KR101563244B1 - System and Method for physically based forecasting of Changma precipitation - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장마강수에 물리적으로 영향을 주는 해수면온도를 사용하여 통계 방법을 적용하고, 장마강수를 계절 예측하는 예측모델을 구성하는 객관적인 방법에 관한 것으로, 장마 지수와 상관계수를 갖는 지역을 선정하는 지역 선정부;상기 지역 선정부에서 선정된 장마 강수와 연관된 지역을 이용하여 연관인자를 정의하고 데이터베이스화하는 연관인자 데이터베이스화부;상기 정의된 연관인자를 전방 단계별 회귀방법과 교차검정하여 예측율이 높은 선행인자 조합을 찾는 선행인자 결정부;상기 선행인자 결정부에서 결정된 선행인자를 이용하여 다중회귀 예측 모델을 구성하는 예측 모델 구성부;각 선행인자가 장마 강수에 미치는 물리적 과정을 분석하는 물리과정 분석부;를 포함하는 것이다.The present invention relates to an objective method of constructing a prediction model for seasonally predicting rainy season precipitation by applying a statistical method using the sea surface temperature physically affecting rainy season precipitation and selecting an area having a correlation coefficient with a rainy season index An association factor database unit for defining and databaseing the association factors using the region associated with the rainy season precipitation selected by the regional selection unit, a correlation factor defined above, and a cross-correlation test using the forward stepwise regression method, A prediction model constructing unit for constructing a multiple regression prediction model using the preceding factors determined in the preceding factor determiner, a physical process analyzing unit for analyzing a physical process of each preceding factor on rainfall precipitation, ; ≪ / RTI >
Description
본 발명은 여름철 장마 강수 강도의 예측에 관한 것으로, 구체적으로 장마 강수의 경년 변동성에 영향을 주는 물리 현상에 초점을 두고 이와 연관되어 있는 경계 강제력(boundary forcing)인 봄철 해수면 온도를 사용하여 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법에 관한 것이다.In particular, the present invention focuses on the physical phenomena that affect the interannual variability of rainy season precipitation and uses the seasonal sea surface temperature, which is a related boundary forcing, to predict the rainy season precipitation intensity To a system and method for predicting physical statistics.
한반도를 포함한 동아시아 지역에는 6월 중순에서 7월 하순 사이에 전선의 형성과 함께 많은 비가 내리게 된다. 이와 같이 초여름에 비가 많이 오는 기간을 우리나라는 장마라고 지칭하며 농업, 상업, 여가 활동 등의 인간활동에 큰 영향을 준다.In the East Asian region including the Korean peninsula, a lot of rain comes along with the formation of electric wires between mid-June and late July. In this way, the period of rain in early summer is referred to as the rainy season in Korea, and it has a great influence on human activities such as agriculture, commerce, and leisure activities.
이와 같이 장마는 실생활에 미치는 영향이 크므로 장마 강수의 정확한 예보에 대한 중요성이 높아지고 있다.Since the rainy season has a great impact on real life, accurate forecasting of rainy season precipitation is becoming more important.
하지만, 전구 또는 지역 규모의 역학 모형을 사용하여 장마에 대한 예보를 지속적으로 시도하고 있으나 예측 정확도는 낮은 실정이다.However, the prediction of the rainy season is still being attempted by using the dynamical model of the global or regional scale, but the prediction accuracy is low.
실제로 현존하는 가장 좋은 수치 모델들을 앙상블하여 동아시아 여름철 강수를 모의해본 결과 관측값과 0.1~0.25의 상관계수를 가져 예측 성능이 상당히 떨어지는 상황이다 (Wang et al. 2009).In fact, simulation of East Asian summer precipitation by ensemble of the best available numerical models has resulted in a remarkable decrease in prediction performance due to the correlation coefficient between 0.1 and 0.25 (Wang et al. 2009).
한편 Wu et al.(2009)에서는 봄철 북대서양 진동, 발달 및 쇠퇴하는 엘니뇨를 사용하여 동아시아 몬순 강도에 관한 물리 통계 예측 방법을 제시하였다.On the other hand, Wu et al. (2009) proposed a method of predicting physical statistics for the East Asian monsoon intensity using the northern spring vibration, development and declining El Niño.
구성된 예측 방법은 관측값과 상관계수 0.79를 가져 물리 통계 예측 방법이 수치 모델의 대안이 될 가능성을 보였다.The constructed prediction method has a correlation coefficient of 0.79 with observations and showed that the physical statistical prediction method is an alternative to the numerical model.
위와 같은 물리 통계 예측 방법을 이용한 높은 예측율의 확보는 장마 강수에 적용시킬 수 있다.The prediction of the high prediction rate using the above-mentioned physical statistical prediction method can be applied to the rainy season precipitation.
장마 강수의 강한 경년 변동 특성을 효과적으로 분석하여 예측성 높은 통계 모델 구축이 가능하며 물리과정 분석을 통하여 선행인자와 장마강수가 가지는 인과 관계를 명확히 할 수 있다.It is possible to build predictive statistical model by effectively analyzing the strong interannual variability of rainy season precipitation, and it is possible to clarify causal relationship between predecessor factor and rainy season precipitation by physical process analysis.
따라서, 장마 강수량의 경년 변동성에 영향을 주는 봄철 물리 현상에 관한 연구를 비롯한 계절 예측을 위한 통계 모델을 구축하는 것이 필요하다.Therefore, it is necessary to construct a statistical model for seasonal prediction, including studies on spring physical phenomena that affect interannual variability of rainy season precipitation.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 장마 강수 예측의 문제를 해결하고 높은 예측 성능을 가지는 기술 확보를 위한 것으로, 장마 강수의 경년 변동성에 영향을 주는 물리 현상에 초점을 두고 이와 연관되어 있는 경계 강제력(boundary forcing)인 봄철 해수면 온도를 사용하여 강수를 예측하는 장마 강수의 물리 통계 예측 모델 구성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention focuses on the physical phenomenon that affects the interannual variability of rainy season precipitation and the associated boundary forcings, The purpose of this paper is to provide a method for constructing a physical statistical prediction model of rainy season precipitation using spring sea level temperature forcing.
본 발명은 장마 강수의 경년 변동성에 영향을 주는 물리 현상에 초점을 두고 이와 연관되어 있는 경계 강제력인 해수면 온도를 사용하여 장마 기간 강수를 계절 예측하는 객관적인 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide an objective system and method for seasonally predicting rainy season precipitation using the sea surface temperature, which is a boundary forcing related to physical phenomena affecting interannual variability of rainy season precipitation.
