KR102218179B1 - System and method for emulating radiative transfer parameterization of korea local analysis and prediction system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기상청의 초단기 예보 모델(Korea Local Analysis and Prediction System, KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for emulating the radiative physics parameterization technique of the Korea Local Analysis and Prediction System (KLAPS) of the Korea Meteorological Administration.
더욱 상세하게는 초단기 예보 모델의 데이터 셋에 포함된 연직 기압, 연직 온도 등의 복사 물리 정보와, 이에 따라 모수화 된 연직 가열률, 열 복사량 등의 복사 물리 정보를 이용하여 에뮬레이션 시스템의 인공 신경망을 구축하고, 수치예보를 위한 복사 물리 정보 입력 시 모수화 된 복사 물리 정보를 출력하며, 연산 속도와 출력된 복사 물리 정보의 정확도를 향상한 에뮬레이션 시스템 및 방법에 관한 것이다.In more detail, the artificial neural network of the emulation system is constructed using radiative physical information such as vertical air pressure and vertical temperature included in the data set of the ultra-short-term forecast model, and radiative physical information such as the vertical heating rate and heat radiation parameterized accordingly. And, the present invention relates to an emulation system and method that outputs parameterized copy physics information when inputting copy physics information for numerical forecasting, and improves computation speed and accuracy of the output copy physics information.
수치예보는 대기 현상의 역학 및 물리적 원리에 대한 지배 방정식들을 연속적으로 수치 적분함으로써, 현재의 대기 상태를 분석하고 미래의 대기 상태를 정량적으로 예측하는 일련의 과정이다.Numerical forecasting is a series of processes that analyze current atmospheric conditions and quantitatively predict future atmospheric conditions by continuously numerically integrating governing equations for the dynamics and physical principles of atmospheric phenomena.
수치예보 모델은 수치예보를 실현하기 위한 것으로써, 지구의 기상 시스템을 대기의 상태와 운동을 지배하는 역학 및 물리 방정식을 사용해 기상학적으로 모델링 한 것이다.The numerical forecast model is for realizing the numerical forecast, which is a meteorological modeling of the Earth's meteorological system using the dynamics and physical equations governing the state and motion of the atmosphere.
기상 시스템은 시간 및 공간적으로 연속체이기 때문에, 기상 시스템을 수학적으로 직접 계산하는 것은 많은 자원을 요구한다. 따라서, 수치예보 모델은 지구를 격자로 나누어, 격자점 마다 대기의 상태와 운동에 대한 방정식을 계산하도록 구성할 수 있다.Since the meteorological system is a continuum in time and space, calculating the meteorological system mathematically directly requires a lot of resources. Therefore, the numerical forecast model can be configured to divide the earth into a grid and calculate an equation for the state and motion of the atmosphere at each grid point.
이때 사용하는 수평 해상도는 수평 방향으로 격자점 사이의 거리로 정의할 수 있으며, 수평 해상도는 수백 m 내지 수백 km 일 수 있다. 그리고 연직 해상도는 연직 방향으로 격자점 사이의 공간을 하나의 층으로 보아, 층의 개수에 따라 정의할 수 있다.The horizontal resolution used at this time may be defined as the distance between grid points in the horizontal direction, and the horizontal resolution may be hundreds of m to hundreds of km. In addition, the vertical resolution can be defined according to the number of layers by viewing the space between the grid points in the vertical direction as one layer.
수치예보 모델은 운영 목적 및 운영 범위에 따라 다양한 종류로 구분할 수 있다.Numerical forecast models can be classified into various types according to the purpose of operation and the scope of operation.
예를 들어, 전 지구 중기 예측을 위한 전 지구 모델(Global Data Assimilation and Prediction System, GDAPS), 한반도 단기 예측을 위한 국지예보 모델(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS), 한반도 초단기 예측을 위한 초단기 예보 모델(Korea Local Analysis and Prediction System, KLAPS), 전 지구 해상 파고 예측을 위한 파고 모델(Global Wave Watch-3, GWW3), 아시아 폭풍 해일 예측을 위한 폭풍 해일 모델(Regional Tide/Storm Surge Model, RTSM), 황사 수송 예측을 위한 황사 모델(Asian Dust Aerosol Model 2, ADAM2) 등의 수치예보 모델을 현업으로 운영하고 있다.For example, Global Data Assimilation and Prediction System (GDAPS) for global mid-term prediction, Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) for short-term prediction of the Korean Peninsula, and ultra-short forecast for ultra-short prediction of the Korean Peninsula. Model (Korea Local Analysis and Prediction System, KLAPS), wave height model for global ocean wave height prediction (Global Wave Watch-3, GWW3), regional tide/Storm Surge Model (RTSM) for Asian storm tsunami prediction , And is operating numerical forecasting models such as the Asian Dust Aerosol Model 2 (ADAM2) for predicting the transport of yellow dust.
이중 초단기 예보 모델(KLAPS)은 한반도 영역을 대상으로 3차원 예측 자료를 생산하며, 5 km의 수평 해상도와 40 층의 연직 층수를 가진다. 그리고 초단기 예보 모델(KLAPS)의 일일 운영횟수는 144 회이며, 예측 시간은 12 시간이 된다.Among them, KLAPS produces 3D prediction data for the Korean peninsula, and has a horizontal resolution of 5 km and a vertical number of 40 stories. In addition, the number of daily operations of the very short-term forecast model (KLAPS) is 144 times, and the forecasting time is 12 hours.
초단기 예보 모델(KLAPS)의 일일 운영횟수는 많기 때문에, 기상 예측의 정확도를 유지하면서 수치예보 모델을 고속으로 계산할 필요가 있다. 그리고 기상 악화에 따른 사회 및 경제 손실을 방지하기 위해, 고속 수치예보 모델의 필요성이 지속적으로 제기되고 있다.Since the number of daily operations of the very short-term forecast model (KLAPS) is large, it is necessary to calculate the numerical forecast model at high speed while maintaining the accuracy of the weather forecast. And in order to prevent social and economic losses due to bad weather, the need for a high-speed numerical forecast model is constantly being raised.
수치예보 모델에서 가장 많은 계산량을 차지하는 것은, 태양과 지구 사이의 에너지 전달 과정을 기술하는 복사 물리 과정이다.It is the radiative physics process that describes the energy transfer process between the sun and the earth that accounts for the largest amount of computation in the numerical forecast model.
복사에 의한 열 전달을 포함하는 과정은 예를 들어, 서로 다른 표면(지표, 구름 등)과 대기의 구성 요소(오존, 수증기 등)에 의한 파장 별 복사 에너지의 방출, 흡수, 반사 등 일 수 있다. 이 과정들을 모수화 하는 작업은 매우 복잡하며, 계산 시간도 많이 소요된다.The process including heat transfer by radiation may be, for example, emission, absorption, reflection, etc. of radiant energy for each wavelength by different surfaces (grounds, clouds, etc.) and components of the atmosphere (ozone, water vapor, etc.) . Parameterizing these processes is very complex and requires a lot of computation time.
그리고 초단기 예보 모델(KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법(Rapid Radiative Transfer Model for GCM(general circulation model) Korea, RRTMG-K)을 운영하기 위한 컴퓨팅 자원은 한정되어 있기 때문에, 하드웨어의 성능 개선에만 의존하여 수치예보 모델의 연산 속도를 향상하는 것은 한계가 있다.In addition, since computing resources for operating the Rapid Radiative Transfer Model for GCM (general circulation model Korea, RRTMG-K) of KLAPS are limited, the numerical value depends only on the performance improvement of the hardware. There is a limit to improving the computational speed of the forecast model.
