KR102639424B1 - Technique to predict the frequency of typhoons landing in East Asia using a dynamic model and a statistical method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태풍 상륙빈도 예측 방법에 관한 것으로, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 방법으로서, a) 예측지역 및 기간을 설정하고, 설정된 지역 및 기간 동안의 태풍 상륙빈도를 산출하는 단계와, b) 관측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 표준패턴을 산출하는 단계와, c) 예측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 예측패턴을 산출하고 잠재적 예측인자를 선정하는 단계와, d) 잠재적 예측인자 중에서 가장 좋은 예측결과를 도출하는 최적의 예측인자를 선별하는 단계와, e) 최적의 예측인자를 사용하여 예측 모델을 구축하고 검증하는 단계와, f) 미래의 예측인자를 예측 모델에 대입하여 미래의 태풍 상륙빈도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.The present invention relates to a method for predicting typhoon landing frequency, which is performed on a processor of a computing device, comprising: a) setting a forecast area and period, calculating the typhoon landing frequency during the set area and period, and b) observing. c) calculating a standard pattern by analyzing the statistical relationship between the predicted lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency; c) calculating a predicted pattern by analyzing the statistical relationship between the predicted lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency; Steps of selecting potential predictors, d) selecting optimal predictors that produce the best prediction results among potential predictors, e) constructing and verifying a prediction model using the optimal predictors, and , f) It may include the step of predicting future typhoon landing frequency by substituting future predictors into the prediction model.

Description

역학모형 및 통계적 기법을 활용한 태풍의 동아시아 상륙빈도 예측 방법{Technique to predict the frequency of typhoons landing in East Asia using a dynamic model and a statistical method}Method for predicting the frequency of typhoons landing in East Asia using a dynamic model and statistical method {Technique to predict the frequency of typhoons landing in East Asia using a dynamic model and a statistical method}

본 발명은 태풍의 동아시아 상륙빈도 예측 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 역학 모형과 통계적 기법을 결합하여 예측하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the frequency of typhoon landings in East Asia, and more specifically, to a method for predicting by combining a dynamical model and statistical techniques.

태풍은 북서태평양 열대 해상에서 발생한 열대저기압의 한 종류로, 한국 기상청과 일본 기상청에서는 중심 부근의 최대 풍속이 17.2m/s 이상인 열대저기압을 태풍으로 분류하고 있다. A typhoon is a type of tropical cyclone that occurred in the tropical waters of the Northwestern Pacific Ocean. The Korea Meteorological Administration and the Japan Meteorological Administration classify tropical cyclones with a maximum wind speed of 17.2 m/s or more near the center as typhoons.

2013년에 필리핀을 강타한 하이옌(Haiyan)과 2016년에 대만을 강타한 므라틴(Meranti)처럼 최근 강한 슈퍼태풍이 빈번하게 발생하여 동아시아 국가에 인명 및 재산피해를 입히고 있다. Recently, strong super typhoons have occurred frequently, such as Haiyan, which struck the Philippines in 2013, and Meranti, which hit Taiwan in 2016, causing damage to life and property in East Asian countries.

사회가 발달함에 따라 피해규모는 기하급수적으로 커지므로, 이런 피해를 최소화하기 위해서는 신뢰할만한 태풍 상륙 예측기술의 개발이 필요하다. As society develops, the scale of damage increases exponentially, so the development of reliable typhoon landing prediction technology is necessary to minimize such damage.

그러나 태풍의 발생 및 발달 과정은 매우 복잡하기 때문에 이를 예측하기란 쉽지 않다. 가장 먼저 시도된 예측 방법은 태풍이 빈번하게 발생하는 시기 이전의 대기 및 해양 조건과 태풍 활동 사이의 통계적 관계를 사용한 것이다. However, because the process of typhoon occurrence and development is very complex, it is not easy to predict it. The first forecasting method attempted was to use statistical relationships between typhoon activity and atmospheric and ocean conditions prior to the period when typhoons occur frequently.

이런 통계적 방법은 기존의 관계가 이후에도 계속 지속된다는 전제하에 개발되었다. 그러나 기후는 경년변동이나 십년변동과 같은 자연적인 기후변동과 인간에 의한 인위적인 기후변화로 인해 지속적으로 움직인다. These statistical methods were developed under the premise that existing relationships will continue in the future. However, the climate continuously moves due to natural climate fluctuations such as interannual and decadal fluctuations and artificial climate changes caused by humans.

따라서, 통계적 방법은 전제부터 오류가 있기 때문에 예측 결과를 신뢰하기 어렵다.Therefore, it is difficult to trust the prediction results because statistical methods have errors from the beginning.

이후 접합대순환모형(Coupled General Circulation Model; CGCM)이 개발됨에 따라 기후 움직임이 반영될 수 있는 역학 기후모형을 통해 태풍 활동을 예측하고자하였다. Afterwards, as the Coupled General Circulation Model (CGCM) was developed, typhoon activity was attempted to be predicted through a dynamic climate model that can reflect climate movements.

그러나 역학 기후모형의 공간해상도보다 작은 규모의 태풍을 예측하기에는 여전히 한계가 있었다. However, there were still limitations in predicting typhoons smaller than the spatial resolution of dynamical climate models.

이러한 한계에도 불구하고, CGCM은 태풍 활동과 관련된 연직시어나 하층와도와 같은 대규모 환경변수를 유의하게 예측할 수 있다. 따라서 역학 기후모형으로 생산된 대규모 환경변수와 태풍 활동 사이의 통계적 관계를 이용한 예측방법이 다양하게 개발되었다.Despite these limitations, CGCM can significantly predict large-scale environmental variables such as vertical shear and low-level vorticity related to typhoon activity. Therefore, various prediction methods have been developed using statistical relationships between large-scale environmental variables produced by dynamic climate models and typhoon activity.

이와 관련하여 한국 등록 특허 제10-1646587호에 북서태평양 태풍 활동성에 대한 하이브리드 계절 예측 방법이 개시되어 있다. In this regard, a hybrid seasonal prediction method for typhoon activity in the Northwest Pacific is disclosed in Korean Patent No. 10-1646587.

이 발명은 태풍의 발생위치와 이동경로를 산정하는데 요구되는 ACE(Accumulated tropical cyclone kinetic energy) 태풍활동지수를 예측하는 방법에 관한 것이다. 예측된 ACE 태풍활동 지수를 통해 태풍 발생위치와 이동 경로를 예측할 수 있다.This invention relates to a method of predicting the ACE (Accumulated tropical cyclone kinetic energy) typhoon activity index required to calculate the location and movement path of a typhoon. The predicted ACE typhoon activity index can be used to predict the location of typhoon occurrence and movement path.

