기온감률 보정과 최적크리깅을 이용한 산악기상관측망 기온자료의 우리나라 500미터 격자화 = Gridding of Automatic Mountain Meteorology Observation Station (AMOS) Temperature Data Using Optimal Kriging with Lapse Rate Correction

국문 초록 (Abstract)

산악지역의 기상정보를 상세하고 적절히 제공하기 위해 산림청에서는 2012년부터 전국 주요 산악지역을 대상으로 산악기상관측망(Automatic Mountain Meteorology Observation Station, AMOS)을 구축하여, 2022년 현재 464개의 관측소가 운영되고 있다. 본 연구에서는 AMOS 지점 관측을 이용하여 우리나라 산림에 적합한 기온 격자자료를 산출하기 위해서, 기온감률 보정을 적용한 최적의 크리깅(kriging) 기법을 제안하고 그 가용성을 평가하였다. 우선 통계적 처리를 통해 AMOS 기온자료의 이상치를 제거하였고, 이 자료를 이용하여 경험 베리오그램(variogram)에 가장 근사하는 이론 베리오그램을 도출하여 최적화 크리깅을 수행하였다. 이 때 기온감률 보정(lapse rate correction)을 적용하여 산악지형의 고도 변이가 반영되는 500 m 해상도의 기온격자지도를 생성하였다. 공간적으로 치우치지 않은 검증샘플을 이용한 암맹평가를 통해 본 기법의 가용성을 평가한 결과, 0.899-0.953의 상관계수 및 0.933-1.230℃의 오차를 나타내 기온감률 보정을 적용하지 않은 정규크리깅에 비해 정확도가 다소 향상되었다. 또한 기온감률 크리깅은 우리나라 산림의 복잡지형을 잘 표현하여, 강원도 산간지역과 해안산림지역의 국지적인 변이 및 지리산·내장산과 그 주변 산림의 지형적 차이와 같은 미세한 지역특성을 살릴 수 있다는 것이 가장 큰 장점이라고 할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

To provide detailed and appropriate meteorological information in mountainous areas, the Korea Forest Service has established an Automatic Mountain Meteorology Observation Station (AMOS) network in major mountainous regions since 2012, and 464 stations are currently operated. In this study, we proposed an optimal kriging technique with lapse rate correction to produce gridded temperature data suitable for Korean forests using AMOS point observations. First, the outliers of the AMOS temperature data were removed through statistical processing. Then, an optimized theoretical variogram, which best approximates the empirical variogram, was derived to perform the optimal kriging with lapse rate correction. A 500-meter resolution Kriging map for temperature was created to reflect the elevation variations in Korean mountainous terrain. A blind evaluation of the method using a spatially unbiased validation sample showed a correlation coefficient of 0.899 to 0.953 and an error of 0.933 to 1.230℃, indicating a slight accuracy improvement compared to regular kriging without lapse rate correction. However, the critical advantage of the proposed method is that it can appropriately represent the complex terrain of Korean forests, such as local variations in mountainous areas and coastal forests in Gangwon province and topographical differences in Jirisan and Naejangsan and their surrounding forests.