따라서 초단기 예보 모델(KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)을 에뮬레이션 하면서, 연산 속도를 향상시키고 수치예보의 정확도를 유지하는 시스템 및 방법 등이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a system and method that improves the computational speed and maintains the accuracy of numerical forecasting while emulating the radiative physics parameterization technique (RRTMG-K) of the very short-term forecast model (KLAPS).
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초단기 예보 모델(KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)을 에뮬레이션 하는 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to solve the above problems, and to provide a system and method for emulating a radiation physics parameterization technique (RRTMG-K) of an ultra-short forecast model (KLAPS).
그리고 초단기 예보 모델(KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)의 에뮬레이션 속도를 향상하고, 수치예보의 정확도를 유지하는 에뮬레이션 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.In addition, it is to provide an emulation system and method that improves the emulation speed of the radiative physics parameterization technique (RRTMG-K) of the very short-term forecast model (KLAPS) and maintains the accuracy of the numerical forecast.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 초단기 예보 모델(KLAPS)의 수치예보 데이터 셋을 입력 받고, 상기 수치예보 데이터 셋에서 행 별로 독립 기상 요소 정보를 추출하여 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 가공하고, 종속 기상 요소 정보를 추출하여 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 가공하는 사전 학습 데이터 분류 모듈과; 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT), 가중치 데이터, 편향 데이터, 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 각각 하나 이상 저장하는 메모리를 포함하는 저장 모듈과; 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 가중치 데이터, 상기 편향 데이터가 맵핑 된 후, 상기 종속 기상 요소 정보를 포함한 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 신경망 모듈과; 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 가중치 데이터와 상기 편향 데이터를 갱신하여 상기 저장 모듈에 저장하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 제어 모듈이, 상기 신경망 모듈에 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 가중치 데이터, 상기 편향 데이터를 맵핑 하여 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하게 하고, 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 가중치 데이터와 상기 편향 데이터를 갱신하여 상기 저장 모듈에 저장하는 작업을 제 1 연산 시간 동안 반복하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention receives a numerical forecast data set of an ultra-short forecast model (KLAPS), extracts independent meteorological element information for each row from the numerical forecast data set, and processes the pre-input data (PREV_IN). And a pre-learning data classification module for extracting dependent meteorological element information and processing reference output data COMP_OUT; A storage module including a memory for storing at least one of the pre-input data PREV_IN, the reference output data COMP_OUT, weight data, bias data, and pre-output data PREV_OUT, respectively; A neural network module for calculating the pre-output data PREV_OUT including the dependent meteorological element information after the pre-input data PREV_IN, the weight data, and the bias data are mapped; And a control module for comparing the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, and then updating the weight data and the bias data and storing them in the storage module, wherein the control module comprises: the neural network module The pre-input data (PREV_IN), the weight data, and the bias data are mapped to calculate the pre-output data (PREV_OUT), and the pre-output data (PREV_OUT) and the reference output data (COMP_OUT) are compared. And updating the weight data and the bias data and storing them in the storage module for a first operation time.
본 발명의 다른 실시 예는, (S1) 사전 학습 데이터 분류 모듈이 초단기 예보 모델(KLAPS)의 수치예보 데이터 셋을 입력 받는 단계와; (S2) 상기 사전 학습 데이터 분류 모듈이 상기 수치예보 데이터 셋에서, N 개의 독립 기상 요소 정보를 추출하여 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 가공하고, M 개의 종속 기상 요소 정보를 추출하여 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 가공하여, 저장 모듈로 전달하는 단계와; (S3) 상기 저장 모듈이 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 저장하는 단계와; (S4) 상기 저장 모듈이 제 1 가중치 데이터와 제 1 편향 데이터, 제 2 가중치 데이터와 제 2 편향 데이터를 무작위로 설정하여 저장하는 단계와; (S5) 제어 모듈이 제 1 연산 시간을 설정하는 단계와; (S6) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를, 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와; (S7) 상기 제어 모듈이 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와; (S8) 상기 신경망 모듈이 다음 수학식 1에 따라 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 단계와;Another embodiment of the present invention includes the steps of: (S1) receiving, by a pre-training data classification module, a numerical forecast data set of an ultra-short-term forecast model (KLAPS); (S2) The pre-learning data classification module extracts N independent meteorological element information from the numerical forecast data set to process the pre-input data (PREV_IN), and extracts M dependent meteorological element information to obtain reference output data (COMP_OUT). ) Processing, and transferring it to a storage module; (S3) storing, by the storage module, the pre-input data PREV_IN and the reference output data COMP_OUT; (S4) storing, by the storage module, randomly setting and storing first weight data, first bias data, second weight data, and second bias data; (S5) setting, by the control module, a first operation time; (S6) the control module mapping the first weight data and the first bias data, the second weight data and the second bias data to a neural network module; (S7) mapping the pre-input data (PREV_IN) to the neural network module by the control module; (S8) calculating, by the neural network module, pre-output data PREV_OUT according to
[수학식 1] [Equation 1]
( : 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN) / : 상기 제 1 가중치 데이터 / : 상기 제 1 편향 데이터 / : 상기 제 2 가중치 데이터 / : 상기 제 2 편향 데이터 / : 활성화 함수 / : 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT) )( : The above pre-input data (PREV_IN) / : The first weight data / : The first bias data / : The second weight data / : The second bias data / : Activation function / : The pre-output data (PREV_OUT))
(S9) 상기 제어 모듈이 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를 갱신하는 단계와; (S10) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 연산 시간에 도달했는지 판단한 후, 상기 제 1 연산 시간에 도달했으면 종료하고, 상기 제 1 연산 시간에 도달하지 않았으면 상기 (S6) 내지 (S9) 단계를 반복하여 실행하는 단계를 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법을 제공한다.(S9) After the control module compares the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, the first weight data and the first bias data, the second weight data and the second bias data Updating to; (S10) After determining whether the control module has reached the first operation time, it ends if the first operation time has been reached, and repeats steps (S6) to (S9) if the first operation time has not been reached. It provides a method for emulation of radiative physics parameterization comprising the steps of executing the method.
본 발명에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템 및 방법은, 기상청의 초단기 예보 모델(KLAPS)의 수치예보 데이터 셋을 입력 받아, 독립 기상 요소 정보와 종속 기상 요소 정보를 각각 추출하여 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 가공하고, 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 가중치 데이터, 편향 데이터를 인공 신경망에 맵핑 한 후 산출한 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 참조 출력 데이터(COMP_OUT)와 비교하여 가중치 데이터와 편향 데이터를 갱신할 수 있다. The radiative physical parameterization emulation system and method according to the present invention receives a numerical forecast data set of an ultra-short-term forecast model (KLAPS) of the Meteorological Administration, extracts independent meteorological element information and dependent meteorological element information, respectively, and provides pre-input data (PREV_IN) and The reference output data (COMP_OUT) is processed, and the pre-output data (PREV_OUT) calculated after mapping the pre-input data (PREV_IN), the weight data, and the bias data to the artificial neural network is compared with the reference output data (COMP_OUT), The bias data can be updated.
또한, 이와 같은 작업을 설정한 연산 시간 동안 반복 실행하여 가중치 데이터와 편향 데이터의 정확도를 향상할 수 있기 때문에, 초단기 예보 모델(KLAPS)의 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)과 높은 유사도를 갖는 수치예보 결과를 산출할 수 있고, 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)의 복잡한 방정식을 직접 계산할 필요가 없어 연산 속도를 증가시킬 수 있다.In addition, since the accuracy of weight data and bias data can be improved by repeatedly executing such a task for a set operation time, a numerical value having a high degree of similarity to the copy physics parameterization technique (RRTMG-K) of the ultra-short forecast model (KLAPS). Forecast results can be calculated, and the computational speed can be increased by eliminating the need to directly calculate the complex equations of the radiative physics parameterization technique (RRTMG-K).
