보도자료

2024. 6. 19.(수)부터 보도해 주시기 바랍니다.

여름철 폭염, 이제 10일 전에 정확히 예측 가능해진다!

UNIST 이명인 교수팀, 기존 예보 한계를 극복한 폭염 확률예측시스템 개발
2018년 대폭염, 일주일 전 예측해… Weather and Climate Extremes 연속 게재

우리나라에서 10일 전부터 폭염 발생 확률을 예측할 수 있는 시스템이 개발됐다. 매년 기록적인 더위가 예고되는 가운데 국민들이 폭염을 사전에 대비할 수 있도록 도울 것으로 기대된다.

UNIST(총장 이용훈) 지구환경건설도시공학과 이명인 교수팀은 우리나라 폭염발생을 10일 전부터 예측할 수 있는 시스템을 만들었다. 기상청 전지구 앙상블 예측 시스템을 활용해 여름철 폭염 예측 정보를 10일 전으로 확대하고, 특보 발효 시간을 늘릴 수 있는 기반을 마련한 것이다.

이번에 개발된 시스템은 기존 예보 방식보다 더 나은 성능을 보였다. 특히 다른 동아시아 지역보다 우리나라에서 더 우수한 성능을 보였다. 2018년 대폭염 기간 동안 폭염의 시작과 종료를 일주일 전부터 정확히 예측해 실용성을 입증했다.

2주 전부터 폭염을 예측할 수 있는 예측 모델도 개발 중이다. 이 시스템은 지면과 대기의 상호작용이 폭염 예측에 어떻게 도움이 되는지를 구체적으로 분석했다. 연구팀은 기후 예측 시스템에서 지면의 토양 수분과 최고 기온이 급격히 변하는 상황을 확인하고, 토양 수분 예측과 데이터 정확성을 개선할 필요성을 강조했다.

이명인 교수는 “이번 연구는 우리나라 기상 예측 시스템을 통해 재해 예측 가능성을 크게 높였다”고 설명했다. 두 논문의 제1저자인 탁선래 연구원은 “이번 연구 결과로 여름철 국민들에게 정확한 폭염 정보를 제공해 피해를 줄일 수 있을 것”이라고 말했다.

이번 연구 결과는 세계적 기상기후재해 학술지인 Weather and Climate Extremes지에 4월 4일과 5월 24일에 연속으로 게재됐다. 이 연구는 기상청과 국립기상과학원이 지원하는 폭염 특이기상연구센터 사업을 통해 수행됐다.

(논문명:

1. Probabilistic Medium-Range Forecast of Extreme Heat Events Over East Asia based on a Global Ensemble Forecasting System

2. The role of soil moisture-temperature coupling for the 2018 Northern European heatwave in a subseasonal forecast)

자료문의

대외협력팀: 서진혁 팀장, 권익만 담당 (052)217-1222

지구환경도시건설공학과: 이명인 교수 (052)217-2873

[붙임] 연구결과 개요, 용어설명, 그림설명

[붙임. 연구결과 개요]

1. 연구배경

폭염은 열사병, 탈수 등의 문제를 통해 인간의 건강에 심각한 영향을 미치는 여름철 재난이다. 노인이나 기저질환 등을 가진 취약계층은 사망으로 이어질 위험에 처해있다. 전지구적으로 극심한 폭염현상은 최근 몇 년간 더 지속적이고, 더 천천히 이동하여 미래에 더 파괴적인 영향을 미칠 가능성이 높다. 폭염으로 인한 피해를 저감하기 위해, 조기 경보시스템은 개인과 의사결정자 들이 모두 적절한 조치를 취하는데 중요한 정보를 제공할 수 있다.