본 발명은 장마와 관련되는 경계 강제력을 정의하는 방법을 제공하고, 전방 단계별 회귀방법(forward stepwise regression method)을 이용하여 효과적인 예측을 수행하는 선행인자의 선택과 선행인자의 물리학적 역할을 규명하는 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a method for defining the boundary forcing associated with the rainy season, and a system for identifying the choice of preceding factors that perform effective prediction using the forward stepwise regression method and the physical role of the preceding factors And a method thereof.
본 발명은 선행인자 기간을 20~60일 평균을 적용하여 자료의 에러를 줄이고 각 연관인자는 평균과 표준편차를 사용하여 정규화하여 안정적이고 신뢰할 수 있는 예측을 가능하도록 한 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a physical statistical prediction system of rainy season precipitation that can stabilize and reliably predict the preceding factor period by normalizing 20 ~ 60 days average by using average and standard deviation And a method thereof.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템은 장마 지수와 상관계수를 갖는 지역을 선정하는 지역 선정부;상기 지역 선정부에서 선정된 장마 강수와 연관된 지역을 이용하여 연관인자를 정의하고 데이터베이스화하는 연관인자 데이터베이스화부;상기 정의된 연관인자를 전방 단계별 회귀방법과 교차검정하여 예측율이 높은 선행인자 조합을 찾는 선행인자 결정부;상기 선행인자 결정부에서 결정된 선행인자를 이용하여 다중회귀 예측 모델을 구성하는 예측 모델 구성부;각 선행인자가 장마 강수에 미치는 물리적 과정을 분석하는 물리과정 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, according to the present invention, a system for predicting the physical storm of rainy season precipitation includes a region selection unit for selecting an area having a correlation coefficient with a rainy season index, An association parameter database for defining a parameter and defining a database, a pre-factor determiner for finding a pre-factor combination having a high predictive value by cross-testing the association factor defined above with a forward step-by-step regression method, A prediction model constructing unit for constructing a multiple regression prediction model, and a physical process analysis unit for analyzing a physical process of each preceding factor on rainfall precipitation.
여기서, 상기 지역 선정부는, 경계 강제력이 되는 해수면 온도가 장마 지수와 갖는 상관계수를 기준으로 지역을 선정하며 선정 기간은 봄철 기간인 3 ~ 5월로 한정하는 것을 특징으로 한다.Here, the area selecting unit selects an area based on a correlation coefficient of sea surface temperature which is a boundary forcing with the rainy season index, and the selection period is limited to March to May, which is a spring period.
그리고 상기 연관인자 데이터베이스화부에서, 연관인자를 연관지역 평균을 하여 정의하며 예측 모델의 안정성 및 자료가 갖는 오차를 줄이기 위해 20~60일 평균하여 사용하고 각 인자를 평균과 표준편차를 이용하여 정규화하여 데이터베이스화하는 것을 특징으로 한다.In the association parameter database, the association factors are defined as the association area averages. The average of the correlation factors is averaged for 20 to 60 days in order to reduce the stability of the prediction model and the error of the data, and normalization is performed using the mean and standard deviation And is converted into a database.
그리고 상기 지역 선정부에서 사용되는 장마지수는, 예측의 대상이 되는 장마지수의 정의를, 6월 15~7월 31일 기간의 한반도 관측값 평균으로 하며 태풍이 영향을 준 날짜의 값은 평균에서 제외하는 것을 특징으로 한다.The rainy season index used in the regional selection system is defined as the mean value of the rainy season index to be predicted from the Korean Peninsula during the period from June 15 to July 31, .
그리고 상기 물리과정 분석부는 각 선행인자가 장마 강수에 미치는 물리적 과정을 분석하기 위하여, 북위 40°~45°의 태평양의 해수면 온도 전선이 대기의 경압성을 강화하고 동풍과 전선의 양의 피드백에 의해 여름철까지 전선이 유지되며 장마 강수에 영향을 주는 북태평양 발달 물리과정과,북대서양 진동의 영향이 대기 상층에서 파동 전파를 통해 장마 강수에 영향을 주는 북대서양 물리과정과,엘니뇨와 라니냐에 의한 북서태평양 지역의 강수 현상이 저기압성 순환과 양의 피드백을 통해 유지되며 장마 강수에 영향을 주는 중앙태평양 물리과정을 분석하는 것을 특징으로 한다.In order to analyze the physical process of each predecessor to rainfall precipitation, the Pacific Ocean sea surface temperature line of 40 ° ~ 45 ° North is strengthened atmospheric pressure and feedback of the amount of wind and wind The North Pacific development physics process, which sustains the fronts until summer and affects the rainy season precipitation, the North Atlantic physics process where the effects of the North Atlantic oscillations affect the rainy season precipitation through wave propagation in the upper atmosphere, and the northwestern Pacific region by El Niño and La Niña Precipitation phenomenon is maintained through cyclonic cycling and positive feedback and analyzes the central pacific physics process which affects rainy precipitation.
그리고 상기 물리과정 분석부는 각 선행인자가 장마 강수에 미치는 물리적 과정을 분석하기 위하여, 북태평양 발달 지수(A), 북대서양 1 지수(B), 중앙 태평양 엘니뇨 지수(C)의 세 가지 선행인자가 갖는 물리과정이 공통적으로 일본 남동쪽에 고기압성 아노말리 형성과 함께 한반도 남쪽으로 유입되는 수증기량을 증가시켜 장마강수에 영향을 주는 과정을 분석하는 것을 특징으로 한다.In order to analyze the physical processes of each predecessor on rainy season precipitation, the physical process analysis department analyzes the physics of the three predecessors of the North Pacific Development Index (A), North Atlantic 1 Index (B) and Central Pacific El Niño Index (C) The process is commonly characterized by the formation of anomalies in the southeastern part of Japan and the process of influencing the rainy season precipitation by increasing the amount of water entering south of the peninsula.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 방법은 장마 강수의 물리 통계 예측을 위한 선행인자 결정을 위하여, 각 연관인자에 교차검정을 적용하여 예측값을 산출하는 제 1 단계;산출된 예측값과 관측값의 상관계수가 높은 선행인자를 선정하는 제 2 단계;선정된 인자와 장마 지수와의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 큰 값을 갖는지 검증하는 제 3 단계;결정된 선행인자들과 검증 단계에 있는 인자와의 분산팽창계수가 2보다 작은 값을 갖는지 검증하는 제 4 단계;결정된 선행인자와 검증 단계에 있는 인자와 각각의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 작은 값을 갖는지 검증하는 제 5 단계;를 포함하여 선행인자를 결정하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a physical statistical prediction method for rainy season precipitation, comprising: a first step of calculating a predicted value by applying a cross test to each correlation factor to determine a preceding factor for predicting physical statistics of rainy season precipitation; A second step of selecting a preceding factor having a high correlation coefficient between the predicted value and the observed value, a third step of verifying whether the correlation coefficient between the selected factor and the rainy season index has a value larger than the 10% significance level threshold, And verifying that the coefficient of variance of the factor with the factor in the verification step has a value less than 2. The fourth step of verifying whether the correlation factor between the determined preceding factor and the factor in the verification step has a value smaller than the 10% And a fifth step of determining a preceding factor.