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 간략하게 나타낸 블록도이고, 도 1b는 수치예보 데이터 셋을 간략하게 나타낸 도면이며, 도 1c는 신경망 모듈을 간략하게 나타낸 도면이다.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법에서 신경망을 구축하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이고, 도 2b는 신경망을 강화하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이며, 도 2c는 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이다.
도 3a와 도 3b는 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 장파 복사 가열률과 단파 복사 가열률을 각각 나타낸 그래프이다.
도 4a 내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5f는 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 장파 복사량과 단파 복사량을 각각 나타낸 그래프이다.
도 6은 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 연산 속도와 유사도(결정계수) 를 비교한 표이다.FIG. 1A is a block diagram schematically illustrating a radiation physics parametric emulation system according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a schematic diagram of a numerical forecast data set, and FIG. 1C is a schematic diagram of a neural network module.
FIG. 2A is a flow chart briefly showing the steps of building a neural network in the emulation method for radiative physics parameterization according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a flowchart briefly showing steps for reinforcing a neural network, and FIG. 2C is a radiative physics parameterization It is a flow chart that outlines the steps to emulate the technique.
3A and 3B are graphs showing a long-wave radiation heating rate and a short-wave radiation heating rate, respectively, when using the radiation physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model and the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention. .
4A to 4F and 5A to 5F show the amount of long-wave radiation and the amount of short-wave radiation, respectively, when using the radiation physics parameterization technique of the ultra-short forecast model and when using the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
6 is a table comparing computation speed and similarity (coefficient of determination) when using a radiative physics parameterization technique of an ultra-short forecast model and when using a radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 취지를 벗어나지 않는 한도에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있고, 하나 이상의 실시 예를 가질 수 있다. 그리고 본 발명에서 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등에 기재한 실시 예는, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 예시이며, 본 발명의 권리 범위를 제한하거나 한정하는 것은 아니다.The present invention may be implemented with various changes without departing from the spirit, and may have one or more embodiments. In the present invention, the embodiments described in “specific details for carrying out the invention” and “drawings” are examples for specifically describing the present invention, and do not limit or limit the scope of the present invention.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자가, 본 발명의 “발명을 실시하기 위한 구체적인 내용” 및 “도면” 등으로부터 용이하게 유추할 수 있는 것은, 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석할 수 있다.Therefore, what can be easily inferred by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs, from the "specific details for carrying out the invention" and "drawings" of the present invention, is interpreted as belonging to the scope of the present invention. can do.
또한, 도면에 표시된 각 구성 요소들의 크기와 형태는, 실시 예의 설명을 위해 과장되어 표현한 것 일 수 있으며, 실제로 실시되는 발명의 크기와 형태를 한정하는 것은 아니다.In addition, the size and shape of each component shown in the drawings may be exaggerated for description of the embodiments, and do not limit the size and shape of the invention actually implemented.
본 발명의 명세서에서 사용되는 용어를 특별히 정의하지 않는 이상, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다.Unless a term used in the specification of the present invention is specifically defined, it may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 1a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 간략하게 나타낸 블록도이고, 도 1b는 수치예보 데이터 셋을 간략하게 나타낸 도면이며, 도 1c는 신경망 모듈을 간략하게 나타낸 도면이다.FIG. 1A is a block diagram schematically illustrating a radiation physics parametric emulation system according to an embodiment of the present invention, FIG. 1B is a schematic diagram of a numerical forecast data set, and FIG. 1C is a schematic diagram of a neural network module.
도 1a에 도시한 것과 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템(1)은, 사전 학습 데이터 분류 모듈(100)과 저장 모듈(200), 신경망 모듈(300), 제어 모듈(400)을 포함할 수 있으며, 입력 모듈(500)과 출력 모듈(600)을 더 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1A, the copy physics
본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템(1)은, 서버 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 스마트 폰 등 이진 데이터(binary data)를 읽고 처리할 수 있는 컴퓨팅 장치라면, 어느 것에 한정하지 않고 적용할 수 있다.The copy physical
사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은, 기상청에서 생산하는 초단기 예보 모델(KLAPS)의 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)을 입력 받을 수 있다.The pre-learning
초단기 예보 모델(KLAPS)은, 격자 간격이 5 km, 수평 격자수가 283 x 235 개, 연직 층수는 40층, 중심 위도는 북위 38.0 °(N), 중심 경도는 동경 126.0 °(E) 일 수 있다. 그리고 초단기 예보 모델(KLAPS)의 분석 주기는 1 시간 단위일 수 있다.In the ultra-short-term forecast model (KLAPS), the grid spacing may be 5 km, the number of horizontal grids is 283 x 235, the number of vertical floors is 40, the central latitude may be 38.0 ° (N) north latitude, and the central longitude may be 126.0 ° east longitude (E). . In addition, the analysis period of the very short-term forecast model (KLAPS) may be in units of 1 hour.
사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은 기상자료개방포털 (https://data.kma.go.kr/)의 오픈 API를 이용하여, 컴퓨터 네트워크를 통해 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)을 입력 받을 수 있다,The pre-learning
또는 사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)을 저장한 파일을 직접 입력 받을 수 있다. 이때 파일의 형태는 NetCDF 일 수 있으나, 이 것에 한정하지 않고 다양한 형태의 파일일 수도 있다.Alternatively, the pre-learning
도 1b에 도시한 것과 같이, 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)은 행렬 형태의 테이블 구조를 가질 수 있다.As shown in FIG. 1B, the numerical forecast data set KLAPS_DS may have a table structure in the form of a matrix.
이 때 각각의 행은 특정 격자 단위와 매 시간 단위로 측정한 개별 수치예보 데이터를 나타낼 수 있다. 그리고 각각의 열은 고유 번호가 부여된 연직 층수 별 기압, 온도, 수증기량, 경도, 위도, 지표 알베도, 전천 장파 연직 가열률, 전천 단파 연직 가열률, 대기 상단의 전천 장파 상향 복사량 등의 기상 요소 정보와, 각각의 행에 저장된 수치예보 데이터를 구분하기 위한 일련 번호를 나타낼 수 있다. 이때 기상 요소 정보를 구분하기 위해 고유 번호가 부여될 수 있다.In this case, each row can represent individual numerical forecast data measured in a specific grid unit and every time unit. In addition, for each row, information on meteorological factors such as air pressure, temperature, water vapor amount, longitude, latitude, surface albedo, all-electric long-wave vertical heating rate, all-short-wave vertical heating rate, and all-long-wave upward radiation at the top of the atmosphere, each row is assigned a unique number. And, a serial number for distinguishing the numerical forecast data stored in each row can be indicated. In this case, a unique number may be assigned to distinguish weather element information.
즉, 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)은 특정 격자 별로 매 시간 마다 측정한 기상 요소 정보를 저장한 데이터의 집합일 수 있다. 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서 행과 열이 만나 이루는 셀은, 특정 격자 별로 매 시간 마다 측정한 기상 요소 정보를 나타낼 수 있다.That is, the numerical forecast data set (KLAPS_DS) may be a set of data storing meteorological element information measured every hour for each specific grid. In the numerical forecast data set (KLAPS_DS), a cell formed by meeting a row and a column may indicate meteorological element information measured every hour for each specific grid.
사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서 사전 학습 데이터를 추출할 수 있다.The pre-learning
사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은 기상 요소 정보 중 사용자가 선택한 독립 기상 요소 정보(IW) 들을 추출하여, 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)으로 가공할 수 있다.The pre-learning
사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)은 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서, 독립 기상 요소 정보(IW)에 해당하는 열을 선택하여 구성한 서브 셋일 수 있다. 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)은 하나 이상의 행으로 이루어질 수 있으며, 각각의 행은 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 나타낼 수 있다. 이에 따라 사전 입력 데이터(PREV_IN)는 독립 기상 요소 정보(IW)를 포함한 형태로 가공될 수 있다.The pre-input data set PREV_IN_DS may be a subset configured by selecting a column corresponding to the independent meteorological element information IW from the numerical forecast data set KLAPS_DS. The dictionary input data set PREV_IN_DS may include one or more rows, and each row may represent the dictionary input data PREV_IN. Accordingly, the pre-input data PREV_IN may be processed in a form including independent meteorological element information IW.