태풍의 상륙은 태풍의 발생위치와 이동 경로가 복합적으로 작용한 결과이다. 따라서 제10-1646587호에 개시된 방법에 의해 예측된 태풍 발생위치와 이동 경로 정보만으로는 실질적으로 태풍 상륙을 예측하기 어렵다. The landing of a typhoon is the result of a complex effect of the typhoon's location and movement path. Therefore, it is difficult to practically predict a typhoon landing only with the typhoon occurrence location and movement path information predicted by the method disclosed in No. 10-1646587.

또한, 한국 기상청에서 사용하고 있는 계절예측시스템의 역학 모델링 예측자료를 사용하기 때문에, 해당 예측시스템의 예측이 실패할 경우에는 무용지물이 될 수 있다는 단점이 있다.In addition, because it uses dynamic modeling forecast data from the seasonal forecast system used by the Korea Meteorological Administration, it has the disadvantage that it may be useless if the forecast of the forecast system fails.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은, 하층 상대와도와 태풍 상륙빈도의 상관관계를 이용하여 추가적인 과정 없이 태풍의 상륙빈도를 예측하는 방법을 제공함에 목적이 있다.The purpose of the present invention, taking into account the above problems, is to provide a method for predicting the landing frequency of typhoons without additional processes using the correlation between lower-level relative vorticity and typhoon landing frequency.

또한, 본 발명은 추후 다른 예측자료에서도 응용될 수 있으므로 하나의 예측 시스템이 아니라 다양한 예측시스템으로 확대 구축해 안정적으로 예측할 수 있게 함에 다른 목적이 있다.In addition, since the present invention can be applied to other prediction data in the future, another purpose is to enable stable prediction by expanding and establishing various prediction systems rather than just one prediction system.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명 태풍의 동아시아 상륙빈도 예측 방법은, 컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 방법으로서, a) 예측지역 및 기간을 설정하고, 설정된 지역 및 기간 동안의 태풍 상륙빈도를 산출하는 단계와, b) 관측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 표준패턴을 산출하는 단계와, c) 예측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 예측패턴을 산출하고 잠재적 예측인자를 선정하는 단계와, d) 잠재적 예측인자 중에서 가장 좋은 예측결과를 도출하는 최적의 예측인자를 선별하는 단계와, e) 최적의 예측인자를 사용하여 예측 모델을 구축하고 검증하는 단계와, f) 미래의 예측인자를 예측 모델에 대입하여 미래의 태풍 상륙빈도를 예측하는 단계를 포함할 수 있다.The method for predicting the East Asia landing frequency of typhoons of the present invention to solve the above technical problems is a method performed on a processor of a computing device, which includes a) setting a forecast area and period, and determining the typhoon landing frequency during the set area and period. a step of calculating, b) a step of calculating a standard pattern by analyzing the statistical relationship between the observed lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency, and c) a statistical relationship between the predicted lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency. Steps of analyzing prediction patterns and selecting potential predictors, d) selecting optimal predictors that produce the best prediction results among potential predictors, and e) predicting using the optimal predictors. It may include the step of building and verifying the model, and f) predicting the future typhoon landing frequency by substituting future predictors into the prediction model.

본 발명은 역학모형과 통계적 기법을 결합하여, 복잡한 과정 없이 태풍의 상륙빈도를 즉시 예측할 수 있는 효과가 있다.The present invention combines a dynamic model and statistical techniques, and has the effect of immediately predicting the landing frequency of typhoons without complicated processes.

또한, 본 발명은 다른 예측자료로도 응용이 가능하므로 단일 예측시스템에서의 불확실성을 최소화하여 안정적인 태풍 상륙빈도 예측을 가능하게 하는 효과가 있다.In addition, since the present invention can be applied to other forecast data, it has the effect of minimizing uncertainty in a single forecast system and enabling stable typhoon landing frequency prediction.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태풍의 동아시아 상륙 빈도 예측 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1을 보완 설명하기 위한 관계 모식도이다.
도 3은 동아시아 지역의 상륙 예측지역 구분 예시도이다.
도 4는 각 지역에서 1980년부터 2018년까지 관측된 태풍의 월평균 상륙 빈도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 표준 패턴의 예시도이다.
도 6은 예측 패턴의 예시도이다.
도 7은 잠재적 예측인자 및 최적 예측인자를 기재한 표이다.
도 8은 예측기간 동안 관측된 태풍 상륙빈도, 예측된 태풍 상륙빈도 및 교차검증 결과 그래프이다.
Figure 1 is a flowchart of a method for predicting the frequency of typhoon landings in East Asia according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a relationship schematic diagram for supplementary explanation of Figure 1.
Figure 3 is an example of a predicted landing area classification in the East Asia region.
Figure 4 is a graph showing the average monthly landing frequency of typhoons observed in each region from 1980 to 2018.
Figure 5 is an example diagram of a standard pattern.
Figure 6 is an example of a prediction pattern.
Figure 7 is a table listing potential predictors and optimal predictors.
Figure 8 is a graph of the observed typhoon landing frequency, predicted typhoon landing frequency, and cross-validation results during the forecast period.

본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예에 대한 설명은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성요소는 설명의 편의를 위하여 그 크기를 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various changes can be made. However, the description of this embodiment is provided to ensure that the disclosure of the present invention is complete and to fully inform those skilled in the art of the present invention of the scope of the invention. In the attached drawings, components are shown enlarged in size for convenience of explanation, and the proportions of each component may be exaggerated or reduced.

'제1', '제2' 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소는 위 용어에 의해 한정되어서는 안 된다. 위 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 '제1구성요소'는 '제2구성요소'로 명명될 수 있고, 유사하게 '제2구성요소'도 '제1구성요소'로 명명될 수 있다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 표현하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어는 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.Terms such as 'first' and 'second' may be used to describe various components, but the components should not be limited by the above terms. The above terms may be used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, the 'first component' may be named 'the second component' without departing from the scope of the present invention, and similarly, the 'second component' may also be named 'the first component'. You can. Additionally, singular expressions include plural expressions, unless the context clearly dictates otherwise. Unless otherwise defined, terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings commonly known to those skilled in the art.