2. 연구내용

수치모델은 조기경보 시스템의 중요한 구성요소로서 폭염 발생 및 강도를 예측하는데 사용될 수 있다. 본 연구에서는 기상청 현업 전지구 앙상블 예측 수치모델을 활용하여, 최대 11일전까지 폭염발생 확률예측 시스템을 개발하였다. 앙상블 예측을 통해 불확실한 중기예측 시간규모에서 여러 시나리오를 감안할 수 있고, 이를 기반으로 폭염이 발생할 확률을 지역별로 계산할 수 있다. 폭염 발생에 이분법적인 결정예측을 적용하는 것보다 확률예측을 기반으로 예보하는 것이 더 좋은 성능을 나타냄을 분석하였다. 개발된 폭염 확률예측시스템을 동아시아지역에서 성능 검증을 시행하였고, 한반도 지역이 일본, 중국 지역들 대비 높은 예측 성능을 보였다. 특히, 2018년 우리나라 대폭염 사례에서 폭염 확률예측시스템을 적용한 결과, 폭염의 시작과 끝을 1주일 전에 예측하는데 성공하였고, 이는 실제 사례에도 적용가능한 실용적인 예보 시스템임을 증명하였다. 또한, 폭염연구센터에서는 2주이상의 폭염예측시스템 개발을 위해 계절내예측이 가능한 기후예측시스템을 적용중이며, 지면-대기 상호작용이 폭염예측성능 향상에 중요한 역할을 하는 점을 정량적으로 분석하였다. 특히, 기후예측시스템에서 지면 토양수분과 최고기온 사이의 민감도가 급격하게 증가하는 hyper-sensitive regime이 존재하고, 이 regime을 잘 모의하는 경우 지면-대기 상호작용 피드백 모의성능이 개선되어, 폭염예측성능 향상에 기여하는 부분을 정량적으로 분석하였다. 앞으로의 폭염 예측 성능 향상 및 선행시간 개선을 위해 지면 토양수분 예측 정확도 및 자료 성능 개선이 필요하다는 방향성을 제시하였다.

3. 기대효과

폭염은 여름철 인명피해 뿐만아니라 사회경제적으로 악영향을 미치는 재난이며, 이를 미리 예측하여 대응할 수 있는 조기경보시스템은 선진국으로 나아가기위한 체계로서 필요하다. 본 연구에서 개발된 폭염 확률예측시스템은 여름철 우리나라 폭염 예보의 정확도 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 본 시스템을 기반으로 매일 최대11일까지의 우리나라 폭염 발생 확률예측정보가 생산이 가능하며, 이 정보는 기상청의 폭염 예보와 어우러져 정책 의사결정자 및 국민들에게 폭염 재난에 대응할 수 있는 귀중한 자료가 될 것이다.

[붙임. 용어설명]

1. 앙상블 예측 (Ensemble Forecasting)

단일 수치예보가 가지는 결정론적인 예측의 한계를 보완한 것으로, 초기조건, 물리과정, 경계조건 등이 다른 여러 개의 모델을 이용하여 확률적으로 미래를 예측하는 시스템

2. 계절내 예측 (Subseasonal Forecasting)

계절내 예측은 일반적으로 중기예측을 넘어서는 2주부터 1개월까지의 예측을 말하며, 계절예측은 향후 3~6개월까지 기후예측을 지칭

3. 조기 경보 시스템 (Early Warning System)

재난관련 각종 위험이 닥치기 전에 경계하도록 일찍 알리는 일

[붙임. 그림설명]

그림1. 폭염연구센터 폭염 확률예측시스템을 이용한 2018 우리나라 대폭염 시작일자 예측결과

(a) 2018년 7월 14일 폭염발생 지역(shading)과 500hPa지위고도장(contour)
(b) - (f) 폭염연구센터 확률예측시스템의 7월 14일 폭염 발생관련 하루 전 예측부터 9일 전 예측까지의 확률예측 정보

그림2. 지면 토양수분-최고기온 민감도 지역 모의 유무에 따른 폭염예측성능 향상도 검증

(a) 지면 토양수분과 최고기온의 민감도가 급증하는 hyper-sentivie regime 모의 유무(hit or miss)에 따른 ETS 스킬스코어 성능 차이, (b) TSS 성능차이, (c) 강도차이를 나타냄. 파란색선이 빨간색선보다 위에 있으며, 지면-대기 상호작용 모의에 따라 폭염 예측성능이 크게 향상됨을 확인함.

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