사전 학습 데이터 분류 모듈(100)은 기상 요소 정보 중 사용자가 선택한 종속 기상 요소 정보(DW) 들을 추출하여, 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)으로 가공할 수 있다.The pre-learning
참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)은 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서, 종속 기상 요소 정보(DW)에 해당하는 열을 선택하여 구성한 서브 셋일 수 있다. 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)은 하나 이상의 행으로 이루어질 수 있으며, 각각의 행은 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 나타낼 수 있다. 이에 따라 참조 출력 데이터(COMP_OUT)는 종속 기상 요소 정보(DW)를 포함한 형태로 가공될 수 있다.The reference output data set COMP_OUT_DS may be a subset configured by selecting a column corresponding to the dependent meteorological element information DW from the numerical forecast data set KLAPS_DS. The reference output data set COMP_OUT_DS may include one or more rows, and each row may represent the reference output data COMP_OUT. Accordingly, the reference output data COMP_OUT may be processed in a form including dependent meteorological element information DW.
독립 기상 요소 정보(IW)는 예를 들어, 다음 표 1과 같이 322 개의 기상 요소를 포함 할 수 있다.The independent meteorological element information (IW) may include 322 meteorological elements, for example, as shown in Table 1 below.
종속 기상 요소 정보(DW)는 예를 들어, 다음 표 2와 같이 90 개의 기상 요소를 포함 할 수 있다.The dependent meteorological element information DW may include 90 meteorological elements, for example, as shown in Table 2 below.
저장 모듈(200)은 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)과 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)을 저장할 수 있다.The
그리고 저장 모듈(200)은 하나 이상의 가중치 데이터와 하나 이상의 편향 데이터를 저장할 수 있다. 가중치 데이터는 하나 이상의 제 1 가중치 데이터(W1ji)와, 하나 이상의 제 2 가중치 데이터(W2qj)로 구분할 수 있다. 편향 데이터는 하나 이상의 제 1 편향 데이터(B1j)와, 하나 이상의 제 2 편향 데이터(B2q)로 구분할 수 있다. 가중치 데이터와 편향 데이터는 초기에 무작위로 설정될 수 있다.In addition, the
또한 저장 모듈(200)은 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 예보 입력 데이터(CAST_IN), 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 저장할 수 있다. 저장 모듈(200)은 이들을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다.In addition, the
신경망 모듈(300)은 입력층(310)과 출력층(320), 하나 이상의 은닉층(330)을 포함할 수 있다.The
도 1c에서는 유닛을 원 형태로 표시하였으며, 도시한 것과 같이 입력층(310)은 하나 이상의 유닛을 포함할 수 있고, 예를 들어 N 개의 유닛을 포함할 수 있다. 이때 N 개의 유닛은 독립 기상 요소 정보(IW)의 개수와 동일할 수 있고, 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 예보 입력 데이터(CAST_IN)는 각각 N 개의 독립 기상 요소 정보(IW)를 포함할 수 있다.In FIG. 1C, the units are shown in a circle shape, and as shown, the
출력층(320)은 하나 이상의 유닛을 포함할 수 있고, 예를 들어 M 개의 유닛을 포함할 수 있다. 이때 M 개의 유닛은 종속 기상 요소 정보(DW)의 개수와 동일할 수 있고, 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 참조 출력 데이터(COMP_OUT), 예보 출력 데이터(CAST_OUT)는 각각 M 개의 종속 기상 요소 정보(DW)를 포함할 수 있다.The
은닉층(330)은 하나 이상의 유닛을 포함할 수 있고, 예를 들어 K 개의 유닛을 포함할 수 있으며, 은닉층(330)은 H 개만큼 구비할 수 있다.The
입력층(310)의 N 개의 유닛과 은닉층(330)의 K 개의 유닛 사이에는 관계선이 형성될 수 있다. 또한 은닉층(330)의 K 개의 유닛과 출력층(320)의 M 개의 유닛 사이에는 관계선이 형성될 수 있다.A relationship line may be formed between the N units of the
저장 모듈은(200)은, 제 1 가중치 데이터(W1ji)를 입력층(310)의 유닛과 은닉층(330)의 유닛 사이의 관계선 수인, N x K 개 만큼 구비할 수 있고, 제 1 편향 데이터(B1j)를 은닉층(330)의 유닛 수인 K 개 만큼 구비할 수 있다.The
그리고 저장 모듈은(200)은, 제 2 가중치 데이터(W2qj)를 출력층(320)의 유닛과 은닉층(330)의 유닛 사이의 관계선 수인 K x M 개만큼 구비할 수 있고, 제 2 편향 데이터(B2q)를 출력층(320)의 유닛 수인 M 개만큼 구비할 수 있다.In addition, the
입력층(310)과 출력층(320), 은닉층(330)이 포함하는 유닛 들은 다음 수학식 1과 같은 관계를 이룰 수 있다. 수학식 1을 적용할 때, 은닉층(330)은 1 개를 구비할 수 있다.The units included in the
수학식 1에서 는 사전 입력 데이터(PREV_IN) 또는 예보 입력 데이터(CAST_IN), 는 제 1 가중치 데이터, 는 제 1 편향 데이터, 는 제 2 가중치 데이터, 는 제 2 편향 데이터, 는 활성화 함수, 는 사전 출력 데이터(PREV_OUT) 또는 예보 출력 데이터(CAST_OUT)일 수 있다. i 는 입력층(310)의 개별 유닛을 나타낼 수 있고, j 는 은닉층(330)의 개별 유닛을 나타낼 수 있으며, q 는 출력층(320)의 개별 유닛을 나타낼 수 있다.In
활성화 함수는 하이퍼볼릭 탄젠트(hyperbolic tangent, tanh), 시그모이드(sigmoid), 렐루(ReLU), 소프트맥스(softmax) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 함수일 수도 있다.The activation function may be one of hyperbolic tangent (tanh), sigmoid, ReLU, and softmax, but is not limited thereto and may be another function.
