우리나라 주변 ERA5 해상풍 자료 보정 및 파랑 수치모델 예측 정확도 향상 연구

Abstract

본 연구에서는 우리나라 주변 ERA5의 해상풍 재분석 자료를 평가하고 보정하였다. 그리고 보정된 ERA5의 해상풍 자료를 파랑 수치모델의 입력 자료로 활용함으로써 파랑 예측 정확도를 향상시킬 수 있는 방법을 제안하였다. ERA5 자료를 보정하기 위해 KMA 해상부이 자료와 ASCAT-B 인공위성 자료를 이용하였다. 먼저, ERA5 자료를 보정하기에 앞서, 다음 세 자료 간 Triple co-location 분석을 수행하였다: ERA5, KMA, ASCAT-B. Triple co-location 분석 결과, KMA 자료가 가장 낮은 상대오차와 오차의 분산 값을 보였고, MetOp-B 자료, ERA5 자료의 순서로 높은 상대오차 결과가 도출되었다. 이러한 이유로, ASCAT-B 자료를 KMA 자료를 기반으로 보정하였고, ERA5 자료를 보정하기 위해서 그 보정된 인공위성 자료를 이용하였다. 그리고 그 보정된 ERA5 바람 자료를 파랑 수치모델(WAVEWATCH-Ⅲ)의 입력 자료로 활용하였다. 보정 된 바람 데이터를 파랑 수치모델에 적용함으로써 기존 수치모델보다 현장 관측자료를 보다 잘 재현할 수 있었다. 보정된 파랑 예측결과는 RMSE 감소, 상관계수 증가, 그리고 향상된 회귀기울기를 보였다. RMSE의 경우, 전체 평균 약 15% 정도의 오차가 감소하였다. 또한 위성 자료가 해상부이 자료와 보정되지 않은 경우를 고려한 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과, 위성 자료의 보정 여부에 따라 태풍이나 겨울철 고파랑과 같은 극치조건에서 모델 결과에 약 10%의 차이가 존재할 수 있음을 확인할 수 있었다.