상청 재단법인 설립허가 및 설립(3본부 9팀)
• 2019년 4월 한국형 수치예보모델(KIM) 준현업운영 시작
• 2020년 4월 28일 한국형 수치예보모델(지구규모) KIM 공식 현업운영 시작
• 2022년 5월 한국형 지역수치 예보모델 RDAPS-KIM 현업운영 시작

종류

전지구 모델

한국형 수치예보 모델(KIM)이라고 하면 기본적으로 이 지구(전구)단위 규모의 모델을 의미한다. 지구 전체를 12km단위의 격자로 분할하는 해상도(수평분해능)을 가지고 있으며, 연직층수는 10hPa 영역 상공까지를 91개 층으로 분할하여 운영하고 있다.

하루 4회 6시간 간격으로 예측값을 출력하도록 운영하고 있으며, UTC 기준으로 00, 12 UTC에 출력하는 결과는 최대 288시간(12일)까지의 중기예보값을 출력하며, 06, 18 UTC에 출력하는 결과는 84시간 이내 범위의 단기예보값으로 활용하는데 사용하고 있다.

지역모델

한국형 지역수치 예보모델(RDAPS-KIM)이라고 부르며 지난 2년간의 전지구단위 모델인 KIM의 운영경험을 기반으로 지역단위 모델을 개발하여 2022년 5월부터 사용하기 시작한 지역(종관)단위 예보모델이다. KIM모델이 지구 전체를 다루는 반면, 이 지역모델은 대한민국 기상에 가장 큰 영향을 주는 중국, 일본을 포함한 동북아시아 지역으로 한정하는 대신 전지구 범위의 KIM모델의 12km격자단위를 3km단위까지 세분화시켜 해상도를 높였으며 , 대신 연직층은 50hPa영역을 상단으로 하여 범위를 약간 줄이고, 층수도 절반 수준인 40층으로 분할하여 연직방향의 변화보다는 수평방향의 변화값을 보다 민감하게 분석하는 방식으로 작동한다. 이외에 지표면의 최고높이를 지구단위 모델의 504m에서 1493m 범위까지 향상시키면서 지형의 영향 변수를 대폭 개선한 특성이 있다.

앙상블 모델

앙상블 모델은 2021년 기준으로 KIM NE144NP3 L91 M14 버전(전지구단위)을 사용하고 있으며, 수평분해능은 32km의 격자단위로, 연직층은 KIM모델과 동일한 91개층으로 분할하며 1일 2회 240시간(10일) 범위까지의 앙상블 예측값을 출력한다.

정확도

2021년 KIM모델 도입 이후 1년간 운영한 결과를 분석한 결과 500hPa영역에서의 이상상관계수는 기존 사용하던 영국(UM)모델 대비 98%의 성능으로 약간 열세였으며, 장마철 강수 예측의 정확도는 KIM과 UM이 거의 동일한 성능이었고, 최고기온의 예측은 KIM이 앞서나가면서 여름철 기상예측에서 꽤 뛰어난 성능을 나타낸 것으로 확인되었다. 다만 영향태풍의 예측에서는 경로에서는 열세, 강도예측에서는 우위로 나타났다.

문제는 겨울철 일별 변화 상황에서 전반적인 성능 하락이 발생하면서 하층기온의 예측값이 빗나가는 경우가 많았는데, 분석 결과 UM모델이나 IFS(ECMWF 모델)에 비해 극지방의 한랭기단 분석에서 타 기단 대비 큰 오차가 발생하였으며, 이후 어느 정도 개선을 하면서 정확도를 높였으나 여전히 이쪽 관련 문제가 발생하고 있어 당분간 KIM 모델의 개선은 이 편차 개선에 집중될 것으로 보인다.

2022년부터는 지역모델을 도입하면서 여름철 강수 예측 성능이 비약적으로 향상되었으며 태풍 경로 예측에서도 2022년 상륙태풍이었던 11호 태풍 힌남노의 부산 부근 상륙을 GFS모델과 함께 168시간 이전에 예측해 내는 등 일반적인 태풍 예측 한계범위인 120시간 바깥 영역에서도 상당히 정확한 예상을 하기도 하였다.