이에 따라 신경망 모듈(300)은 가중치 데이터와 편향 데이터가 맵핑 된 후, 사전 입력 데이터(PREV_IN)가 맵핑 되면 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출할 수 있고, 예보 입력 데이터(CAST_IN)가 맵핑 되면 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 산출할 수 있다.Accordingly, after the weight data and bias data are mapped, the
제어 모듈(400)은 저장 모듈(200)에 저장된 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를 신경망 모듈(300)에 맵핑 할 수 있다.The
예를 들어, 제어 모듈(400)은 저장 모듈(200)에 저장된 N x K 개의 제 1 가중치 데이터(W1ji)를, 신경망 모듈(300)의 입력층(310) 유닛 N 개와 은닉층(330) 유닛 K 개 사이의 관계선 N x K 개에 각각 맵핑 할 수 있다. 그리고 제어 모듈은(400)은 K 개의 제 1 편향 데이터(B1j)를, 은닉층(330) 유닛 K 개에 각각 맵핑 할 수 있다. 제어 모듈은(400)은 K x M 개의 제 2 가중치 데이터(W2qj)를, 은닉층(330) 유닛 K 개와 출력층(320) 유닛 M 개 사이의 관계선 K x M 개에 각각 맵핑 할 수 있다. 또한 제어 모듈은(400)은 M 개의 제 2 편향 데이터(B2q)를, 출력층(320) 유닛 M 개에 각각 맵핑 할 수 있다.For example, the
제어 모듈(400)은 저장 모듈(200)에 저장된 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)의 행에 해당하는 개별 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 신경망 모듈(300)의 입력층(310) 유닛에 맵핑 할 수 있다.The
예를 들어, 제어 모듈(400)은 개별 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 구성하는 N 개의 독립 기상 요소 정보(IW)를 입력층(310) 유닛 N 개에 각각 맵핑 할 수 있다. 그리고 신경망 모듈(300)은 수학식 1에 따라 연산 작업을 수행하여, 출력층(320) 유닛 M 개 별로 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출할 수 있다.For example, the
제어 모듈(400)은 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 저장 모듈(200)에 저장된 개별 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 저장 모듈(200)에 저장된 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를 갱신하여 다시 저장 모듈(200)에 저장할 수 있다.The
입력 모듈(500)은 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템(1)의 외부에서 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 입력 받아, 저장 모듈(200)에 전달할 수 있다.The
예보 입력 데이터(CAST_IN)는 N 개의 독립 기상 요소 정보(IW)를 포함할 수 있고, 저장 모듈(200)은 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 추가로 저장할 수 있다.The forecast input data CAST_IN may include N independent weather element information IW, and the
제어 모듈(400)은 저장 모듈(200)에 저장된 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 신경망 모듈(300)의 입력층(310) 유닛에 맵핑 할 수 있다. 신경망 모듈(300)은 수학식 1에 따라 연산 작업을 수행하여, 출력층(320) 유닛 M 개에서 표시되는 결과를 예보 출력 데이터(CAST_OUT)로서 산출할 수 있다.The
예보 출력 데이터(CAST_OUT)는 M 개의 종속 기상 요소 정보(DW)를 포함할 수 있다. 제어 모듈(400)은 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 저장 모듈(200)에 전달할 수 있고, 저장 모듈(200)은 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 추가로 저장할 수 있다.The forecast output data CAST_OUT may include M dependent weather element information DW. The
출력 모듈(600)은 저장 모듈(200)에서 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 전달 받아, 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템(1)의 외부로 출력할 수 있다.The
예보 출력 데이터(CAST_OUT)는 데이터베이스, 파일 형태 등으로 출력할 수 있고, 컴퓨터 네트워크를 통해 외부에 전송할 수 있다.The forecast output data (CAST_OUT) can be output in the form of a database or a file, and can be transmitted to the outside through a computer network.
도 2a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법에서 신경망을 구축하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이고, 도 2b는 신경망을 강화하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이며, 도 2c는 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계를 간략하게 나타낸 순서도이다.FIG. 2A is a flow chart briefly showing the steps of building a neural network in the emulation method for radiative physics parameterization according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a flowchart briefly showing steps for reinforcing a neural network, and FIG. 2C is a radiative physics parameterization It is a flow chart that outlines the steps to emulate the technique.
복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법은, 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)와 신경망을 강화하는 단계(Q1 ~ Q7), 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계(R1 ~ R6)로 구분할 수 있다.The radiative physics parameterization emulation method can be divided into steps of building a neural network (S1 to S10), reinforcing a neural network (Q1 to Q7), and a step of emulating a radiative physics parameterization technique (R1 to R6).
신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)는, 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)의 독립 기상 요소 정보(IW)와 종속 기상 요소 정보(DW) 사이의 관계를 모델링 하도록, 가중치 데이터와 편향 데이터를 반복적으로 구하여 사전 학습을 하는 것이다.In the steps of constructing a neural network (S1 to S10), weight data and bias data are repeatedly modeled to model the relationship between independent meteorological element information (IW) and dependent meteorological element information (DW) of the numerical forecast data set (KLAPS_DS). It is to obtain and study in advance.
신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10) 중 제 1 단계(S1)는, 사전 학습 데이터 분류 모듈(100)이 초단기 예보 모델(KLAPS)의 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)을 입력 받는 단계이다.The first step (S1) of building a neural network (S1 to S10) is a step in which the pre-learning
수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)은 도 1b에서 설명한 것과 동일한 행렬 형태의 테이블 구조를 가질 수 있다.The numerical forecast data set KLAPS_DS may have the same matrix structure as described in FIG. 1B.
제 2 단계(S2)는 사전 학습 데이터 분류 모듈(100)이 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서 독립 기상 요소 정보(DW)를 추출하여 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)을 가공하고, 종속 기상 요소 정보(IW)를 추출하여 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)을 가공한 다음, 각각 저장 모듈(200)로 전달하는 단계이다.In the second step (S2), the pre-learning
사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)에 포함되는 개별(행별) 사전 입력 데이터(PREV_IN)는 N 개의 독립 기상 요소 정보(IW)를 포함할 수 있다. 그리고 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)에 포함되는 개별(행별) 참조 출력 데이터(COMP_OUT)는 M 개의 종속 기상 요소 정보(DW)를 포함할 수 있다.Individual (row-by-row) pre-input data PREV_IN included in the pre-input data set PREV_IN_DS may include N independent meteorological element information IW. In addition, the individual (row-by-row) reference output data COMP_OUT included in the reference output data set COMP_OUT_DS may include M dependent weather element information DW.
독립 기상 요소 정보(IW) 및 종속 기상 요소 정보(DW)는 예를 들어, 각각 표 1 및 표 2에 표시된 기상 요소 정보를 하나 이상 포함할 수 있다.The independent meteorological element information IW and the dependent meteorological element information DW may include, for example, one or more meteorological element information shown in Tables 1 and 2, respectively.
제 3 단계(S3)는 저장 모듈(200)이 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)과, 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)을 저장하는 단계이다.The third step S3 is a step in which the
이에 따라 저장 모듈(200)은 개별 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 개별 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 저장할 수 있다.Accordingly, the
제 4 단계(S4)는 저장 모듈(200)이 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를 무작위로 설정하여 저장하는 단계이다.In the fourth step (S4), the
이는 가중치 데이터와 편향 데이터를 초기화 하는 단계로 볼 수 있다.This can be seen as a step of initializing weight data and bias data.
제 5 단계(S5)는 제어 모듈(400)이 제 1 연산 시간(T1)을 설정하는 단계이다.The fifth step S5 is a step in which the
복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템(1)은 설정한 제 1 연산 시간(T1) 동안, 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하고 이를 참조 출력 데이터(COMP_OUT)와 비교하여 가중치 데이터(W1ji, W2qj)와 편향 데이터(B1j, B2q)를 갱신하는 작업을 반복할 수 있다.The copy physics
이에 따라 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)의 복사 물리 모수화 기법(RRTMG-K)에서 산출하는 결과와 유사해지도록, 가중치 데이터와 편향 데이터를 점진적으로 갱신할 수 있다.Accordingly, the weight data and the bias data can be gradually updated so as to be similar to the result calculated by the copy physics parameterization technique (RRTMG-K) of the numerical forecast data set (KLAPS_DS).
제 1 연산 시간(T1)은 예를 들어 6시간일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 6시간을 초과하거나 미만일 수도 있다.The first operation time T1 may be, for example, 6 hours, but is not limited thereto and may exceed or be less than 6 hours.