여기서, 결정된 선행인자가 갖는 영역과 기간은, 북태평양 발달 지수(A)는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~210°E, 20°~35°N)을 수행한 후, 첫 번째 기간(4.11~4.30)에서 두 번째 기간(3.22~4.10)을 빼는 과정을 수행한 것이고, 북대서양 1 지수(B)는 해수면온도 아노말리의 첫 번째 공간 평균(40°~15°W, 55°~60°N)에서 두 번째 공간 평균(80°~40°W, 30°~45°N)을 빼는 과정을 수행한 후, 시간 평균(4.6~4.25)을 수행한 것이고, 중앙 태평양 엘니뇨 지수(C)는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~140°W, 15°S~10°N)을 수행한 후, 시간 평균(4.1~4.20)을 수행한 것을 특징으로 한다.The area and duration of the determinant preceding factors are determined by performing a spatial average (160 ° -210 ° E, 20 ° -35 ° N) of sea surface temperature anomalies in the North Pacific Development Index (A) The North Atlantic 1 index (B) represents the first spatial mean (40 ° to 15 ° W, 55 ° to 60 °) of the sea surface temperature anomalies, N), the time average (4.6 ~ 4.25) was performed after subtracting the second spatial mean (80 ° ~ 40 ° W, 30 ° ~ 45 ° N) and the central Pacific El Niño Index (C) And a time average (4.1 to 4.20) is performed after the spatial average (160 ° to 140 ° W, 15 ° S to 10 ° N) of the sea surface temperature anomaly is performed.
그리고 결정된 선행인자는 북태평양 발달 지수(A), 북대서양 1 지수(B), 중앙 태평양 엘니뇨 지수(C)이고, 결정된 선행인자로 구상한 다중회귀 모형 식은, 장마 강수 = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136인 것을 특징으로 한다.The predicted factors were the North Pacific Development Index (A), the North Atlantic 1 Index (B) and the Central Pacific El Niño Index (C), and the multiple regression model conceived as a determinant predictor was rainy precipitation = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136.
이와 같은 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.The system and method for predicting the physical storm of rainy season precipitation according to the present invention have the following effects.
첫째, 봄철 자료를 사용하여 장마 강수량을 예측하여 장마철 강수량 변동을 파악하여 한반도의 사회, 경제적 영향을 예측하여 대비할 수 있는 객관적 지표로 활용할 수 있다.First, it can be used as an objective indicator to anticipate the social and economic effects of the Korean peninsula by forecasting the rainy season precipitation using the spring data.
둘째, 대규모 관점에서 장마 강수 변동과 관련된 물리학적 메커니즘을 파악하여 기상학적 관점에서 장마에 관한 이해도를 높일 수 있다.Second, from the viewpoint of the large scale, understanding the physical mechanism related to the fluctuation of the rainy season can improve the understanding of the rainy season from the meteorological point of view.
셋째, 역학모델의 해수면 온도 예측결과를 이용한 물리통계 모형의 개발에 대한 기반 정보로 이용될 수 있다.Third, it can be used as a basis for the development of the physical statistical model using the sea surface temperature prediction result of the mechanical model.
넷째, 선행인자 기간을 20~60일 평균을 적용하여 자료의 에러를 줄이고 각 연관인자는 평균과 표준편차를 사용하여 정규화하여 안정적이고 신뢰할 수 있는 예측을 가능하다.
Fourth, the averaging time of 20 ~ 60 days is applied to reduce the error of the data, and each correlation factor is normalized by using mean and standard deviation, so that reliable and reliable prediction is possible.
도 1a는 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 방법 구성도
도 1b는 장마 강수의 물리 통계 예측 방법구성을 위한 전방 단계별 회귀방법을 나타낸 플로우 차트
도 2는 연관 지역 선정을 위해 장마 지수와 봄철 해수면 온도 아노말리의 회귀 계수 분포도
도 3은 결정된 선행인자를 구하기 위해 사용된 영역을 나타낸 구성도
도 4는 장마 지수와 통계예측 모델을 이용하여 예측한 결과를 나타낸 시계열 그래프
도 5 내지 도 7은 장마기간 강수 아노말리, 봄철 해수면 온도 아노말리, 장마기간 해수면 온도 아노말리의 회귀 계수를 벡터로 나타낸 구성도FIG. 1A is a block diagram of a method for predicting physical statistics of rainy season precipitation in accordance with the present invention
1B is a flowchart showing a forward stepwise regression method for constructing a physical statistical prediction method of rainy season precipitation;
Figure 2 shows the distribution of regression coefficients of the rainy season index and spring anomalies
FIG. 3 is a block diagram showing an area used to determine a determined preceding factor
4 is a time-series graph showing the results of prediction using the rainy season index and the statistical prediction model
5 to 7 are diagrams showing the regression coefficients of the rainy season rainfall anomaly, the spring sea surface temperature anomaly, and the rainy season sea surface temperature anomaly,
이하, 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of a system and method for predicting physical statistics of rainy season precipitation according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The characteristics and advantages of the system and method for predicting the physical statistics of rainy season precipitation according to the present invention will be apparent from the detailed description of each embodiment below.
도 1a는 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 방법의 구성도이고, 도 1b는 예측 모델 구성을 위한전방 단계별 회귀방법의 구성도이다.FIG. 1A is a configuration diagram of a physical statistical predicting method of rainy season precipitation according to the present invention, and FIG. 1B is a configuration diagram of a forward stepwise regression method for constructing a predictive model.
본 발명은 장마 강수의 경년 변동성에 영향을 주는 물리 현상에 초점을 두고 이와 연관되어 있는 경계 강제력인 봄철 해수면 온도를 사용하여 장마 강수를 예측하는 객관적인 방법에 관한 것이다.The present invention focuses on physical phenomena that affect interannual variability of rainy season precipitation, and relates to an objective method for predicting rainy season precipitation using the seasonal spring forcing temperature associated therewith.
이를 위하여, 장마와 관련되는 경계 강제력을 정의하는 방법을 제공하고, 전방 단계별 회귀방법(forward stepwise regression method)을 이용하여 효과적인 예측을 수행하는 선행인자의 선택과 선행인자의 물리학적 역할을 규명하는 시스템 및 방법을 제공한다.To do this, we propose a method to define the boundary forcing related to the rainy season, and to select the preceding factors that perform effective prediction using the forward stepwise regression method and to identify the physical role of the preceding factors And methods.
