수치모델 기반의 지향류 산출 및 북서태평양 열대저기압 이동과의 관계 분석

이정림,원성희,김동진,허택산 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.4

태풍의 진로는 태풍 자체의 구조와 주변 대기의 흐름, 베타효과, 해양 환경 등 다양한 요소의 의해 영향을 받는다. 특히 북태평양 고기압과 같은 대규모의 흐름에 의해 이류되는 지향(steering) 효과는 열대저기압의 이동에 지배적인 역할을 한다. 이러한 배경 지향류(environmental steering flow, 이하 지향류) 산출을 위해 태풍 중심으로부터의 일정 반경내의 바람을 평균하거나 태풍의 회전성분을 필터링하는 방법 등이 사용되어 왔다. 미국 위스콘신대학의 협동연구센터(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies, CIMSS)에서는 3차원 필터링 방법과 위성으로부터 산출된 대기운동벡터를 이용해 열대저기압의 이동에 영향을 주는 deep layer mean(DLM)을 분석한다. 본 연구에서는 기상청 전지구 시스템의 분석장에 Kurihara 필터링 방법을 적용해 태풍의 회전성분이 제거된 지향류를 산출하고, 태풍의 24시간 이동 벡터와 비교하였다. 연직 등압면 고도별로 산출된 지향류 분석 결과, 주로 북태평양 고기압의 영향을 받는 여름 사례에서는 500 hPa과 600 hPa의 지향류가 태풍의 이동과 가장 관련이 크게 나타났으며, 대륙고기압의 영향을 받는 겨울 사례에서는 보다 하층 흐름의 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 겨울 사례에서는 보다 하층 흐름의 영향을 받는 것으로 분석되었다. 또한 겨울 사례에서 하층은 대륙고기압의 영향으로 동풍 계열의 순환이 나타나고 상층에서는 편서풍이 불어 상하층의 바람 방향이 반대로 나타나는데, 이를 연직 평균하면 태풍의 이동 방향과 일치하는 흐름이 만들어져 태풍 진로 예보에의 활용 가능성을 보였다. 한편, 태풍의 이동은 대류권 중층 500 hPa 대기 흐름을 중심으로 태풍의 강도가 강할수록 상층 흐름의 영향을 더 많이 받는 것으로 알려져 있는데, 2019년 북서태평양에서 발생한 열대저기압 사례 분석 결과에서도 500 hPa 대기의 흐름이 가장 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 한편 연직 층을 달리하여 산출한 평균 지향류와 태풍 강도와의 영향은 크지 않으며, 대부분의 태풍에서 대류권 중상층을 모두 포함하는 200-700 hPa 평균 지향류가 태풍의 이동에 가장 큰 영향을 주는 것으로 분석되었다. 본 발표에서는 기상청에 UM 모델이 도입된 2011년부터 2020년(10년)에 대해 지향류를 산출하고 북서태평양 열대저기압 이동과의 관계 분석 결과에 대해 발표할 예정이다.

엘니뇨와 북서태평양 지역의 태풍의 발생 경향에 관한 연구

박선근,박창용 건국대학교 기후연구소 2006 기후연구 Vol.1 No.1

본 연구에서는 엘니뇨가 북서태평양 지역의 태풍 발생에 어떠한 영향을 미치는지 알아보기 위하여 태용의 발생 빈도와 강도를 분석했다. 태풍 자료는 기상청에서 발행한 태풍백서와 기상연보에서 지난 54년간 북서태평양에서 발생한 태풍의 빈도, 우리나라에 영향을 미친 태풍의 수와 중심최저기압을 이용하였고 엘니뇨는 미국해양대기관리처(NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 해수면 온도를 이용하였다. 엘니뇨 기간동안 북서태평양지역의 태풍 발생 빈도와 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 수 및 강도를 분석한 결과, 엘니뇨가 발생한 다음 해에 북서태평양 지역에서 발생하는 태풍의 발생 빈도가 많아지는 경향을 보였다. 또한 엘니뇨 기간과 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 수와의 관련성을 찾기 어려웠으며 엘니뇨 기간 동안 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 강도가 강해지는 경향을 보였다. 즉, 엘니뇨는 북서태평양의 수온을 상승시키기 때문에 엘니뇨가 발생하면 이 지역에서 강력한 태풍이 발생할 가능성이 높았다.