제 6 단계(S6)는 제어 모듈(400)이 저장 모듈(200)에 저장된 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를, 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다.In the sixth step (S6), the
제 7 단계(S7)는 제어 모듈(400)이 저장 모듈(200)에 저장된 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다.The seventh step S7 is a step in which the
제 1 연산 시간(T1) 동안 갱신되는 가중치 데이터와 편향 데이터를 신경망 모듈(300)에 반영한 후, 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 신경망 모듈(300)에 입력하여 출력 데이터를 산출할 수 있다.After reflecting the weight data and bias data updated during the first calculation time T1 to the
제 8 단계(S8)는 신경망 모듈(300)이 수학식 1에 따라 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 단계이다. 이때 수학식 1에서 는 사전 입력 데이터(PREV_IN)일 수 있고, 는 사전 출력 데이터(PREV_OUT)일 수 있다.In the eighth step S8, the
수학식 1에서 활성화 함수()는 하이퍼볼릭 탄젠트(hyperbolic tangent, tanh), 시그모이드(sigmoid), 렐루(ReLU), 소프트맥스(softmax) 중 하나일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 함수일 수 있음은 동일하다.In
제 9 단계(S9)는 제어 모듈(400)이 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를 갱신하는 단계이다.In the ninth step (S9), after the
제 10 단계(S10)는 제어 모듈(400)이 제 1 연산 시간(T1)에 도달했는지 판단한 후, 제 1 연산 시간(T1)에 도달했으면 사전 학습을 종료하고, 제 1 연산 시간(T1)에 도달하지 않았으면 제 6 내지 제 9 단계(S6 ~ S9)를 반복하여 실행하는 단계이다.In the tenth step (S10), after determining whether the
본 발명의 일 실시 예에서는 다수의 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 사전 학습 자료로 입력하여 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출한 후, 참조 출력 데이터(COMP_OUT)와 차이를 비교한 다음, 가중치 데이터와 편향 데이터를 갱신할 수 있다.In an embodiment of the present invention, after calculating the pre-output data PREV_OUT by inputting a plurality of pre-input data PREV_IN as pre-learning data, comparing the difference with the reference output data COMP_OUT, and then comparing the difference with the weight data Data can be updated.
이와 같은 단계를 반복하여 실행하면서, 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 참조 출력 데이터(COMP_OUT)의 차이가 최소화 될 수 있는, 가중치 데이터와 편향 데이터를 구할 수 있다.By repeatedly executing these steps, weight data and bias data that can minimize the difference between the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT can be obtained.
신경망을 강화하는 단계(Q1 ~ Q7)는, 구축된 신경망 모듈(300)에 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 입력한 후 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하고, 이를 참조 출력 데이터(COMP_OUT)와 비교하여, 정확도와 연산 속도를 판단하기 위한 것이다.신경망을 강화하는 단계(Q1 ~ Q7) 중, 제 1 단계(Q1)는 제어 모듈(400)이 제 2 연산 시간(T2)을 설정하는 단계이다.In the step of reinforcing the neural network (Q1 to Q7), after inputting pre-input data (PREV_IN) to the constructed
제 2 연산 시간(T2)은 예를 들어 6시간일 수 있으나, 이에 한정하지 않고 6시간을 초과하거나 미만일 수도 있다.The second operation time T2 may be, for example, 6 hours, but is not limited thereto and may exceed or be less than 6 hours.
제 2 단계(Q2)는 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)에서 갱신되어 저장 모듈(200)에 저장된, 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를, 제어 모듈(400)이 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다. The second step (Q2) is the first weight data (W1 ji ), the first bias data (B1 j ), and the second weight data, updated in the steps of building a neural network (S1 to S10) and stored in the
가중치 데이터와 편향 데이터는, 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)를 종료하기 직전에 구해진 데이터일 수 있다.The weight data and the bias data may be data obtained immediately before completing the steps of constructing a neural network (S1 to S10).
제 3 단계(Q3)는, 제어 모듈(400)이 저장 모듈(200)에 저장된 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다.The third step Q3 is a step in which the
제 4 단계(Q4)는 신경망 모듈(300)이 수학식 1에 따라 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 단계이다. 이때 수학식 1에서 는 사전 입력 데이터(PREV_IN)일 수 있고, 는 사전 출력 데이터(PREV_OUT)일 수 있다. 그리고 활성화 함수()는 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)와 동일할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 함수일 수도 있다.The fourth step Q4 is a step in which the
제 5 단계(Q5)는 제어 모듈(400)이 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교하여 정확도를 나타내는 산출 결과의 유사도를 구하고, 연산 속도를 계산하는 단계이다.The fifth step (Q5) is a step in which the
이때 산출 결과의 유사도는, 수치예보 데이터 셋(KLAPS_DS)에서 추출한 참조 출력 데이터(COMP_OUT)와, 본 발명의 일 실시예에서 구축된 신경망 모듈(300)을 통해 산출한 사전 출력 데이터(PREV_OUT)의 유사도로 볼 수 있다.At this time, the similarity of the calculation result is the similarity between the reference output data COMP_OUT extracted from the numerical forecast data set (KLAPS_DS) and the pre-output data PREV_OUT calculated through the
제 6 단계(Q6)는 제어 모듈(400)이 제 2 연산 시간(T2)에 도달했는지 판단한 후, 제 2 연산 시간(T2)에 도달했으면 단계를 종료하고, 제 2 연산 시간(T2)에 도달하지 않았으면 제 2 내지 제 5 단계(Q2 ~ Q5)를 반복하여 실행하는 단계이다.In the sixth step (Q6), it is determined whether the
제 7 단계(Q7)는 제어 모듈(400)이, 제 5 단계(Q5)에서 구한 산출 결과의 유사도와 연산 속도가 목표로 설정한 범위에 포함되는지 판단한 후, 목표 범위에 포함되면 단계를 종료하고, 목표 범위에서 벗어나면 신경망을 다시 구축하는 단계이다.In the seventh step (Q7), the
산출 결과의 유사도와 연산 속도가 목표 범위를 벗어난 경우, 사전 입력 데이터 셋(PREV_IN_DS)과 참조 출력 데이터 셋(COMP_OUT_DS)을 변경하고, 신경망 모듈(300)의 은닉층(330)에 포함되는 유닛의 개수(K)를 변경한 후, 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)를 다시 실행함으로써, 신경망 모듈(300)을 새로 구축할 수 있다.When the similarity of the calculation result and the calculation speed are out of the target range, the pre-input data set (PREV_IN_DS) and the reference output data set (COMP_OUT_DS) are changed, and the number of units included in the hidden
본 발명의 일 실시 예에서는, 산출 결과의 유사도와 연산 속도가 목표 범위를 달성할 때까지, 신경망 모듈(300)을 새로 구축할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the
복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계(R1 ~ R6)는, 구축된 신경망 모듈(300)에 독립 기상 요소 정보(IW)를 입력한 후 종속 기상 요소 정보(DW)를 산출하여, 수치예보 결과를 얻기 위한 것이다.In the step of emulating the radiation physics parameterization technique (R1 to R6), after inputting independent meteorological element information (IW) to the constructed
복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계(R1 ~ R6) 중 제 1 단계(R1)는, 입력 모듈(500)이 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 입력 받아, 저장 모듈(200)에 전달하는 단계이다.The first step (R1) of emulating the copy physical parameterization technique (R1 to R6) is a step in which the
입력 모듈(500)은 예를 들어, 데이터베이스, 파일 형태 등으로 컴퓨터 네트워크를 통해 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 수신할 수 있다.The
저장 모듈(200)은 개별 사전 입력 데이터(CAST_IN)를 저장한 것과 동일하게, 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 저장할 수 있다.The
제 2 단계(R2)는 제어 모듈(400)이 저장 모듈(200)에 저장된 제 1 가중치 데이터(W1ji)와 제 1 편향 데이터(B1j), 제 2 가중치 데이터(W2qj)와 제 2 편향 데이터(B2q)를, 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다.In the second step (R2), the
가중치 데이터와 편향 데이터는, 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)와 신경망을 강화하는 단계(Q1 ~ Q7)를 거치면서 갱신한 데이터일 수 있다.The weight data and bias data may be data updated through the steps of constructing a neural network (S1 to S10) and steps of reinforcing the neural network (Q1 to Q7).