본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템은 도 1a에서와 같이, 장마 강수와 높은 상관계수를 가지는 연관지역 선정부(10)와, 연관지역을 이용하여 연관인자를 정의하고 데이터베이스화하는 연관인자 데이터베이스화부(20)와, 전방 단계별 회귀방법을 이용하여 예측율이 높은 선행인자를 결정하는 선행인자 결정부(30)와, 결정된 선행인자의 회귀 계수와 회귀식을 결정하는 예측 모델 구성부(40)와, 결정된 선행인자가 장마에 미치는 물리적 과정을 분석하는 물리과정 분석부(50)를 포함한다.As shown in FIG. 1A, the system for predicting rainy season precipitation according to the present invention includes an association
여기서, 선행인자 결정부(30)는 전방 단계별 회귀방법을 이용하여 예측율이 높은 선행인자를 결정하기 위하여, 각 연관인자에 교차검정을 적용하여 예측값을 산출하는 제 1 단계(S101)와, 예측값과 장마지수와의 상관계수를 구하고 상관계수가 높은 인자를 선정하는 제 2 단계(S102)와, 선정된 인자와 장마 지수와의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 큰 값을 가지는지 검증하는 제 3 단계(S103)와, 결정된 선행인자들과 검증 단계에 있는 인자와의 분산팽창계수(variance inflation factor)가 2보다 작은 값을 가지는지 검증하는 제 4 단계(S104)와, 결정된 선행인자와 검증 단계에 있는 인자와 각각의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 작은 값을 가지는지 검증하는 제 5 단계(S105)와, 위의 3-5 단계(S103~S105)의 기준을 만족하는 3개 연관인자를 선행인자로 결정하는 제 6 단계(S106)를 수행한다.Here, the preceding factor determiner 30 includes a first step (S101) of calculating a predicted value by applying a cross test to each of the correlation factors to determine a preceding factor having a high predictive value using a forward stepwise regression method, The second step (S102) of obtaining a correlation coefficient with the rainy season index and selecting a factor with a high correlation coefficient and the third step (S102) of verifying whether the correlation coefficient between the selected factor and the rainy season index has a value greater than the 10% A fourth step (S104) of verifying whether the variance inflation factor between the determined preceding factors and the factor in the verification step has a value smaller than 2, (S105) for verifying whether each factor has a correlation coefficient smaller than the 10% significance level threshold, and three associative factors satisfying the criteria of the above 3-5 (S103 ~ S105) 6 < RTI ID = 0.0 > Step S106 is performed.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템의 물리 통계 예측 방법은 다음과 같다.The physical statistical prediction method of the physical statistical prediction system of rainy season precipitation according to the present invention having such a configuration is as follows.
먼저, 본 발명의 예측 대상이 되는 장마 강수를 지수화한다.First, the rainy season precipitation that is the subject of prediction of the present invention is indexed.
장마 지수는 한반도에 분포한 60개 관측 지점의 강수량 중 장마 기간인 6월 15일~7월 31일을 평균하여 연도별 값을 산출하며 태풍이 한반도 강수에 영향을 미친 날짜의 강수량은 평균 대상에서 제외한다.The rainy season index is calculated by averaging the rainy season from June 15 to July 31 of the 60 precipitation points distributed in the Korean peninsula. The precipitation of the date when the typhoon affected the Korean peninsula was the mean value .
태풍이 한반도에 미친 강수 날짜를 제외함으로써 대기의 대규모 운동에 따른 장마 강수의 경년 변동성을 더욱 효과적으로 고려할 수 있어 안정적인 예측 모델 구성이 가능하다.Excluding the precipitation days on the Korean peninsula, typhoons can consider the interannual variability of rainy season precipitation due to large-scale atmospheric movements, thus making it possible to construct stable prediction models.
한편, 장마를 포함하는 동아시아와 북서태평양 몬순의 순환장과 아열대 제트류의 특징이 1994년을 기준으로 급격히 변하기 때문에(Kwon et al. 2005) 본 발명의 예측 모델을 구성하기 위해 고려되는 기간은 1994년 이후로 한다.On the other hand, since the features of cyclic fields and sub-tropical jets of the East Asian and Pacific Northwest Pacific monsoon including the rainy season vary rapidly from 1994 (Kwon et al. 2005), the period considered to constitute the predictive model of the present invention is 1994 Then,
도 2는 장마 지수와 봄철 해수면 온도 아노말리의 회귀 계수 분포도이다.FIG. 2 is a regression coefficient distribution diagram of the rainy season index and the spring anomalies of the sea surface temperature.
중앙 태평양에서 음의 값이 봄철 기간 동안 유지되며, 북서태평양에는 약한 양의 값이 분포되어 있다.Negative values are maintained during the spring period in the Central Pacific and weak values are distributed in the northwest Pacific.
북태평양의 양의 값은 봄철 기간 동안 조금씩 북쪽으로 전진한다. 북대서양에서는 4월까지 북대서양 진동과 관련되는 패턴이 보이고 있다.The positive values of the North Pacific advance little by little during the spring period. In the North Atlantic, patterns associated with the North Atlantic oscillations are seen by April.
한편, 인도양에서는 전체적인 값들이 약하게 나타나고 있지만 인도 지역 해수면 온도가 동아시아 몬순에 영향을 줄 수 있다는 선행 연구를 바탕으로 연관 지역으로 선정한다.On the other hand, although the overall values are weak in the Indian Ocean, the related region is selected based on the previous research that sea surface temperature in India may affect the East Asian monsoon.
선정된 각 연관 지역의 시공간적 특징을 바탕으로 영역 평균 또는 영역 평균의 차이를 통해 구한 연관인자 데이터베이스는 표 1과 같다.Table 1 shows the database of association factors obtained through the difference between the area averages or the area averages based on the spatio-temporal characteristics of each selected association area.
표 1에서 각 연관인자들은 20~60일 내의 기간을 평균하여 사용한다.In Table 1, each association factor is averaged over a period of 20 to 60 days.
예를 들어, 엘니뇨 3 지수의 경우 영역 평균을 한 후 20일 평균하여 연관인자 1개가 정의가 되며, 평균 기간을 5일 증가시켜 25일 평균을 하여 연관인자 1개가 정의가 된다.For example, in the case of the El Niño 3 index, an association factor is defined by averaging the region averages over 20 days, and an association factor is defined by increasing the average period by 5 days and averaging over 25 days.
이와 같이 평균 기간을 5일씩 늘여 20~60일 기간 내에 총 12개의 연관 인자를 만들고, 그 다음 평균과 표준편차를 이용하여 정규화한다.In this way, a total of 12 correlation factors are created within 20 to 60 days by increasing the average period by 5 days, and then normalized using the mean and standard deviation.