상륙 태풍에 의한 마산만 폭풍해일 변동성 분석 - 1. 극치 모의 태풍 시나리오의 결정

Sungdae Han 한국재난정보학회 2015 한국재난정보학회 논문집 Vol.11 No.4

남해안에 상륙한 태풍 자료를 기초로 하여 분석한 결과, 태풍 이동방향의 분포는 Beta 확률밀도함수를 따르며, 태풍 눈에서의 기압저하는 Rayleigh 확률밀도함수를 따르는 것으로 판단되었다. 이를 바탕으로 6개 상륙 지점에 따라 가장 확률적으로 높은 태풍의 진로와 기압저하에 따른 태풍 매미급의 극치 태풍 모의 시나리오를 결정하였다. 모의된 태풍의 상륙지점에 따른 마산만에서의 폭풍해일 변동성이 후속 연구에서 수치 모의될 것이다. Based on the typhoon paths landed on the southern coast of Korea, the distribution of typhoon moving directions follow the Beta probability density function and that of pressure drops in typhoon eyes follow the Rayleigh probability density function. Consequently, the extreme typhoon simulation scenarios for six landing positions are determined as most probable one in moving direction and extreme one of Typhoon Maemi level in pressure drop. The variation of storm surges in Masan bay associated with simulated typhoon landing position is analyzed through the numerical experiments in the next paper as the second part.

태풍에 동반된 강풍에 따른 피해규모 특성 및 피해 분포 특성

박종길,정우식,김은별,김지선 한국방재학회 2012 한국방재학회 학술발표대회논문집 Vol.11 No.-

최근 기후변화로 인하여 한반도의 기후는 태풍의 강도가 강해 질 수 있는 조건으로 변화하고 있다. 또한 태풍은 전체 자연 재해 중 적은 빈도에도 불구하고 한번 발생하면 다른 자연 재해보다 큰 피해를 준다. 그러나 태풍이 한반도에 내습하기 전에 정부·지방자치단체·개인의 차원에서 대비를 철저히 한다면, 태풍에 대한 피해를 어느 정도 저감할 수 있다. 따라서 한반도에 내습하는 태풍으로 인한 피해 원인 및 그 규모를 파악하는 것은 매우 중요하다. 태풍이 한반도에 영향을 미치는 기간 동안 재산 피해를 일으킬 수 있는 요소에는 여러 가지가 있지만 그중에서도 순간적으로 발생하는 강한 돌풍은 주택과 건물의 유리창, 지붕, 외장재, 그리고 공공시설 및 거리의 간판 등 구조물을 파괴하여 국민의 안전과 재산을 위협한다. 따라서 본 연구에서는 방재적인 차원에서 태풍 시기 발생가능한 최대풍속 및 그에 따른 피해 규모를 산정하는 ‘한국형 Risk Assessment Model’ 의 방재적인 차원에서 활용 가능성을 검토하였다. 또한 이 모델을 이용하여 과거 한반도에 영향을 미친 태풍 시기에 발생가능한 최대 풍속인 3-second gust를 산정하고 진로에 따른 분포 경향을 살펴보았다. 그리고 이를 이용하여 태풍 내습 시 강풍에 취약한 지점을 선정하였다. 본 연구의 주요결과는 다음과 같다. 첫 번째, 한국형 Risk Assessment Model이 방재적인 측면에서 활용가능한지 검토한 결과 모델에서 모의된 풍속이 실제 풍속의 경향을 잘 따르면서도 약간 크게 모의 되어 방재적인 측면에서 활용하기에 적절하다고 판단되었다. 두 번째, 태풍의 진로 유형별 3-second gust의 분포와 피해액 분포를 살펴본 결과 강풍이 나타나는 분포와 피해가 나타나는 지역이 유사하게 나타났다. 세 번째, 강풍에 의한 피해규모는 태풍의 진로뿐만 아니라 태풍의 진로에도 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 네 번째, 연구 기간 동안 태풍에 의한 강풍 피해에 가장 취약한 곳은 부산·경남 지역으로 나타났다. 이와 같은 결과를 바탕으로 한국형 Risk Assessment Model의 활용 가능성과 활용 가능성에 대해 검토 할 수 있었으며, 추후 태풍이 한반도에 내습할 것으로 예측되었을 때 활용한다면 보다 효과적인 방재대책을 수립할 수 있을 것으로 사료된다.