제 3 단계(R3)는 제어 모듈(400)이 저장 모듈(200)에 저장된 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 신경망 모듈(300)에 맵핑하는 단계이다.The third step R3 is a step in which the
제 4 단계(R4)는 신경망 모듈(300)이 수학식 1에 따라 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 산출하는 단계이다.The fourth step R4 is a step in which the
이때 수학식 1에서 는 예보 입력 데이터(CAST_IN)일 수 있고, 는 예보 출력 데이터(CAST_OUT)일 수 있다. 활성화 함수()는 신경망을 구축하는 단계(S1 ~ S10)와 동일할 수 있으나, 이에 한정하지 않고 다른 함수일 수도 있다.At this time, in
제 5 단계(R5)는 제어 모듈(200)이 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 저장 모듈(200)에 전달하여, 저장 모듈(200)이 이를 저장하는 단계이다.The fifth step R5 is a step in which the
제 6 단계(R6)는 출력 모듈(600)이 저장 모듈(200)에 저장된 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템의 외부로 출력하는 단계이다.The sixth step R6 is a step in which the
예보 출력 데이터(CAST_OUT)는 데이터베이스, 파일 형태 등으로 출력할 수 있고, 컴퓨터 네트워크를 통해 외부에 송신할 수 있다.The forecast output data (CAST_OUT) can be output in the form of a database or a file, and can be transmitted to the outside through a computer network.
도 3a와 도 3b는 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 장파 복사 가열률과 단파 복사 가열률을 각각 나타낸 그래프이다.3A and 3B are graphs showing a long-wave radiation heating rate and a short-wave radiation heating rate, respectively, when using the radiation physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model and the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention. .
그래프에서 가로 축은 시간(시)을 나타내고, 세로 축은 높이(km)를 나타내며, 색상은 평균 대기 복사 가열률(K/day)을 나타낸다. 그리고 그래프는 6 시간 동안, 지표에서 15 km 높이까지의 평균 대기 복사 가열률을 나타낸다. 이와 같은 그래프는 특정 시간과 특정 높이에서, 평균 대기 복사 가열률을 나타내는 것으로 볼 수 있다.In the graph, the horizontal axis represents the time (hours), the vertical axis represents the height (km), and the color represents the average atmospheric radiant heating rate (K/day). And the graph shows the average atmospheric radiative heating rate from the surface to a height of 15 km over 6 hours. Such a graph can be viewed as representing the average atmospheric radiative heating rate at a specific time and at a specific height.
도 3a에 도시된 것과 같이, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법으로 산출한 그래프 (A)와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템이 산출한 그래프 (B)는, 평균 대기 장파 복사 가열률 분포가 거의 차이가 없는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 3A, a graph (A) calculated by a radiation physics parameterization technique of an ultra-short-term forecast model and a graph (B) calculated by a radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention are the average atmospheric long wave It can be seen that there is little difference in the distribution of radiant heating rates.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템은, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 거의 유사하게 장파 복사 가열률을 산출할 수 있다.That is, the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention can calculate a long-wave radiant heating rate almost similar to the radiative physics parameterization technique of an ultra-short forecast model.
또한 도 3b에 도시된 것과 같이, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법으로 산출한 그래프 (C)와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템이 산출한 그래프 (D)도, 평균 대기 단파 복사 가열률 분포가 유사한 것을 볼 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3B, a graph (C) calculated by the radiative physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model and a graph (D) calculated by the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention are also shown. It can be seen that the distribution of shortwave radiant heating rates is similar.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템은, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 유사한 수준의 단파 복사 가열률을 산출할 수 있다.Accordingly, the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention can calculate a short-wave radiant heating rate similar to the radiative physics parameterization technique of the ultra-short forecast model.
도 4a 내지 도 4f와 도 5a 내지 도 5f는 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 장파 복사량과 단파 복사량을 각각 나타낸 그래프이다.4A to 4F and 5A to 5F show the amount of long-wave radiation and the amount of short-wave radiation, respectively, when using the radiation physics parameterization technique of the ultra-short forecast model and when using the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
그래프에서 가로 축은 시간(시)을 나타내고, 세로 축은 수평 방향 (Horizontal) (km)를 나타내며, 색상은 복사량인 플럭스(W/m2)를 나타낸다. 그리고 그래프는 6 시간 동안, 기준점 기준 기점(0 km)에서 동쪽 방향으로 25 km, 서쪽 방향으로 25 km 거리(위치)까지의 복사량을 나타낸다. 이때 기준 고도는 대기 상단 또는 지표 부근일 수 있다. 이와 같은 그래프는 특정 시간과 특정 수평 위치에서 복사량을 나타내는 것으로 볼 수 있다.In the graph, the horizontal axis represents time (hours), the vertical axis represents the horizontal direction (Horizontal) (km), and the color represents the amount of radiation, the flux (W/m2). And the graph shows the amount of radiation from the reference point (0 km) to a distance (location) of 25 km in the east direction and 25 km in the west direction for 6 hours. In this case, the reference altitude may be at the top of the atmosphere or near the surface. Such a graph can be viewed as representing the amount of radiation at a specific time and at a specific horizontal position.
도 4a에 도시된 것과 같이, 대기 상단에서 전천(whole sky) 상향 방향으로의 복사량 그래프를 비교해보면, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때(E-1)와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때(E-2), 복사량 분포가 유사한 것을 볼 수 있다.As shown in Fig. 4A, comparing the graph of the amount of radiation from the top of the atmosphere in the upward direction of the whole sky, when using the radiation physics parameterization technique of the very short-term forecast model (E-1), and an embodiment of the present invention. When using the radiation physics parameterization emulation system according to (E-2), it can be seen that the radiation amount distribution is similar.
도 4b의 대기 상단에서 청천(clear sky) 상향 방향(F-1, F-2), 도 4c의 지표 부근에서 전천 상향 방향(G-1, G-2), 도 4d의 지표 부근에서 청천 상향 방향(H-1, H-2), 도 4e의 지표 부근에서 전천 하향 방향(I-1, I-2), 도 4f의 지표 부근에서 청천 하향 방향 복사량 그래프(J-1, J-2)를 비교해보면, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때의 복사량 분포가 유의미한 차이가 없는 것을 볼 수 있다.Clear sky upward direction (F-1, F-2) from the upper atmosphere of FIG. 4B, all stream upward direction (G-1, G-2) near the surface of FIG. 4C, and clear sky upward from the surface of FIG. 4D Directions (H-1, H-2), all-cheon downward direction (I-1, I-2) near the surface of Fig. 4e, and blue-cheon downward radiation amount graph (J-1, J-2) near the surface of Fig. 4f In comparison, it can be seen that there is no significant difference in the radiation amount distribution when using the radiative physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model and when the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention is used.
즉, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템은, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 거의 유사하게 장파 복사량을 산출할 수 있다.That is, the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention can calculate a long-wave radiation amount almost similar to the radiation physics parameterization technique of an ultra-short forecast model.
또한, 도 5a 내지 도 5f에 도시된 것과 같이, 대기 상단에서 전천 상향 방향(K-1, K-2), 대기 상단에서 청천 상향 방향(L-1, L-2), 지표 부근에서 전천 상향 방향(M-1, M-2), 지표 부근에서 청천 상향 방향(N-1, N-2), 지표 부근에서 전천 하향 방향(O-1, O-2), 지표 부근에서 청천 하향 방향 복사량 그래프(P-1, P-2)를 비교해보면, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때의 복사량 분포도 유의미한 차이가 없는 것을 볼 수 있다.In addition, as shown in Figs. 5A to 5F, all streams are upward from the top of the atmosphere (K-1, K-2), clear streams are upward from the top of the atmosphere (L-1, L-2), and all streams are upward from the surface. Direction (M-1, M-2), upward direction of the clear stream near the surface (N-1, N-2), downward direction of the entire stream near the surface (O-1, O-2), the amount of radiation in the downward direction of the clear stream near the surface Comparing the graphs (P-1, P-2), there is no significant difference in the distribution of radiative quantities when using the radiative physics parameterization technique of the ultra-short forecast model and when using the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention. Can be seen.