특히 본 발명은 태풍의 동아시아 상륙 빈도 예측 방법에 관한 것이며, 이러한 방법은 적어도 프로세서, 데이터 저장 수단, 디스플레이를 포함하는 컴퓨팅 장치에서 수행되는 것으로 한다. In particular, the present invention relates to a method for predicting the frequency of typhoon landings in East Asia, and this method is performed on a computing device that includes at least a processor, a data storage means, and a display.

즉, 특별한 설명이 없더라도 본 발명을 구성하는 각 단계의 수행 주체는 프로세서가 될 수 있다.In other words, even if there is no special explanation, the person performing each step constituting the present invention may be a processor.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태풍의 동아시아 상륙 빈도 예측 방법의 순서도이며, 도 2는 도 1을 보완 설명하기 위한 관계 모식도이다.Figure 1 is a flow chart of a method for predicting the landing frequency of typhoons in East Asia according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a relationship schematic diagram for supplementary explanation of Figure 1.

도 1과 도 2를 각각 참조하면 본 발명 태풍의 동아시아 상륙 빈도 예측 방법은, 예측지역 및 기간을 설정하는 단계(S11)와, 관측된 태풍 상륙빈도를 산출하는 단계(S12)와, 상륙한 태풍의 하층 상대와도와 관측된 태풍의 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 파악하는 단계(S13)와, 예측된 태풍의 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 파악하는 단계(S14)와, 통계적으로 유의한 지역을 잠재적 예측인자로 선정하는 단계(S15)와, 잠재적 예측인자 중 최적의 예측인자를 선별하는 단계(S16)와, 상기 최적의 예측인자들을 이용하여 통계모델을 구축하고 검증하는 단계(S17)와, 미래 예측인자로 미래 태풍 상륙빈도를 예측하는 단계(S18)를 포함할 수 있다.Referring to Figures 1 and 2, the method for predicting the frequency of typhoon landings in East Asia according to the present invention includes the steps of setting the prediction area and period (S11), calculating the observed typhoon landing frequency (S12), and determining the landing frequency of the typhoon that landed in East Asia. A step (S13) of determining the statistical relationship between the lower-layer relative vorticity of the typhoon and the observed landing frequency of the typhoon, and a step (S14) of determining the statistical relationship between the lower-layer relative vorticity of the predicted typhoon and the observed landing frequency of the typhoon, A step of selecting a statistically significant region as a potential predictor (S15), a step of selecting the optimal predictor among the potential predictors (S16), and building and verifying a statistical model using the optimal predictors. It may include a step (S17) and a step (S18) of predicting the future typhoon landing frequency as a future predictor.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명 태풍의 동아시아 상륙 빈도 예측 방법의 구체적인 구성과 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the specific configuration and operation of the method for predicting the frequency of typhoon landings in East Asia according to the present invention, configured as described above, will be described.

먼저, 본 발명은 역학 모형 및 통계적 기법을 결합하는 것으로, 역학 모형 및 통계적 기법의 결합은 태풍 활동의 예측에 있어서 역학 모형이나 통계적 기법을 단독으로 사용할 때 발생하는 단점을 보완하기 위함이다. First, the present invention combines a dynamical model and statistical techniques, and the combination of a dynamical model and statistical techniques is intended to complement the shortcomings that occur when a dynamical model or statistical technique is used alone in predicting typhoon activity.

통계적 기법만 사용하는 것은 기후변동에 취약하며, 전지구 계절예측에 사용되는 역학모형은 공간해상도가 약 50km에서 150km 내외로, 상대적으로 작은 규모의 기상현상인 태풍을 모의하여 예측하기에 한계가 따른다. Using only statistical techniques is vulnerable to climate fluctuations, and the dynamical model used for global seasonal prediction has a spatial resolution of approximately 50km to 150km, which has limitations in simulating and predicting typhoons, which are relatively small-scale meteorological phenomena.

이러한 한계를 극복하기 위해 역학 모형의 예측 결과를 바탕으로 통계적 기법을 결합하여 태풍의 상륙빈도를 예측하였다. To overcome these limitations, the landing frequency of typhoons was predicted by combining statistical techniques based on the prediction results of the dynamical model.

본 발명에서 사용되는 용어로서 하층은 850hPa~500hPa를 의미하며, 이 층의 대기 순환은 모두 태풍 경로와 밀접하게 연관되어 있으므로 이 중 어느 층의 상대와도를 선택해도 무관하다. As a term used in the present invention, the lower layer refers to 850hPa to 500hPa, and the atmospheric circulation in this layer is closely related to the typhoon path, so it is irrelevant which of these layers is selected.

또한, 관측이라함은 과거 또는 현재에 발생한 태풍 또는 상륙 빈도의 실제 데이터이며, 예측이라함은 기상 현상을 종합하여 과거 또는 현재에 발생한 태풍 또는 상륙 빈도를 예상한 결과로 이해될 수 있다. In addition, observations are actual data on the frequency of typhoons or landfalls that have occurred in the past or present, and predictions can be understood as the results of predicting the frequency of typhoons or landfalls that have occurred in the past or present by combining meteorological phenomena.

본 발명에서 역학 모형은 역학 기후모형 중 하나인 PNU CGCM의 1980년부터 2018년의 39년간의 자료를 바탕으로 2019년 태풍 상륙빈도를 예측하는 실시예를 바탕으로 본 발명의 효과를 입증하였다.In the present invention, the dynamical model proved the effectiveness of the present invention based on an example of predicting the typhoon landing frequency in 2019 based on 39 years of data from 1980 to 2018 of PNU CGCM, one of the dynamical climate models.

먼저, S11단계와 같이 태풍의 상륙 예측지역 및 기간을 설정한다.First, set the typhoon's landing prediction area and period as in step S11.

도 3은 동아시아 지역의 상륙 예측지역 구분 예시도이다.Figure 3 is an example of a predicted landing area classification in the East Asia region.

편의상 동아시아 지역은 남동아시아지역(SEA), 중동아시아지역(MEA), 북동아시아지역(NEA)으로 구분할 수 있으며, 본 발명에서도 이러한 지역 구분을 사용한다.For convenience, the East Asian region can be divided into Southeast Asia (SEA), Middle East Asia (MEA), and Northeast Asia (NEA), and this regional classification is also used in the present invention.

도 4는 각 지역에서 1980년부터 2018년까지 관측된 태풍의 월평균 상륙 빈도를 나타내는 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the average monthly landing frequency of typhoons observed in each region from 1980 to 2018.

일반적으로, 북서태평양에서 태풍은 다양한 경로로 육지에 상륙하거나 영향을 준다. Generally, in the western North Pacific, typhoons land on or affect land in various ways.