표 1에서 선행인자 결정부(30)에서 결정된 선행인자는 예측 모델에서 예측에 기여하는 크기 순서로A, B, C로 표기하였다.The preceding factors determined in the
본 발명의 실시 예에서는 구성된 연관인자 데이터베이스에서 예측 모델에 사용될 선행인자를 결정하기 위하여 전방 단계별 회귀방법을 적용한다.In the embodiment of the present invention, the forward step-by-step regression method is applied in order to determine the preceding factors to be used in the prediction model in the constructed association parameter database.
여기서, 예측 모델에서 과대적합(over-fitting)으로 인한 예측 오류를 방지하기 위하여 결정하는 선행인자 개수는 3개로 제한한다.Here, the number of preceding factors to be determined in order to prevent prediction errors due to over-fitting in the prediction model is limited to three.
전방 단계별 회귀방법은 첫 단계로 각 연관인자에 대해 교차검정을 1994~2011년을 대상으로 적용하여 예측값을 산출한다.For the stepwise regression method, the first step is to apply a cross-validation test for each of the relevant factors from 1994 to 2011 to calculate the predicted value.
이때 예측값을 산출하는 기간단위는 4년으로 하며, 이는 1994~2011년 기간의 20~30% 범위에 속하는 기간으로써 교차검정 과정에서 과대적합을 방지할 수 있다(Blockeel and Struyf 2002).In this case, the unit of calculating the predicted value is 4 years, which is within a range of 20 to 30% of the 1994 to 2011 period, thereby preventing the over-fit in the cross-check process (Blockeel and Struyf 2002).
다음으로 예측값과 장마지수와의 상관계수를 구해 가장 높은 상관계수를 가지는 인자를 선정한다.Next, the correlation coefficient between the predicted value and the rainy season index is obtained and the factor having the highest correlation coefficient is selected.
선정된 인자는 다음 세 가지 기준을 만족해야 한다.The selected factors must meet the following three criteria.
1) 장마 강수와 통계적으로 유의미한 관계를 가져야 하므로 장마 지수와의 상관계수가 10% 유의수준 임계치 이상의 값을 가지는지 확인한다.1) It should have a statistically significant relationship with the rainy season precipitation, so check whether the correlation coefficient with the rainy season index is above the 10% significance level threshold.
2) 결정된 선행인자들과 검증 단계의 연관 인자와의 관계가 독립적인지 확인하기 위해 분산팽창계수가 2보다 작은지 확인한다.2) Confirm that the coefficient of dispersion expansion is less than 2 in order to check whether the relationship between the determined preceding factors and the factor of the verification step is independent.
3) 결정된 선행인자들과 검증 단계의 연관 인자와의 각각의 상관계수가 10% 유의수준 임계치 이하의 값을 가지는지 확인하여 각 인자들간의 관계가 통계적으로 독립적인지 검증한다.3) It is verified whether each correlation coefficient between the determinants and the correlation factors of the verification step has a value below the 10% significance level threshold, and whether the relationship between each factor is statistically independent.
상기 세 가지 기준을 만족하지 못하면 선행인자로 결정하지 않으며, 제 2 단계에서 다음으로 높은 상관계수를 가지는 인자를 대상으로 3~5 단계 기준을 적용한다.If the above three criteria are not satisfied, the third step is not determined as a preceding factor and the second highest level of correlation coefficient is applied.
상기 세 가지 기준을 만족하면 검증 과정의 인자가 장마 강수와 높은 선형적인 관계를 가지고 선행인자들과의 관계는 독립적이라고 할 수 있으므로 선정된 인자를 선행인자로 결정한다.When the above three criteria are satisfied, the factor of the verification process has a high linear relationship with the rainy season precipitation and the relation with the preceding factors is independent. Therefore, the selected factor is determined as the preceding factor.
결정된 선행인자 개수가 세 개보다 적을 경우 제 1 단계로 돌아가서 결정된 선행인자를 포함하여 교차검정을 적용하고 다음 단계로 넘어가며 이 일련의 과정을 선행인자가 3개로 결정될 때까지 반복한다.If the number of determinants is less than three, go back to the first step, apply the cross-validation, including the determinant, and proceed to the next step, repeating this sequence until the three preceding factors are determined.
본 발명의 실시 예에서 결정된 선행인자는 북태평양 발달지수(160°- 210°E, 20°- 5°N, [4.11~4.30]-[3.22~4.10]), 북대서양 1 지수 ([40°- 15°W, 55°- 60°N]-[80°- 40°W, 30°- 45°N], 4.6~4.25), 중앙태평양 엘니뇨 지수(160°- 40°W, 15°S - 10°N, 4.1~4.20) 이고 선행인자 구성에 사용된 지역은 도 3에서와 같다.
여기서, 북태평양 발달 지수는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~210°E, 20°~35°N)을 수행한 후, 첫 번째 기간(4.11~4.30)에서 두 번째 기간(3.22~4.10)을 빼는 과정을 수행한 것이고, 북대서양 1 지수는 해수면온도 아노말리의 첫 번째 공간 평균(40°~15°W, 55°~60°N)에서 두 번째 공간 평균(80°~40°W, 30°~45°N)을 빼는 과정을 수행한 후, 시간 평균(4.6~4.25)을 수행한 것이고, 중앙 태평양 엘니뇨 지수는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~140°W, 15°S~10°N)을 수행한 후, 시간 평균(4.1~4.20)을 수행한 것이다.The preceding factors determined in the examples of the present invention are the North Pacific Development Index (160 ° -210 ° E, 20 ° -5 ° N, [4.11-4.30] - [3.22-4.10]),
Here, the North Pacific Development Index is calculated as the mean (160 ° to 210 ° E, 20 ° to 35 ° N) of the sea surface temperature anomalies and then the second period (3.22 to 4.10) in the first period (4.11 to 4.30) The
결정된 선행인자를 바탕으로 구성된 통계 모델은 장마 강수 = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136이다.The statistical model based on the determinants is rainfall precipitation = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136.
도 4에서 1994~2009년은 선행인자를 사용하여 교차검증을 실시한 결과이고, 2010~2012는 구성된 통계 모델을 이용하여 예측을 한 결과이다.Figure 4 shows the result of cross-validation using the preceding factors from 1994 to 2009, and the result of 2010 ~ 2012 is the prediction using the constructed statistical model.
점선은 1994-2012년 개수를 정규화된 크기를 기준으로 1/3씩 나누는 선으로 정규분포에서 0.43 값에 해당한다. 이 선을 이용하여 예측 모델이 장마 강수의 경향뿐만 아니라 강도 예측도 효과적으로 가능한지 판단할 수 있다.The dotted line is a line dividing the number of 1994-2012 by 1/3 based on the normalized size, which corresponds to a value of 0.43 in the normal distribution. Using this line, it can be judged whether the predictive model can effectively predict not only the trend of rainy season precipitation but also the intensity.
