둥지격자기법에 따른 영동지방의 겨울철 강수량에 대한 WRF 모델의 민감도: 사례 연구

Abstract

기후변화로 인해 전 세계적으로 홍수, 폭염, 한파, 가뭄의 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 특히, 강원도 지역은 태백산맥과 동해의 복합적인 영향으로 다른 지역에 비해 재해기상이 빈번히 발생하는 지역으로 2011년 2월에 발생한 대설로 인해 농 어업시설 파괴, 도로 등을 마비시켜 막대한 경제적 피해를 초래한바 있다. 따라서 기상재해를 유발시키는 겨울철 강원 영동지역의 대설사례를 대상으로 둥지격자기법(One-way nesting 기법과 Two-way nesting 기법)을 각각 적용해 WRF 수치모델을 구동하여 그 결과를 분석해 봄으로써, 영동지역의 정확도 높은 대설 예측을 위해 어떠한 둥지격자기법을 사용하여야 하는지 알아보고 자 하였다. 먼저, 영동지역의 대표적인 두 가지 형태의 강수사례, 즉 해안형 강수사례(event A)와 산악형 강수사례(event B)를 각각 선정하여, 지표바람장과 발산장 그리고 누적 강수량의 분포를 분석하였다. 그리고 강수 예측의 정확성을 알아보고자 oneway nesting 기법과 two-way nesting 기법을 사용하여 모의된 3시간 누적 강수량에 대한 Threat Score를 계산하여 분석하였다. 먼저, one-way nesting 기법과 two-way nesting 기법의 사용에 따른 수치모의 결과의 차이를 상호 비교해보면, 해안형 강수사례(event A)의 경우, two-way nesting 기법을 사용한 모의가 one-way nesting 기법을 사용한 모의보다 영동 해안지역에서 서풍 계열의 바람이 부는 영역을 보다 넓게, 그리고 서풍 계열의 바람을 다소 강하게 모의하여 one-way nesting 기법을 사용한 모의보다 two-way nesting 기법을 사용한 모의가 해상쪽(동쪽)으로 갈수록 누적 강수량을 많이 모의하였다. 결과적으로 two-way nesting 기법이 one-way nesting 기법보다 영동지역에 모의되는 강수분포를 다소 동쪽으로 치우치는 경향을 보였다. 산악형 강수사례(event B)의 경우, two-way nesting 기법이 one-way nesting 기법보다 산악지역에서 동풍기류를 상대적으로 약하게 모의하였고 이에 따라, 산악지형에 의한 강제 상승효과가 상대적으로 작았기 때문에 산악지역에서 two-way nesting 기법을 이용하여 모의한 누적 강수량이 one-way nesting 기법을 사용하여 모의한 누적 강수량보다 적게 나타났다. 한편, 수치모의 결과에 대한 상호비교가 아닌 실제 관측과 비교하기 위하여, event A와 event B사례에 대하여 one-way nesting 기법과 two-way nesting 기법을 각각 적용하여 얻어진 수치모의 결과자료와 AWS 관측자료를 비교한 Threat score를 구하였다. 비록 one-way nesting 기법을 사용한 경우보다 two-way nesting 기법을 사용한 경우, 강수역이 보다 해상쪽(동쪽)으로 치우쳐 모의되는 경향을 보였지만, 두 기법에 대한 TS값의 차이(평균 약 0.01 정도)는 매우 작게 나타나, 어느 기법을 사용하든 강수 예측의 정확성은 거의 비슷한 수준이라고 볼 수 있었다. WRF (the Weather Research and Forecasting) model was run with one-way grid nesting or two-way grid nesting, respectively for Yeongdong province's two typical precipitation cases of the coastal precipitation case (event A) and the mountain precipitation case (event B) which were synoptically under the influence of the northeasterly to examine whether the choice of nesting method can have a significant impact on the precipitation distribution. For the coastal precipitation case (event A), the average accumulated-precipitation from simulation using two-way nesting was approximately 7.78 mm bigger than that using one-way nesting in the Yeongdong coast area. However, that from simulation using two-way nesting was approximately 4.23 mm smaller than that using one-way nesting in the mountain area. Similarly, for the mountain precipitation case (event B), the average accumulated-precipitation from simulation using two-way nesting was approximately 1.56 mm bigger than that using one-way nesting in the Yeongdong coast area. In addition, that from simulation using two-way nesting was approximately 4.91 mm smaller than that using one-way nesting in the mountain area. That is, for both the coastal precipitation case (event A) and the mountain precipitation case (event B), the average accumulated-precipitation from simulation using two-way nesting was bigger than that using one-way nesting in the coast area, but in the mountain area that was the reverse.