한반도 태풍강우 추출기법 비교 평가

손찬영,권현한,김종석,문영일 한국수자원학회 2014 한국수자원학회논문집 Vol.47 No.12

서북태평양에서 발생하는 태풍은 돌풍 및 강우를 동반하여 한반도뿐만 아니라 동아시아에 상당한 인적 및 물질피해를 야기함에 따라 이에 대한 수방대책 및 치수정책 수립이 시급한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 태풍의 경로 및 규모를 고려한 태풍강우량 추출기법을 제안하고 과거 태풍 감시구역을 이용한 태풍강우 추출기법과 비교하여 적용성을 검토하였다. 태풍규모를 결정하기 위해 본 연구에서는 평균 태풍강우량을 산정하였으며, 산정결과 태풍 규모가 반경 700 km일때 평균 태풍강우량이 최대로 나타났다. 또한, 본 연구에서 제안하는 태풍의 경로 및 규모를 이용한 태풍강우량 추출기법은 과거 태풍 감시구역을 이용한 강우량 추출기법의 한계를 보완할 수 있을 것으로 판단되며, 유역별, 행정구역별로 태풍이 야기한 직접적인 강우를 추출할 수 있으며 주관적인 판단에 의해 발생할 수 있는 태풍강우의 과대 및 과소평가의 위험성을 최소화 할 수 있다. 본 연구의 결과는 향후 태풍과 집중호우의 특성분석과 기상인자를 활용한 강우예측, 수공구조물 설계, 산사태, 토석류에 대한 사전 대비책 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다. Strong winds and heavy rainfall from tropical cyclones (TCs) that occur in the Northwestern Pacific cause significant human and material damage to the Korean peninsula and East Asia. Hence, it is important to establish early warning systems and conduct preparedness activities in advance of a TC. This study suggests a technique to extract the value of uniform TC-induced rainfall considering the TC track and TC size. To validate our technique, we compare it to existing TC rainfall techniques using the spatial domain. To determine the TC size required for extracting TC-induced rainfall, this research analyzed the mean of TC-induced rainfall by TC size (1973-2012). As a result of this analysis, the maximum amount of mean of TC-induced rainfall was found for a TC with a radius of 700 km. Other techniques have limitations which this new technique addresses; it can extract TC-induced rainfall in each administrative area and minimize systematic biases of other extraction methods. The result of this study can be utilized in the preparation of rainfall forecasts, designing hydraulic structures, and predicting landslide and debris flows using TC-induced rainfall and downpours.

태풍 경로와 속성정보를 활용한 과거 유사태풍 검색 방안 연구

김민준,최진무 대한지리학회 2023 대한지리학회지 Vol.58 No.2

태풍 경로 예측 기술이 발달함에 따라 한반도 영향권으로 진입이 예상되는 태풍과 비슷한 과거 태풍을 검색하는 행위는 방재 측면에서 중요하다. 기존의 유사태풍 검색 방법은 태풍 경로만을 사용하거나 단일 속성을 사용하는방법이 주를 이루었기 때문에 다양한 속성을 고려한 연구가 요구된다. 이에 본 연구에서는 태풍 경로와 여러 태풍 속성을 활용한 과거 유사태풍 검색 방법을 제안하였다. 과거 우리나라에 피해를 입힌 태풍 미탁(MITAG)을 사례로 선정하여 검색 모의를 진행하였다. 분석은 태풍 경로 간 공간 인접성을 측정한 공간 유사도와 태풍 속성 배열의 유사도를측정한 속성 유사도로 구분하여 2단계로 진행하였다. 분석 결과 두 유사도 결과에서 높은 순위를 나타낸 2004년 태풍민들레(MINDULLE)가 태풍 미탁과 가장 유사한 태풍으로 나타났다. 또한 분석에 소요되는 연산시간은 1분 이내로 실제재난 상황에서 신속한 활용이 가능하다. 분석 결과를 누적하여 사용할 경우 향후 방재계획수립 및 대응복구단계에서도 활용이 가능할 것으로 기대된다.