점선을 기준으로 위의 영역에 위치하면 장마 강수가 강한 해, 사이에 위치하면 보통 해, 아래에 위치하면 약한 해를 의미한다.When it is located in the above area based on the dotted line, it means a normal year if it is located between the strong rainy season and the weak rain when it is located below.
표 2는 도 4의 점선을 기준으로 강한 해, 보통 해, 약한 해로 구분하여 관측과 예측의 결과를 비교한 분할표(contingency table)이다.Table 2 is a contingency table comparing the results of observations and predictions by dividing into strong, normal, and weak solutions based on the dotted line in FIG.
왼쪽 상단에서부터 오른쪽 하단으로 이어지는 대각선 방향으로 16개 연도를 예측 모델이 잘 맞추었으며, 이는 총 기간의 84.2%에 해당하는 우수한 예측 결과이다.The forecasting models fit well in 16 diagonal directions from the upper left to the lower right, which is an excellent predictor of 84.2% of the total period.
표 3은 예측 모델의 예측 성능을 정리한 표이다.Table 3 shows the prediction performance of the prediction model.
1994~2012년 기간의 관측값과 예측값의 상관계수는 0.83이고 평균 제곱근 편차는 0.55의 높은 예측 성능을 보이고 있다.The correlation coefficient between observed and predicted values for the period 1994 to 2012 is 0.83 and the mean square root deviation is 0.55.
또한, 표 2를 이용하여 구한 게러티 스킬 지수(Gerrity-skill score)는 0.80(예측과 관측값이 모두 일치할 때 1값을 가짐)을 가져 예측이 잘 되었음을 보여주고 있다.In addition, the Gerrity-skill score obtained from Table 2 is 0.80 (it has a value of 1 when both predictions and observations coincide), indicating that the prediction is well performed.
물리과정 분석부(50)에서는 구성된 통계 모델의 선행인자가 물리적으로 장마 강수와 가지는 인과 관계를 명확히 한다.The physical process analysis unit (50) clarifies the cause and effect of the preceding factors of the statistical model physically having rainy season precipitation.
도 5는 북태평양 지수와 여름철 강수 아노말리(도 5a), 봄철 해수면온도 아노말리(도 5b)와 여름철 해수면온도 아노말리(도 5c)가 가지는 회귀 계수를 선으로, 북태평양 지수와 850-hPa 바람이 가지는 회귀 계수는 벡터로 나타낸 것이다.FIG. 5 shows the North Pacific Index and the 850-hPa winds, showing the regression coefficient of the summer precipitation anomalies (Fig. 5a), spring sea surface temperature anomalies (Fig. 5b) and summer sea surface temperature anomalies The regression coefficient is the vector.
도 6은 북대서양 1 지수와 여름철 강수 아노말리(도 6a), 봄철 해수면온도 아노말리(도 6b)와 여름철 해수면온도 아노말리(도 6c)가 가지는 회귀 계수를 선으로, 북대서양 1 지수와 850-hPa 바람이 가지는 회귀 계수를 벡터로 나타낸 것이다.6 is a graph showing the
도 7는 중앙태평양 엘니뇨 지수와 여름철 강수 아노말리(도 7a), 봄철 해수면온도 아노말리(도 7b)와 여름철 해수면온도 아노말리(도 7c)가 가지는 회귀 계수를 선으로, 중앙태평양 엘니뇨 지수와 850-hPa 바람이 가지는 회귀 계수를 벡터로 나타낸 것이다.FIG. 7 shows the regression coefficients of the central Pacific El Niño and summer precipitation anomalies (FIG. 7A), spring sea level temperature anomalies (FIG. 7B) and summer sea level temperature anomalies (FIG. 7C) -hPa The regression coefficient of the wind is expressed as a vector.
구체적으로, 도 5는 북태평양 해수면온도가 장마 강수에 미치는 영향을 알아보기 위하여 북태평양 지수(160°- 210°E, 20°- 35°N, 4.11~4.30)와 장마기간 강수 아노말리(도 5a), 봄철 해수면 온도 아노말리(도 5b), 장마기간 해수면 온도 아노말리(도 5c)의 회귀 계수 분포(선)와 850-hPa 바람장 아노말리와의 회귀 계수 분포(벡터)를 나타낸 것이다.Specifically, Figure 5 shows the North Pacific (160 ° -210 ° E, 20 ° - 35 ° N, 4.11 ~ 4.30) and the rainy season precipitation anomaly (Figure 5a) (A line) of the sea surface temperature anomalies in spring (Fig. 5b) and the sea surface temperature anomalies (Fig. 5c) in the rainy season and the distribution of the regression coefficients (vectors) of the 850-hPa wind field anomalies.
봄철 태평양에 발생한 양의 해수면 온도 아노말리는 점차 북쪽으로 이동하며 북위 40도 주변으로 남북으로 온도가 급격하게 변하는 해수면 온도 전선을 형성한다.The Pacific Ocean's sheer sea-level temperature Anomalies gradually move northward, forming a sea-surface temperature line with a sudden temperature change from north to south around 40 degrees north.
해수면 온도 전선은 대기 경압성을 강화시키며 대기 하층부터 대기 상층까지 서풍 아노말리를 강화한다. 서풍 아노말리의 강화는 다시 해수면 온도 전선 주변의 온도 경도를 강화시켜 대기와 해양의 양의 피드백 관계를 만들게 된다.The sea surface temperature wire enhances atmospheric pressure and strengthens the westerly anomalies from the atmospheric to the atmospheric upper layers. The strengthening of the westerly anomalies again strengthens the temperature hardness around the sea surface temperature wire to create a feedback relationship between the atmosphere and the ocean.
이러한 과정을 통해 여름철까지 유지된 북태평양 북위 40도 주변의 서풍 아노말리(도 5c)는 북태평양 고기압이 북쪽으로 확장되기 쉬운 환경을 만듦으로써 일본 남동쪽에 고기압성 아노말리를 형성하고, 한반도 남쪽으로 유입되는 수증기양을 증가시켜 양의 강수 아노말리를 형성한다(도 5a).Through this process, the westerly anomalies (Fig. 5c) around 40 degrees north of the North Pacific maintained until summer, forming an anomaly in the south-eastern part of Japan by creating an environment in which the North Pacific high pressure is extended to the north, The amount of water vapor is increased to form a positive precipitation anomaly (Fig. 5A).