본 발명에서는 상륙빈도를 예측하기 위해 태풍 경로와 밀접하게 관련된 하층 상대와도를 예측인자로 사용한다. 그러므로, 동아시아 전체 영역을 태풍 경로에 따라 세 영역으로 세분화한다. In the present invention, lower-level relative vorticity, which is closely related to the typhoon path, is used as a predictor to predict the landing frequency. Therefore, the entire area of East Asia is subdivided into three areas according to the typhoon path.

즉, 세분화된 하나의 영역을 지나가는 태풍들은 모두 유사한 하층 대기 순환의 영향을 받는다. In other words, typhoons passing through one segmented area are all affected by similar lower-level atmospheric circulation.

세분화된 영역에 대한 구체적인 위·경도 정보는 다음과 같다. Specific latitude and longitude information for the subdivided areas is as follows.

한반도와 일본을 포함하는 북동아시아(northern East Asia; NEA) 영역은 30~40°N 124~143°E이고, 대만, 푸젠성, 저장성, 장쑤성, 상하이를 포함하는 중동아시아(middle East Asia; MEA) 영역은 22~40°N 117~124°E이며, 남중국과 베트남 필리핀을 포함하는 남동아시아(southern East Asia; SEA) 영역은 5.7~23.5°N 117~127°E이다. The Northeast Asia (NEA) region, including the Korean Peninsula and Japan, is 30~40°N 124~143°E, and the Middle East Asia (MEA) region includes Taiwan, Fujian, Zhejiang, Jiangsu, and Shanghai. ) area is 22~40°N 117~124°E, and the Southeast Asia (SEA) area including South China, Vietnam, and the Philippines is 5.7~23.5°N 117~127°E.

그리고 위 세 영역을 모두 포함하는 영역을 도 4에 도시한 바와 같이 동아시아(entire East Asia; EEA)으로 정의하였다.And the area that includes all three areas above was defined as East Asia (EEA), as shown in Figure 4.

또한, 세분화된 영역을 태풍이 지나가면 해당 영역에 상륙한 것으로 간주하였다. 이는 실제로 육지에 상륙하지 않은 채 인근 바다를 지나가더라도 실제로 태풍의 영향으로 피해를 입을 수 있음을 고려한 것이다. In addition, when a typhoon passed through a segmented area, it was considered to have landed in that area. This takes into account the fact that even if a typhoon passes through the nearby sea without actually landing on land, it may actually suffer damage from the effects of the typhoon.

한편, 도 4의 월평균 태풍 상륙빈도를 바탕으로 예측기간을 설정할 수 있다. 예측지역별로 태풍이 빈번하게 상륙하는 시기가 예측기간에 포함되면 더욱 효과적으로 예측이 이루어질 수 있다. Meanwhile, the forecast period can be set based on the monthly average typhoon landing frequency in Figure 4. Forecasts can be made more effectively if the forecast period includes the period when typhoons frequently land in each forecast area.

따라서 예측기간은 NEA, MEA, EEA의 경우 연간 총 태풍의 70% 이상이 상륙하는 7월~9월이고, SEA의 경우 연간 총 태풍의 약 72%가 상륙하는 7월~11월이다.Therefore, the forecast period is July to September, when more than 70% of the total annual typhoons land in the NEA, MEA, and EEA, and July to November, when about 72% of the total annual typhoons land in the SEA.

즉, 예측기간을 영역에 따라서 차등 적용하거나, 다수가 속하는 7월 내지 9월로 정할 수도 있다.In other words, the forecast period can be applied differentially depending on the area, or it can be set from July to September, which is where the majority belong.

그 다음, S12단계와 같이 관측된 태풍 상륙빈도를 산출한다.Next, calculate the observed typhoon landing frequency as in step S12.

하층 상대와도의 관측 값은 예측기간에 대해 평균된 채로 도 2의 하층 상대와도 저장부(21)에 저장된다. The observed values of the lower relative vorticity are averaged over the prediction period and stored in the lower relative vorticity storage unit 21 of FIG. 2.

예를 들어 예측지역이 NEA인 경우, 하층 상대와도 저장부(21)에는 매년 7월~9월동안 평균된 39년간의 하층 상대와도 자료가 저장된다. For example, when the forecast area is NEA, 39 years of lower relative vorticity data averaged from July to September every year are stored in the lower relative vorticity storage unit 21.

이와 마찬가지로 사용하고자 하는 예측모형의 예측자료도 동일한 방법으로 하층 상대와도 저장부(22)에 저장된다.Similarly, the prediction data of the prediction model to be used is also stored in the storage unit 22 with the lower layer counterpart in the same manner.

또한 설정한 예측지역 및 기간에 따라 지역별로 태풍 상륙빈도를 산출하여 태풍 상륙빈도 저장부(23)에 저장된다. 예를 들어 NEA의 태풍 상륙빈도는 매년 7월~9월 동안 NEA영역을 지나간 태풍의 개수이다.In addition, the typhoon landing frequency is calculated for each region according to the set forecast area and period and stored in the typhoon landing frequency storage unit 23. For example, NEA's typhoon landing frequency is the number of typhoons that passed through the NEA area from July to September every year.

그 다음, S13단계와 같이 상륙한 태풍의 하층 상대와도와 관측된 태풍의 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 파악한다.Next, as in step S13, the statistical relationship between the lower layer relative vorticity of the landed typhoon and the observed landing frequency of the typhoon is identified.

즉, 하층 상대와도 저장부(21)의 하층 상대와도와 태풍 상륙빈도 저장부(23)의 태풍 상륙빈도 사이의 상관계수를 공간적으로 나타낸다. 여기서 산출된 공간패턴을 표준패턴이라 지칭하며, 표준패턴 저장부(24)에 저장한다. In other words, it spatially represents the correlation coefficient between the lower-layer relative vorticity of the lower-layer relative vorticity storage unit 21 and the typhoon landing frequency of the typhoon landing frequency storage unit 23. The spatial pattern calculated here is referred to as a standard pattern and is stored in the standard pattern storage unit 24.

여기서 상관계수는 아노말리 상관계수 (Anomaly correlation coefficient; ACC)로 아래의 수학식 1로 정의된다. Here, the correlation coefficient is the anomaly correlation coefficient (ACC), which is defined by Equation 1 below.