GloSea5 모델의 계절내 태풍 예측과 대규모 기후 현상 모의 특성 분석

김태형,차동현 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.4

태풍은 사회경제적으로 막대한 피해를 입히는 대표적인 자연현상으로 북서태평양에서 매년 25개 내외의 태풍이 발생하며, 이 중 우리나라는 매년 3~4개의 태풍에 직·간접적으로 영향을 받고 있다. 2019년에는 평년보다 2배 이상 많은 7개의 태풍이 한반도에 영향을 미쳤으며, 2020년은 북서태평양 태풍 발생수는 평균보다 감소했음에도 불구하고 3개의 강한 태풍이 한반도에 피해를 주는 등 태풍으로 인한 피해 위험성이 점차 높아지고 있다. 태풍과 같은 이상기후를 선제적으로 대비·대응하기 위해서는 2주~2개월에 걸치는 계절내 시간규모(Sub -seasonal-to-Seasonal; S2S)에 대한 예측성이 강조되고 있다. 따라서 선제적 대응을 통한 우리나라 태풍 피해 최소화를 위해서는 기상청의 현업기후예측시스템(Global Seasonal forecast system ver.5; GloSea5)의 계절내 태풍 예측 오차에 대한 역학/물리 과정 기반 원인 파악이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 현업기후예측시스템(GloSea5)의 계절내 태풍 예측 오차와 대규모 기후 현상 모의 특성을 분석하여 태풍 예측 오차에 대한 원인을 파악하고자 한다. GloSea5의 모델 자료와 관측자료 그리고 재분석장을 비교·분석하여 북서태평양 계절내 태풍예측성 및 기후인자 모의성능을 평가하였다. 복서태평양 태풍 활동에 영향을 미치는 대표적인 대규모 기후 현상인 ENSO (El-Nino Southern Oscillation) 모의 결과와 계절내 태풍예측 결과를 분석하였다. 대표적인 강한 라니냐 해이자 태풍 발생 빈도가 평년에 비해 상당히 감소한 1998년을 선정하여 분석을 진행하였다. GloSea5는 태평양 해수면 온도를 차갑게 모의하여 1998년에 북서쪽으로 치우친 태풍 발생 위치와 평년에 비해 적은 태풍 발생 빈도를 제대로 모의하지 못하였다. GloSea5의 해수면 온도 모의 오차와 태풍 발생 위치와의 연관성을 보다 추가적인 심층 분석이 필요하다. 또한, 태풍 활동에 영향을 주는 기후 인자(Madden Julian Oscillation, Quasi Biweekly Oscillation, Pacific Meridional Mode 등)의 모의결과를 분석하여 GloSea5의 태풍 예측 오차 원인을 파악하고자 한다.

태풍의 대표 경로 추출 및 통과 예상지역 추정

박우정,최진무,홍성연 국토지리학회 2016 국토지리학회지 Vol.50 No.3

The main purpose of this study was to extract representative path of typhoon and to estimate typhoon path. Typhoon data of Korea and Japan, and that of USA from 1951 to 2014 were used for estimation. The data were classified by path area and intensity of typhoon. Representative paths were extracted using classified typhoon data. Representative paths of Korea and Japan data and USA data could be distinctive on 34 hours and 42 hours before landing, respectively. Probability zones of typhoon’s representative paths were identified using Jack-Knife resampling method and estimated area of typhoon path. As a result, it was estimated that the typhoon having Chinese and West Sea’s representative path would pass through North-Central region in Korea and the typhoon having South sea’s representative path would pass wide areas covering Junnam, Kyungnam and Kyungbuk. The result of this study can be used not only as a parameter of typhoon path estimation model but for the reference of typhoon damage estimation and prevention. 본 연구는 태풍의 대표 경로를 추출하고 확률 범위를 통해 태풍 통과 예상지역을 추정하고자 하였다. 분석 자료는 1951년부터 2014년까지의 한국과 일본, 미국의 태풍 자료를 이용하였다. 태풍 경로를 세분화하기 위해 태풍의 대표 경로를 추출하기에 앞서 해역별로 5개의 이동경로와 5등급 강도로 분류하였다. 세분화된 태풍 자료를 활용하여 각 경로 지역별 태풍의 대표 경로를 추출하였다. 한국 및 일본 자료와 미국 자료의 이동경로 및 강도별 대표 경로는 각각 상륙 34시간, 42시간 전에 다른 경로들과 서로 뚜렷한 차이를 보였다. 또한 잭나이프 방법을 응용하여 태풍 대표 경로의 확률 범위와 태풍 통과 예상지역을 추정하였다. 그 결과, 중국 및 황해를 통과하는 태풍 대표경로의 경우 우리나라 중북부 지역을 통과하며, 남해를 통과하는 태풍 대표 경로의 경우 우리나라 전라남도와 경상남도, 경상북도의 넓은 범위를 통과할 것으로 추정되었다. 본 연구의 결과는 태풍의 이동경로 예측 모델에 인자로 활용될 수 있을 것이며, 태풍 피해 추정 및 방재를 위한 참고자료로 활용할 수 있을 것이다.