도 6는 북대서양의 해수면 온도 패턴이 장마에 미치는 영향을 알아보기 위하여 북대서양 1 지수와 장마기간 강수 아노말리(도 6a), 봄철 해수면 온도 아노말리(도 6b), 장마기간 해수면 온도 아노말리(도 6c)의 회귀 계수 분포(선)와 850-hPa 바람장 아노말리와의 회귀 계수 분포(벡터)를 나타낸 것이다.Figure 6 shows the
도 6b에 나타나는 북대서양 진동 패턴은 대기 상층 순환장에 영향을 주게 되고 이 영향은 파동의 형태로 동아시아 지역으로 전파되며 여름철까지 유지된다(도 6c). The North Atlantic vibration pattern shown in FIG. 6b affects the upper atmosphere circulation field, and this influence propagates in the form of waves to the East Asian region and is maintained until summer (FIG. 6C).
이때 북위 60도와 북위 30도 두 위도에서 전파된다. 이렇게 전파된 파동은 일본 남쪽에 강한 고기압성 아노말리를 형성하고 한반도 남쪽으로 다량의 수증기를 유입시켜 장마 강수를 증가시킨다(도 6a).At this time, 60 degrees north latitude and 30 degrees north latitude spread. This propagated wave forms a strong anomaly in the south of Japan and inflows a large amount of water vapor to the south of the peninsula to increase rainfall precipitation (Fig. 6a).
도 7는 열대 태평양 해수면 온도 패턴이 장마에 미치는 영향을 알아보기 위하여 중앙태평양 엘니뇨 지수와 장마기간 강수 아노말리(도 7a), 봄철 해수면 온도 아노말리(도 7b), 장마기간 해수면 온도 아노말리(도 7c)의 회귀 계수 분포(선)와 850-hPa 바람장 아노말리와의 회귀 계수 분포(벡터)를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the effect of the tropical Pacific sea level temperature pattern on the rainy season in order to investigate the effects of the central Pacific El Niño and the rainy season precipitation anomalies (Figure 7a), spring sea level anomalies (Figure 7b) 7c) and the regression coefficient distribution (vector) of 850-hPa wind field anomalies.
이때 중앙태평양 엘니뇨 지수의 계수가 음의 값을 갖고 예측 모델에서 중앙태평양 엘니뇨 지수가 예측에 미치는 직접적인 영향을 고려하기 위하여 도 7에 사용된 열대 엘니뇨 지수는 -1을 곱하여 사용하였다.At this time, the coefficient of the Central Pacific El Niño Index is negative, and the Tropical El Niño Index used in Figure 7 is multiplied by -1 to take into account the direct effect of the Central Pacific El Niño Index on forecasting.
도 7b에 나타난 봄철 라니냐 패턴은 열대 태평양 지역에 음의 해수면 온도 아노말리와 동풍 아노말리를 가지는 특징이 있다.The spring La Niña pattern shown in Figure 7b is characterized by a negative sea surface temperature anomalies and a dystrophic anomaly in the tropical Pacific region.
동풍 아노말리는 북서태평양 지역의 저기압성 순환을 강화하며 강수 아노말리를 증가시킨다. 강수 아노말리의 증가는 잠열 방출을 통해 북서태평양 지역 저기압성 순환을 다시 강화하는 양의 피드백 관계를 형성하며 여름철까지 저기압성 순환을 유지한다(도 7c).Dongfeng Anomal strengthens the cyclone circulation in the northwest Pacific region and increases precipitation anomalies. The increase in precipitation anomalies creates a positive feedback relationship that re-strengthens the cyclone circulation in the northwest Pacific region through latent heat release and maintains a cyclonic circulation until summer (Fig. 7c).
북서태평양의 저기압성 아노말리의 영향은 북동방향으로 전파되어 태평양-일본 원격상관(Pacific-Japan teleconnection)을 통해 일본 남동쪽에 고기압성 아노말리를 형성하고 한반도 남쪽으로 유입되는 수증기 양을 증가시킨다(도 7a).The impact of the low-pressure anomalies in the northwest Pacific is propagated northeastward to form the hypertonic anomalies in the southeastern part of Japan via Pacific-Japan teleconnection and increase the amount of water entering south of the peninsula (Fig. 7a ).
이와 같은 본 발명에 따른 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템 및 방법은 장마 강수의 경년 변동성에 영향을 주는 물리 현상에 초점을 두고 이와 연관되어 있는 경계 강제력인 봄철 해수면 온도를 사용하여 강수를 예측하여 장마기간 강수를 예측하는 것이다.The system and method for predicting the rainy season precipitation in accordance with the present invention focuses on physical phenomena affecting interannual variability of rainy season precipitation and predicts precipitation using the seasonal spring forcing temperature, It predicts precipitation.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.It is therefore to be understood that the specified embodiments are to be considered in an illustrative rather than a restrictive sense and that the scope of the invention is indicated by the appended claims rather than by the foregoing description and that all such differences falling within the scope of equivalents are intended to be embraced therein It should be interpreted.
10. 지역 선정부 20. 연관인자 데이터베이스화부
30. 선행인자 결정부 40. 예측 모델 구성부
50. 물리과정 분석부10.
30. Precedence
50. Physical Process Analysis Department
Claims (9)
상기 지역 선정부에서 선정된 장마 강수와 연관된 지역을 이용하여 연관인자를 정의하고 데이터베이스화하는 연관인자 데이터베이스화부;
상기 정의된 연관인자를 전방 단계별 회귀방법과 교차검정하여 예측율이 높은 선행인자 조합을 찾는 선행인자 결정부;
상기 선행인자 결정부에서 결정된 선행인자를 이용하여 다중회귀 예측 모델을 구성하는 예측 모델 구성부;
각 선행인자가 장마 강수에 미치는 물리적 과정을 분석하는 물리과정 분석부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.Regional prefectural governments selecting regions with correlation coefficient with rainy season index;
An association factor database unit for defining and databaseing association factors using an area associated with rainfall precipitation selected by the regional selection unit;
A preceding factor determiner for finding a combination of preceding factors having a high predictive value by cross-testing the association factor defined above with a forward stepwise regression method;
A prediction model constructing unit for constructing a multiple regression prediction model using the preceding factors determined by the preceding factor determiner;
And a physical process analysis unit for analyzing the physical process of each preceding factor on rainy season precipitation.
경계 강제력이 되는 해수면 온도가 장마 지수와 갖는 상관계수를 기준으로 지역을 선정하며 선정 기간은 봄철 기간인 3 ~ 5월로 한정하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.The apparatus according to claim 1,
The region is selected based on the correlation coefficients of sea surface temperature, which is the boundary forcing, with the rainy season index. The selected period is limited to March to May, which is the spring season.
연관인자를 연관지역 평균을 하여 정의하며 예측 모델의 안정성 및 자료가 갖는 오차를 줄이기 위해 20~60일 평균하여 사용하고 각 인자를 평균과 표준편차를 이용하여 정규화하여 데이터베이스화하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.2. The apparatus according to claim 1,
The correlation factors are defined as the average of the correlated regions, and are used as averages for 20 to 60 days to reduce the stability of the prediction model and the error of the data. Normalization is performed using the mean and the standard deviation, Physical Statistical Prediction System for Precipitation.