ACC는 각 격자점마다 산출되며, V는 해당년도에 관측된 하층 상대와도의 예측기간(7~9월 또는 7~11월)동안 평균값(즉, 하층 상대와도 저장부(21)의 값), T는 해당년도의 예측기간동안 관측된 총 태풍 상륙빈도(즉, 태풍 상륙빈도 저장부(23)의 값),

Figure 112021119715427-pat00002
Figure 112021119715427-pat00003
는 각각의 평균값이고, N은 예측년도 개수이다.ACC is calculated for each grid point, and V is the average value (i.e., the value of the lower relative vorticity storage unit 21) during the prediction period (July to September or July to November) of the lower relative vorticity observed in the corresponding year. , T is the total typhoon landing frequency observed during the forecast period of the corresponding year (i.e., the value of the typhoon landing frequency storage unit 23),
Figure 112021119715427-pat00002
class
Figure 112021119715427-pat00003
is each average value, and N is the number of forecast years.

이렇게 산출된 표준패턴은 두 관측 자료의 1980-2018년 평균값에 대한 시간별 편차들의 상관관계를 보여준다. 값이 1에 가까우면 두 변수사이의 양의 상관을, -1에 가까우면 음의 상관을 보여주며 0에 가까우면 두 변수가 관련성이 낮음을 의미한다. The standard pattern calculated in this way shows the correlation between time-dependent deviations from the average value of the two observation data from 1980 to 2018. A value close to 1 indicates a positive correlation between the two variables, a value close to -1 indicates a negative correlation, and a value close to 0 indicates a low correlation between the two variables.

표준패턴에서 통계적으로 유의한 음(양)의 상관관계를 보이는 와도의 중심을 N(P)로 표시한다. N과 P가 위치한 지점에 각각 음과 양의 와도가 발생했을 때, 태풍이 자주 발생하거나 전향류가 강해져 태풍 상륙이 빈번해지게 된다. The center of the vorticity that shows a statistically significant negative (positive) correlation in the standard pattern is indicated as N(P). When negative and positive vorticity occurs at the points where N and P are located, typhoons occur more frequently or the forward current becomes stronger and typhoon landings become more frequent.

다시 말해서 이들은 태풍의 상륙빈도를 예측하는데 중요한 역할을 하는 상대와도를 나타내므로 추후 예측인자를 선정하는데 지표로 사용된다.In other words, they represent relative vorticity, which plays an important role in predicting the landing frequency of typhoons, and are therefore used as indicators to select future predictors.

도 5는 미국 해양대기청(NOAA)에서 제공하는 NCEP-DOEⅡ 재분석자료 중 700hPa 상대와도를 관측 자료로써 사용하여, 설정 가능한 예측지역마다 S13 단계를 수행한 표준패턴 예시이다. 즉, 1980-2018년 동안 관측된 태풍의 (a)NEA, (b)MEA, (c)SEA, (d)EEA 상륙빈도와 관측된 700hPa 상대와도 사이의 상관계수를 공간적으로 나타낸 것이다. 하얀색 실선은 95%, 98%, 99% 신뢰구간에서 통계적으로 유의함을 보여주며, 그 중 중요한 역할을 하는 상대와도 중심에 N과 P를 표시하였다.Figure 5 is an example of a standard pattern in which step S13 is performed for each configurable prediction region using 700hPa relative vorticity among the NCEP-DOEⅡ reanalysis data provided by the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) as observation data. In other words, it is a spatial representation of the correlation coefficient between the (a) NEA, (b) MEA, (c) SEA, and (d) EEA landing frequencies of typhoons observed during 1980-2018 and the observed 700hPa relative vorticity. The white solid line shows statistical significance at the 95%, 98%, and 99% confidence intervals, and N and P are indicated at the center of the opponent, which plays an important role.

NEA의 표준패턴은 동중국-한반도의 N, 남·동중국 및 열대 태평양의 P로 구성된다(도 5a). MEA의 표준패턴은 동서방향으로 길게 이어진 동중국-한반도-일본의 N과 인도차이나반도-남중국-동중국해의 P로 구성되며(도 5b), SEA의 표준패턴은 남·동중국의 N, 인도차이나반도-필리핀 해 및 한반도의 P로 구성된다(도 5c). 마지막으로 EEA의 표준패턴은 동중국-한반도 및 적도 부근의 N, 인도차이나반도 및 필리핀 해의 P로 구성된다(도 5d). 이런 N과 P의 배치는 각 지역의 태풍 상륙과 관련된 고유한 환경을 보여주며, 다른 관측 자료를 사용하여도 유사하게 나타난다. 이때 유사의 판단은 90%이상 일치하는 경우로 한정할 수 있다.The standard pattern of NEA consists of N in East China and the Korean Peninsula and P in South and East China and the tropical Pacific (Figure 5a). The standard pattern of MEA consists of the N of East China-Korean Peninsula-Japan, which extends in the east-west direction, and the P of the Indochina Peninsula-South China-East China Sea (Figure 5b), and the standard pattern of SEA is the N of South and East China, and the P of Indochina. It consists of the peninsula-Philippine Sea and the P of the Korean Peninsula (Figure 5c). Finally, the standard pattern of the EEA consists of N over the East China-Korean Peninsula and near the equator, and P over the Indochina Peninsula and the Philippine Sea (Figure 5d). This arrangement of N and P shows the unique environment associated with typhoon landfall in each region, and appears similarly even when using other observational data. At this time, the judgment of similarity can be limited to cases where there is a match of 90% or more.

그 다음, S14단계와 같이 예측된 태풍의 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 파악한다.Next, as in step S14, the statistical relationship between the predicted lower-level relative vorticity of the typhoon and the observed typhoon landing frequency is identified.

하층 상대와도 저장부(22)에 저장된 예측 값에 대해서 ACC의 공간패턴을 구하여 예측패턴이라 지칭하고, 예측패턴 저장부(25)에 저장한다.The spatial pattern of ACC is obtained for the prediction value stored in the lower layer counterpart storage unit 22, is referred to as a prediction pattern, and is stored in the prediction pattern storage unit 25.

여기서의 ACC는 상기 S13 단계의 상관계수 계산식 중 V에 관측 값이 아닌 역학 모형의 예측 값을 사용한다. PNU CGCM의 자료를 사용한 예측패턴의 실시예는 도 6에 나타내었다.Here, ACC uses the predicted value of the epidemiological model rather than the observed value for V in the correlation coefficient calculation formula in step S13. An example of a prediction pattern using PNU CGCM data is shown in Figure 6.