대기-해양 결합모델을 이용한 태풍 솔릭 모의 개선

문지홍,차동현 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10

태풍 솔릭은 2018년 8월 16일에 발생하여 한반도에 상륙한 태풍으로, 상륙 전 예측에서 내륙지역에 큰 피해를 유발할 것으로 전망되었으나 상륙 전 급격한 약화를 겪으면서 예상보다 적은 피해를 줬다. 태풍 솔릭의 급격한 약화는 느린 이동속도와 해양의 적은 열에너지로 인한 강한 냉각 피드백으로 인해 발생하였다. 태풍과 해양의 상호작용으로 인하여 하층의 냉수가 용승하였고 해수면 온도는 8℃ 이상 감소하였다. 본 연구에서는 대기-해양 결합모델을 활용하여 태풍-해양 상호작용이 수치 모델에서 모의 되는지 확인하고 그로 인한 태풍의 강도 변화와 한반도 강수량을 중점적으로 분석하였다. 더불어 고해상도 해양 재분석자료인 HYCOM과 저해상도 자료인 OISST를 초기 해양 조건으로 비교하여 해양자료에 따른 초기화 효과도 분석하였다. 예측 실험은 대기모델로 WRF 모델을, 해양모델로는 ROMS를 결합하여 수행하였다. OISST를 초기자료로 활용하였을 때 초기에 태풍 강도가 과도하게 강화되었고 HYCOM을 활용하였을 때에는 best-track 자료와 비슷한 강도 변화를 보였다. HYCOM에서 초기 태풍 부근의 수온이 낮게 나타났는데 이는 HYCOM이 대기모델과 결합된 모델로부터 생산된 재분석자료이기 때문에 태풍과의 피드백으로 인한 냉각 효과가 존재하기 때문이다. 따라서 HYCOM을 활용한 실험에서 대기로 전달되는 열에너지가 낮게 나타났고 강도 변화를 현실적으로 모의하였다. 또한 비결합모델에서는 태풍과 해양의 상호작용이 반영되지 않아 태풍의 약화가 잘 모의 되지 않지만 결합모델에서는 뚜렷한 해수면 온도 냉각을 모의하였고 그로 인해 태풍 약화를 현실적으로 모의하였다. 한반도에서의 강수는 비결합모델에서 과도하게 모의 되었지만, 결합모델에서는 강도가 잘 모의 됨에 따라 강수를 비교적 적게 모의하였다.

태풍 특성치와 진로를 고려한 태풍피해예측함수 및 태풍등급체계 개발

김태균(Taegyun Kim) 한국방재학회 2022 한국방재학회논문집 Vol.22 No.5

본 연구에서는 태풍이 한반도에 미치는 영향을 파악할 수 있는 태풍노출지수(TEI)를 개발하고, TEI와 강우자료를 이용하여태풍피해를 예측할 수 있는 함수를 개발하였고, 태풍피해를 고려한 태풍등급체계를 제시하였다. TEI는 태풍중심에서 지자체까지의 거리에 반비례하고, 중심부 최대풍속에 비례하는 변수로, 태풍영향 범위에 어느 정도 노출되었는 지를 나타내는 척도이다. 강우자료는 지속기간별 최대강우량간의 다중공선성문제를 해결할 수 있는 주성분분석에 의한 변수를 도입하였다. 태풍피해예측함수는 비교적 높은 예측력을 나타내었고, 동해관통형 및 남해상륙형 태풍에 대한 예측력은 상대적으로 높게 나타났다. 현재 운영중에 있는 태풍등급은 진로에 따른 한반도의 재해위험정도를 나타낼 수 없으므로, 태풍피해를 고려한 태풍등급체계를TEI와 강우량자료를 이용하여 개발하였다. In this study, a typhoon exposure index (TEI) was developed that can identify the effects of typhoons on the Korean Peninsula, allowing the development of a typhoon damage prediction function using TEI and rainfall data, based on which a new typhoon rating system is proposed that takes likely damage into consideration. TEI takes a value inversely proportional to the distance from the center of a typhoon to a district and proportional to the maximum wind speed in the center of a typhoon. In the rainfall data, a variable identified using principal component analysis was introduced to resolve the issue of multicollinearity between the maximum rainfall and duration. The typhoon damage prediction function for all typhoons showed good predictive precision, and the predictive precision for typhoons passing through the East Sea and making landfall in the South Sea was higher than for all typhoons. Since the KMA typhoon rating system cannot represent the degree of disaster risk on the Korean Peninsula by track, a new typhoon rating system considering with damage was developed using TEI and rainfall data.