예측의 대상이 되는 장마지수의 정의를, 6월 15~7월 31일 기간의 한반도 관측값 평균으로 하며 태풍이 영향을 준 날짜의 값은 평균에서 제외하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.[2] The method of claim 1,
The definition of rainy season index, which is the subject of the forecast, is defined as the mean value of observations on the Korean peninsula during the period from June 15 to July 31, and the value of the date when the typhoon influenced is excluded from the mean. system.
북위 40°~45°의 태평양의 해수면 온도 전선이 대기의 경압성을 강화하고 동풍과 전선의 양의 피드백에 의해 여름철까지 전선이 유지되며 장마 강수에 영향을 주는 북태평양 발달 물리과정과,
북대서양 진동의 영향이 대기 상층에서 파동 전파를 통해 장마 강수에 영향을 주는 북대서양 물리과정과,
엘니뇨와 라니냐에 의한 북서태평양 지역의 강수 현상이 저기압성 순환과 양의 피드백을 통해 유지되며 장마 강수에 영향을 주는 중앙태평양 물리과정을 분석하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.[2] The method of claim 1, wherein the physical process analyzing unit analyzes physical processes of each preceding factor on rainy season precipitation,
The North Pacific developmental physics course, which strengthens the atmospheric pressure of the Pacific Ocean at latitudes 40 ° to 45 ° N and strengthens the atmospheric pressure and maintains the line until summer due to the feedback of the amount of wind and wind,
The North Atlantic physics process, which affects rainy season precipitation through wave propagation in the upper atmosphere,
A physical statistical prediction system for rainy season precipitation characterized by precipitation phenomena in the Northwest Pacific region due to El Niño and La Niña, which is maintained through cyclonic cycling and positive feedback and analyzes the central Pacific physical processes affecting rainfall precipitation.
북태평양 발달 지수(A), 북대서양 1 지수(B), 중앙 태평양 엘니뇨 지수(C)의 세 가지 선행인자가 갖는 물리과정이 공통적으로 일본 남동쪽에 고기압성 아노말리 형성과 함께 한반도 남쪽으로 유입되는 수증기량을 증가시켜 장마강수에 영향을 주는 과정을 분석하는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템.6. The method according to claim 5, wherein the physical process analyzing unit analyzes physical processes of each preceding factor on rainy season precipitation,
The physical processes of the three predecessors of the North Pacific Development Index (A), the North Atlantic 1 Index (B), and the Central Pacific El Niño Index (C) are common to the southwest of Japan with the formation of hyperbaric anomalies, And analyzing the processes affecting the rainy season precipitation.
각 연관인자에 교차검정을 적용하여 예측값을 산출하는 제 1 단계;
제 1 단계에서 산출된 예측값과 관측값의 상관계수가 높은 선행인자를 선정하는 제 2 단계;
제 2 단계에서 선정된 인자와 장마 지수와의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 큰 값을 갖는지 검증하는 제 3 단계;
결정된 선행인자들과 제 3 단계의 검증 단계에 있는 인자와의 분산팽창계수가 2보다 작은 값을 갖는지 검증하는 제 4 단계;
결정된 선행인자와 제 4 단계의 검증 단계에 있는 인자와 각각의 상관계수가 10% 유의수준 임계치보다 작은 값을 갖는지 검증하는 제 5 단계;를 포함하여 선행인자를 결정하고,
상기 제 1 단계 내지 제 5 단계는 장마 강수의 물리 통계 예측 시스템의, 정의된 연관인자를 전방 단계별 회귀방법과 교차검정하여 예측율이 높은 선행인자 조합을 찾는 선행인자 결정부에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 방법.In order to determine the leading factor for predicting physical statistics of rainy season precipitation,
A first step of calculating a predicted value by applying an intersection test to each association factor;
A second step of selecting a preceding factor having a high correlation coefficient between the predicted value and the observed value calculated in the first step;
A third step of verifying whether the correlation coefficient between the factor selected in the second step and the rainy season index has a value greater than the 10% significance level threshold;
A fourth step of verifying whether the coefficient of dispersion expansion of the determined preceding factors and the factor in the verification step of the third step has a value smaller than 2;
And a fifth step of verifying whether the correlation coefficients of the determined preceding factors and the factors in the verification step of the fourth step have a value smaller than the 10% significance level threshold,
Wherein the first to fifth steps are performed by a preceding factor determiner for finding a combination of preceding factors having a high predictive value by cross-testing a defined correlation factor of a physical statistical prediction system of rainy season precipitation with a forward stepwise regression method. A Method of Physical Statistical Prediction of Precipitation.
북태평양 발달 지수(A)는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~210°E, 20°~35°N)을 수행한 후, 첫 번째 기간(4.11~4.30)에서 두 번째 기간(3.22~4.10)을 빼는 과정을 수행한 것이고,
북대서양 1 지수(B)는 해수면온도 아노말리의 첫 번째 공간 평균(40°~15°W, 55°~60°N)에서 두 번째 공간 평균(80°~40°W, 30°~45°N)을 빼는 과정을 수행한 후, 시간 평균(4.6~4.25)을 수행한 것이고,
중앙 태평양 엘니뇨 지수(C)는 해수면온도 아노말리의 공간 평균(160°~140°W, 15°S~10°N)을 수행한 후, 시간 평균(4.1~4.20)을 수행한 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 방법.8. The method of claim 7,
The North Pacific Development Index (A) is the average of the sea surface temperature anomalies (160 ° to 210 ° E, 20 ° to 35 ° N), followed by the first period (4.11 to 4.30) ) Is subtracted,
The North Atlantic 1 index (B) measures the second spatial mean (80 ° to 40 ° W, 30 ° to 45 ° N) in the first spatial mean of the sea surface temperature anomalies (40 ° to 15 ° W, 55 ° to 60 ° N) ) Is subtracted, and the time average (4.6 ~ 4.25) is performed.
The Central Pacific El Niño Index (C) is characterized by the time average (4.1 to 4.20) after performing the spatial mean (160 ° to 140 ° W, 15 ° S to 10 ° N) of sea surface temperature anomalies A Method of Physical Statistical Prediction of Rainfall Precipitation.
결정된 선행인자로 구상한 다중회귀 모형 식은, 장마 강수 = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136인 것을 특징으로 하는 장마 강수의 물리 통계 예측 방법.The method according to claim 7, wherein the determined preceding factors are the North Pacific Development Index (A), the North Atlantic 1 Index (B), the Central Pacific El Niño Index (C)
The multiple regression model conceived as the determinant preceding factor is characterized by rainfall precipitation = 0.458A - 0.413B - 0.396C + 0.0136.
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