표준패턴(도 5)과 예측패턴(도 6)의 N과 P의 배치를 비교했을 때 서로 유사하고 예측패턴(도 6)의 N과 P 중 하나 이상이 통계적으로 유의하다면, 현재 사용된 역학모형에 통계적 기법을 결합하여 태풍 상륙빈도를 예측할 수 있음을 의미한다. When comparing the arrangement of N and P in the standard pattern (Figure 5) and the predicted pattern (Figure 6), if they are similar and one or more of N and P in the predicted pattern (Figure 6) are statistically significant, the currently used epidemiological model This means that the typhoon landing frequency can be predicted by combining statistical techniques.

그 다음, S15단계에서는 통계적으로 유의한 지역을 잠재적 예측인자로 선정한다.Next, in step S15, statistically significant regions are selected as potential predictors.

여기서 통계적으로 유의함의 기준은 신뢰도 95% 신뢰구간이다. Here, the standard for statistical significance is the 95% confidence interval.

예측패턴(도 6)에서 통계적으로 유의하게 나타난 N 또는 P 영역의 상대와도를 잠재적 예측인자로 선정하며, 영역 평균한 값을 잠재적 예측인자 저장부(26)에 저장한다. 통계적으로 유의한 주요한 와도 중심의 위치는 사용되는 예측모형, 리드타임(lead time), 상대와도의 층에 따라 조금씩 달라질 수 있다.The relative vorticity of the N or P region, which is statistically significant in the prediction pattern (FIG. 6), is selected as a potential predictor, and the average value of the region is stored in the potential predictor storage unit 26. The location of statistically significant major vorticity centers may vary slightly depending on the prediction model used, lead time, and layer of relative vorticity.

도 7은 PNU CGCM을 사용한 본 발명의 잠재적 예측인자 및 최적 예측인자를 기재한 표이다.Figure 7 is a table listing potential predictors and optimal predictors of the present invention using PNU CGCM.

도 7에 도시한 바와 같이 NEA의 경우 x1(27-32˚N, 109-115˚E), x2(10-15˚N, 138-145˚E), MEA의 경우 x1(21-32˚N, 110-115˚E), x2(49-54˚N, 140-150˚E), SEA의 경우 x1(38-43˚N, 110-118˚E), x2(13-18˚N, 96-104˚E), EEA의 경우 x1(10-18˚N, 93-98˚E), x2(2-6˚N, 102-109˚E) 영역의 상대와도가 위 조건에 적합하여 잠재적 예측인자로 선정되었다. As shown in Figure 7, for NEA, x1 (27-32˚N, 109-115˚E), x2 (10-15˚N, 138-145˚E), and for MEA, x1 (21-32˚N) , 110-115˚E), x2(49-54˚N, 140-150˚E), for SEA x1(38-43˚N, 110-118˚E), x2(13-18˚N, 96 -104˚E), in the case of EEA, the relative vorticity in the x1 (10-18˚N, 93-98˚E) and x2 (2-6˚N, 102-109˚E) areas fits the above conditions, making potential predictions was selected as a factor.

해당 영역은 도 6에서 검은색 박스로 표시되었으며, 검은색 점선은 통계적으로 유의함을 의미한다. 또한 NEA, SEA 및 EEA의 경우 500hPa의 상대와도가, MEA의 경우 700hPa의 상대와도가 사용되었다.The corresponding area is indicated by a black box in Figure 6, and the black dotted line indicates statistical significance. Additionally, a relative vorticity of 500 hPa was used for NEA, SEA, and EEA, and a relative vorticity of 700 hPa was used for MEA.

그 다음, S16단계에서는 상기 잠재적 예측인자 중 최적의 예측인자를 선별한다.Next, in step S16, the optimal predictor is selected among the potential predictors.

이처럼 최적의 예측인자 구성을 찾음으로써 불확실성을 제거하고 예측성을 효과적으로 증가시킬 수 있다. In this way, by finding the optimal predictor configuration, uncertainty can be removed and predictability can be effectively increased.

최적의 예측인자를 선별하는 구체적인 예로서, 예측인자 구성을 바꿔가면서 회귀분석을 통해 회귀식을 반복해서 구하고 그 결과를 비교한다. As a specific example of selecting the optimal predictor, the regression equation is repeatedly obtained through regression analysis while changing the predictor composition, and the results are compared.

이때 최적의 회귀식은 평균 제곱근 편차(root mean squared errors, RMSE)가 최소가 되고 결정계수와 F값이 최대가 되는 경우이다. At this time, the optimal regression equation is when the root mean squared errors (RMSE) is minimized and the coefficient of determination and F value are maximized.

평균 제곱근 편차(RMSE)은 모델이 예측한 값과 관측 값의 차이를 다룰 때 사용되는 측도로 정밀도를 표현하며, 정의는 아래의 수학식 2와 같다.Root mean square deviation (RMSE) is a measure used when dealing with the difference between the model predicted value and the observed value and expresses precision, and its definition is as in Equation 2 below.

위의 수학식 2에서 n은 총 년도를 의미하고, yi는 i번째 해에 실제 관측된 태풍의 상륙빈도, 는 회귀식에서 i번째 예측인자(xi)를 대입했을 때의 예측된 태풍의 상륙빈도를 의미한다.In Equation 2 above, n means the total year, yi is the actual observed landing frequency of typhoons in the ith year, means the predicted typhoon landing frequency when substituting the ith predictor (xi) in the regression equation.

또한, F값은 y(관측된 태풍의 상륙빈도)가 x(예측인자, 즉 상대와도)와 에러 중 무엇에 의해 더 설명되는지를 비교하기 위한 값이며, 아래의 수학식 3으로 표현된다.In addition, the F value is a value for comparing whether y (observed landing frequency of typhoons) is further explained by x (predictor, i.e. relative vorticity) and error, and is expressed in Equation 3 below.

위의 수학식 3에서 SST(total sum of squares), SSR(regression sum of squares), SSE(error sum of squares)는 각각 아래의 수학식 4와 같이 정의된다.In Equation 3 above, total sum of squares (SST), regression sum of squares (SSR), and error sum of squares (SSE) are each defined as Equation 4 below.

위의 수학식 4에서 는 관측된 태풍의 n년간의 평균 상륙빈도를 뜻한다.In equation 4 above, means the average landing frequency of observed typhoons over n years.

또한, 결정계수는 y(관측된 태풍의 상륙빈도)의 총변동량 중에서 x(예측인자, 즉 상대와도)에 의해서 설명된 분량으로 표본에 대한 회귀모형의 설명력을 의미한다. 결정계수의 값이 클수록 (1에 가까울수록) 모형이 적합하다고 평가할 수 있다.In addition, the coefficient of determination is the amount explained by x (predictor, i.e. relative vorticity) out of the total variation in y (observed typhoon landing frequency), which means the explanatory power of the regression model for the sample. The larger the value of the coefficient of determination (closer to 1), the more appropriate the model can be evaluated.

결정계수는 아래의 수학식 5로 정의된다.The coefficient of determination is defined by Equation 5 below.

해당 과정을 통해 최종적으로 선별된 예측인자는 예측인자 저장부(27)에 저장된다.The predictors finally selected through this process are stored in the predictor storage unit 27.

본 실시예에서는 예측지역별로 잠재적 예측인자가 2개씩 선정되었으므로, 예측인자로써 x1과 x2가 단독으로 사용되는 두 가지 경우와 함께 사용되는 한 가지 경우에 대해 수행되었다. In this example, two potential predictors were selected for each prediction region, so it was performed for two cases in which x1 and x2 were used alone as predictors and one case in which they were used together.

비교 결과는 도 7에 나타내었으며 굵은 글씨로 최종 선별된 경우를 표시하였다. NEA와 SEA의 경우 x1과 x2를 함께 사용할 때, MEA의 경우 x2만 단독으로 사용할 때, EEA의 경우 x1만 단독으로 사용할 때 최적의 회귀식이 나타났다.The comparison results are shown in Figure 7, and the final selected cases are indicated in bold. The optimal regression equation was found when x1 and x2 were used together for NEA and SEA, when x2 was used alone for MEA, and when x1 was used alone for EEA.

그 다음, S17단계와 같이 최적의 예측인자들을 이용하여 통계모델을 구축하고 검증한다.Next, as in step S17, a statistical model is built and verified using the optimal predictors.

각 예측지역별 최적의 회귀식은 통계모델 예측부(28)에 저장된다. 그러나 이는 고정된 자료에서의 최적의 회귀식을 구한 것이므로 과적합(overfitting) 문제로부터 자유로울 수 없다. The optimal regression equation for each prediction region is stored in the statistical model prediction unit 28. However, since this is an optimal regression equation obtained from fixed data, it cannot be free from the overfitting problem.

과적합 문제는 기계 학습(mechine learning)에서 학습데이터를 과하게 학습함으로써 학습데이터에서는 좋은 결과를 보이나, 실제 데이터에 대해서는 큰 오차를 보이게 되는 현상을 뜻한다. The overfitting problem refers to a phenomenon in machine learning where training data is over-trained, resulting in good results on the training data but large errors on the actual data.

즉, 본 실시예에서 학습된 1980년부터 2018년까지의 태풍 상륙빈도에 대해서는 잘 예측하나, 학습되지 않은 2019년에 대해서는 좋은 예측성을 보이지 못할 수 있음을 의미한다.In other words, this means that although the typhoon landing frequency from 1980 to 2018, which was learned in this example, is well predicted, good prediction may not be shown for 2019, which was not learned.

따라서 학습되지 않은 데이터에 대한 예측성을 평가할 필요가 있으며, 만약 학습되지 않았음에도 불구하고 회귀식의 예측성이 높으면 예측 값에 대한 신뢰도가 높아지게 된다. Therefore, it is necessary to evaluate the predictability of untrained data, and if the predictability of the regression equation is high even though it has not been learned, the reliability of the predicted value increases.

이를 위해 교차검증(cross-validation)의 일종인 leave-one-out cross-validation을 사용한다. For this purpose, leave-one-out cross-validation, a type of cross-validation, is used.

이 방법은 각 년도의 태풍 상륙빈도를 구할 때 해당년도를 제외한 나머지 년도의 예측인자를 사용하여 회귀식을 구한 뒤 해당 년도의 예측인자를 대입하여 상륙빈도를 예측한다. In this method, when calculating the typhoon landing frequency for each year, a regression equation is obtained using the predictors of the remaining years excluding the corresponding year, and then the landing frequency is predicted by substituting the predictors of the corresponding year.

도 8은 1980-2018년 예측기간의 관측된 태풍 상륙빈도(파란색)와 예측된 태풍 상륙빈도(노란색) 및 교차검증 결과(주황색) 예시를 도시한 것이다. 왼쪽 상단의 SCOR은 관측 값과 예측 값의 상관계수이고, 오른쪽 상단의 FCOR은 관측 값과 교차검증 결과 사이의 상관계수이다. 그리고 상관계수의 *와 ** 표시는 각각 95%, 99% 신뢰수준에 대해 유의함을 의미한다. Figure 8 shows examples of observed typhoon landing frequency (blue) and predicted typhoon landing frequency (yellow) and cross-validation results (orange) in the forecast period from 1980 to 2018. SCOR in the upper left is the correlation coefficient between observed values and predicted values, and FCOR in the upper right is the correlation coefficient between observed values and cross-validation results. And the * and ** marks on the correlation coefficient mean that it is significant at the 95% and 99% confidence levels, respectively.

본 실시예에서 개발된 모델의 예측 결과는 모든 예측지역에 대해 통계적으로 99% 신뢰수준에 대해 유의하다. 교차검증 결과도 NEA 및 SEA의 경우 관측 값과의 상관계수가 99% 신뢰수준에 대해 유의하게 나타나며, MEA 및 EEA의 경우도 95% 신뢰수준에 대해 유의하게 나타난다. 이는 본 발명에서 제시하는 모델의 예측 값이 안정적임을 시사한다. The prediction results of the model developed in this example are statistically significant at the 99% confidence level for all prediction regions. The cross-validation results also show that for NEA and SEA, the correlation coefficient with observed values is significant at the 99% confidence level, and for MEA and EEA, it is also significant at the 95% confidence level. This suggests that the prediction value of the model presented in the present invention is stable.

본 발명의 검증 통과 기준은 SCOR과 FCOR 둘 다 통계적으로 95%이상 신뢰수준에 대해 유의할 경우이다. The criterion for passing the verification of the present invention is when both SCOR and FCOR are statistically significant at a confidence level of 95% or higher.

그 다음, S18단계와 같이 미래 예측인자로 미래 태풍 상륙빈도를 예측한다.Next, as in step S18, predict the future typhoon landing frequency using future predictors.

즉, 미래 예측자료에서 산출한 미래 예측인자를 태풍 상륙빈도 예측부(28)에 대입하여 미래 태풍 상륙빈도를 예측한다. In other words, the future typhoon landing frequency is predicted by substituting the future predictors calculated from the future prediction data into the typhoon landing frequency prediction unit 28.

구체적으로, PNU CGCM의 2019년 예측자료에서 최적의 예측인자를 산출하고 이를 태풍 상륙빈도 예측부(28)에 대입함으로써 수행된다.Specifically, this is done by calculating the optimal forecasting factors from the 2019 forecast data of PNU CGCM and substituting them into the typhoon landing frequency prediction unit (28).

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.Although embodiments according to the present invention have been described above, they are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent scope of embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the following claims.

21:하층 상대와도 저장부(관측)
22:하층 상대와도 저장부(예측)
23:태풍 상륙빈도 저장부
24:표준패턴 저장부
25:예측패턴 저장부
26:잠재적 예측인자 저장부
27:예측인자 저장부
28:태풍 상륙빈도 예측부
21: Lower level relative storage unit (observation)
22: Low-level counterpart and storage unit (prediction)
23: Typhoon landing frequency storage unit
24: Standard pattern storage unit
25: Prediction pattern storage unit
26: Potential predictor storage unit
27: Predictor storage unit
28: Typhoon landing frequency prediction department

Claims (7)

컴퓨팅 장치의 프로세서에서 수행되는 방법으로서,
a) 예측지역 및 기간을 설정하고, 설정된 지역 및 기간 동안의 태풍 상륙빈도를 산출하는 단계;
b) 관측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 표준패턴을 산출하는 단계;
c) 예측된 하층 상대와도와 관측된 태풍 상륙빈도 사이의 통계적 관계를 분석하여 예측패턴을 산출하고 잠재적 예측인자를 선정하는 단계; 
d) 예측인자 구성을 바꿔가면서 반복적으로 회귀식을 구했을 때 평균 제곱근 오차(root mean squared errors, RMSE)가 최소가 되고, 결정계수와 F값이 최대가 되는 최적의 예측인자를 선별하는 단계;
e) 최적의 예측인자를 사용하여 예측 모델을 구축하고 검증하는 단계; 및
f) 미래의 예측인자를 예측 모델에 대입하여 미래의 태풍 상륙빈도를 예측하는 단계를 포함하되,
상기 c) 단계의 잠재적 예측인자 선정조건은,
예측패턴에서의 음의 상대와도와 양의 상대와도의 배치가 표준패턴에서의 음의 상대와도와 양의 상대와도의 배치가 90% 이상 유사할 때, 예측패턴의 음의 상대와도와 양의 상대와도 중 95% 신뢰 구간에 대해 상관성이 높은 지역을 선정하는 것을 특징으로 하는 태풍의 상륙빈도 예측 방법.
1. A method performed on a processor of a computing device, comprising:
a) Setting the forecast area and period and calculating the typhoon landing frequency during the set area and period;
b) calculating a standard pattern by analyzing the statistical relationship between the observed lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency;
c) calculating a prediction pattern and selecting potential predictors by analyzing the statistical relationship between the predicted lower-level relative vorticity and the observed typhoon landing frequency;
d) selecting the optimal predictor that minimizes the root mean squared errors (RMSE) and maximizes the coefficient of determination and F value when the regression equation is repeatedly obtained while changing the configuration of the predictors;
e) building and validating a prediction model using optimal predictors; and
f) Including the step of predicting future typhoon landing frequency by substituting future predictors into a prediction model,
The conditions for selecting potential predictors in step c) above are:
When the arrangement of negative relative vorticity and positive relative vorticity in the predicted pattern is more than 90% similar to the arrangement of negative relative vorticity and positive relative vorticity in the standard pattern, the negative relative vorticity and positive relative vorticity in the predicted pattern are A method for predicting the landing frequency of typhoons, characterized by selecting areas with high correlation for the 95% confidence interval among vorticity.
제1항에 있어서,
상기 a) 단계의 태풍 상륙빈도는,
설정된 예측지역범위에 대해 매년 예측기간동안 태풍의 중심이 지나가는 총 빈도인 것을 특징으로 하는 태풍의 상륙빈도 예측 방법.
According to paragraph 1,
The typhoon landing frequency in stage a) is,
A method for predicting the landing frequency of typhoons, characterized in that the total frequency of passage of the center of the typhoon during the forecast period each year for the set forecast area range.
제1항에 있어서,
상기 b) 단계의 상관성은,
아래의 수학식 1로 표현되는 아노말리 상관계수 방법으로 산출되는 것을 특징으로 하는 태풍의 상륙빈도 예측 방법.
[수학식 1]

ACC는 각 격자점마다 산출되는 상관성이며, V는 해당년도에 관측된 하층 상대와도의 예측기간동안 평균값, T는 해당년도의 예측기간동안 관측된 총 태풍 상륙빈도, 는 각각의 평균값, N은 예측년도 개수
According to paragraph 1,
The correlation of step b) is,
A method for predicting the landing frequency of typhoons, characterized in that it is calculated using the anomalous correlation coefficient method expressed in Equation 1 below.
[Equation 1]

ACC is the correlation calculated for each grid point, V is the average value during the prediction period of the lower-level relative vorticity observed in the corresponding year, T is the total typhoon landing frequency observed during the prediction period in the corresponding year, class is the average value of each, N is the number of forecast years
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 e)단계의 통계모델 구축과 검증은,
각각 회귀분석과 leave-one-out 교차검증(cross-validation)을 통해 이루어지며, 상기 leave-one-out 교차검증은 각 년도의 태풍 상륙빈도를 구할 때 해당년도를 제외한 나머지 년도의 예측인자를 사용하여 회귀식을 구한 뒤 해당년도의 예측인자를 대입하여 상륙빈도를 예측하는 것을 특징으로 하는 태풍의 상륙빈도 예측 방법.
According to paragraph 1,
The statistical model construction and verification in step e) above is,
Each is performed through regression analysis and leave-one-out cross-validation, and the leave-one-out cross-validation uses predictors for years other than the relevant year when calculating the typhoon landing frequency for each year. A method for predicting the landing frequency of typhoons, which is characterized by obtaining a regression equation and then predicting the landing frequency by substituting the predictors of the corresponding year.
제6항에 있어서,
상기 교차검증의 통과 기준은,
관측 값에 대해 예측 값과 교차검증 결과 값의 상관계수를 구했을 때, 모두 95% 신뢰구간에 대해 통계적으로 유의할 경우인 것을 특징으로 하는 태풍의 상륙빈도 예측 방법.
According to clause 6,
The passing criteria for the above cross-verification are,
A method for predicting the landing frequency of typhoons, characterized in that when the correlation coefficient between the predicted value and the cross-validation result value is calculated for the observed value, both are statistically significant for the 95% confidence interval.
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