따라서, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템은, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 거의 유사하게 단파 복사량을 산출할 수 있다.Accordingly, the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention can calculate a short-wave radiation amount almost similar to the radiation physics parameterization technique of an ultra-short forecast model.
도 6은 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법을 이용할 때와, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템을 이용할 때, 연산 속도와 유사도를 비교한 표이다.6 is a table comparing computation speed and similarity when using a radiative physics parameterization technique of an ultra-short forecast model and when using a radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention.
표는 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 대비하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템의 상대적인 연산 속도와, 산출 결과의 유사도를 나타내었다.The table shows the relative computation speed of the radiative physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention and the similarity of the calculation results, as compared with the radiative physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model.
은닉층(330)에 포함된 유닛의 개수가 300개에서 56개로 줄어들수록, 연산 속도가 현저히 증가하는 것을 볼 수 있다. (20.64배 → 100.36배)It can be seen that as the number of units included in the hidden
그리고 본 발명의 일 실시 예에 따른 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템에서 산출한, 장파 및 단파 복사 가열률과 장파 및 단파 복사량은, 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법에 따른 산출 결과와 비교할 때, 유사도가 86 % 이상인 것을 볼 수 있다.In addition, the long-wave and short-wave radiation heating rates, and the long-wave and short-wave radiation amounts calculated by the radiation physics parameterization emulation system according to an embodiment of the present invention are compared with the calculation results according to the radiation physics parameterization technique of the ultra-short-term forecast model, and the similarity is 86. You can see that it is more than %.
또한 은닉층(330)에 포함된 유닛의 개수가 줄어들어도 장파 복사량과 단파 복사량의 유사도는 거의 동일한 것을 볼 수 있다.In addition, even if the number of units included in the hidden
이와 같이 본 발명은 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법과 유사한 결과를 산출하여, 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 할 수 있다. 그리고 초단기 예보 모델의 복사 물리 모수화 기법에서 실행하는 방정식을 직접 계산할 필요가 없고, 인공 신경망을 이용하여 수치예보 데이터를 산출할 수 있기 때문에 연산 속도를 증가시킬 수 있다.As described above, the present invention can emulate the radiative physics parameterization technique by calculating a result similar to the radiative physics parameterization technique of the ultra-short forecast model. In addition, it is not necessary to directly calculate the equations executed in the radiative physics parameterization technique of the ultra-short forecast model, and since numerical forecast data can be calculated using an artificial neural network, the calculation speed can be increased.
이상을 통해 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 효과를 저해하지 않는 한, 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한 그러한 실시 예가 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various within the scope of the detailed description of the invention and the accompanying drawings as long as the effect is not impaired without departing from the spirit of the present invention. It can be changed and implemented. In addition, it is natural that such an embodiment falls within the scope of the present invention.
1 : 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템
100 : 사전 학습 데이터 분류 모듈
200 : 저장 모듈
300 : 신경망 모듈
400 : 제어 모듈
500 : 입력 모듈
600 : 출력 모듈
S1 ~ S10 : 신경망을 구축하는 단계
Q1 ~ Q7 : 신경망을 강화하는 단계
R1 ~ R6 : 복사 물리 모수화 기법을 에뮬레이션 하는 단계1: Radiative physics parameterization emulation system
100: pre-learning data classification module
200: storage module
300: neural network module
400: control module
500: input module
600: output module
S1 ~ S10: Steps to build a neural network
Q1 ~ Q7: Steps to strengthen the neural network
R1 ~ R6: Steps to emulate the radiative physics parameterization technique
Claims (14)
상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT), 제 1 가중치 데이터, 제 2 가중치 데이터, 제 1 편향 데이터, 제 2 편향 데이터, 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 각각 하나 이상 저장하는 메모리를 포함하는 저장 모듈과;
상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 제 1 가중치 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터가 맵핑 된 후, 상기 종속 기상 요소 정보를 포함한 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 신경망 모듈과;
상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터를 갱신하여 상기 저장 모듈에 저장하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 제어 모듈이, 상기 신경망 모듈에 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 제 1 가중치 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터를 맵핑 하여 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하게 하고, 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터를 갱신하여 상기 저장 모듈에 저장하는 작업을 제 1 연산 시간 동안 반복하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
Receives the numerical forecast data set of the KLAPS, extracts independent meteorological element information for each row from the numerical forecast data set, processes pre-input data (PREV_IN), and extracts dependent meteorological element information for reference output data. A pre-learning data classification module processing (COMP_OUT);
A memory for storing at least one of the pre-input data PREV_IN and the reference output data COMP_OUT, first weight data, second weight data, first bias data, second bias data, and pre-output data PREV_OUT, respectively, A storage module including;
After the pre-input data PREV_IN and the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data are mapped, the pre-output data PREV_OUT including the dependent meteorological element information A neural network module that calculates;
After comparing the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data are updated and stored in the storage module. Including a control module to store,
The control module maps the pre-input data PREV_IN, the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data to the neural network module to map the pre-output data PREV_OUT. And, after comparing the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data are updated. A copy physics parameterization emulation system that repeats the operation to be stored in the storage module for a first operation time.
상기 신경망 모듈은, N 개의 유닛을 구비하는 입력층과, K 개의 유닛을 구비하는 은닉층 H 개와, M 개의 유닛을 구비하는 출력층을 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 1,
The neural network module includes an input layer having N units, H hidden layers having K units, and an output layer having M units.
상기 제 1 연산 시간이 경과한 후 상기 제어 모듈이, 상기 신경망 모듈에 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 제 1 가중치 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터를 맵핑 하여 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하게 한 후, 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교하여 유사도를 구하고 연산 속도를 계산하는 작업을 제 2 연산 시간 동안 반복하며,
상기 제 2 연산 시간이 경과한 후 상기 제어 모듈이, 상기 유사도와 상기 연산 속도가 목표 범위에 포함되는지 판단한 후, 상기 목표 범위를 벗어난 경우 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 변경하고, 상기 은닉층의 K 개의 유닛 개수를 변경한 후, 상기 신경망 모듈을 다시 구축하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 2,
After the first calculation time has elapsed, the control module sends the pre-input data PREV_IN, the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data to the neural network module. After mapping the pre-output data (PREV_OUT) to be calculated, the similarity is calculated by comparing the pre-output data (PREV_OUT) and the reference output data (COMP_OUT), and the operation of calculating the operation speed is repeated for the second operation time. ,
After the second calculation time has elapsed, the control module determines whether the similarity and the calculation speed are included in a target range, and if the target range is out of the target range, the pre-input data PREV_IN and the reference output data COMP_OUT And, after changing the number of K units in the hidden layer, and rebuilding the neural network module.
복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템의 외부에서, 상기 독립 기상 요소 정보를 포함한 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 입력 받아, 상기 저장 모듈에 전달하는 입력 모듈과,
상기 저장 모듈에서 상기 종속 기상 요소 정보를 포함한 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 전달 받아, 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템의 외부로 출력하는 출력 모듈을 더 포함하고,
상기 저장 모듈은 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)와 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 저장하고,
상기 신경망 모듈은 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)와 상기 제 1 가중치 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터, 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 편향 데이터가 맵핑 된 후, 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 산출하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 3,
An input module that receives forecast input data (CAST_IN) including the independent meteorological element information from the outside of the copy physical parameterization emulation system and transmits it to the storage module,
The storage module further comprises an output module for receiving the forecast output data (CAST_OUT) including the dependent meteorological element information and outputting it to the outside of the copy physical parameterization emulation system,
The storage module stores the forecast input data (CAST_IN) and the forecast output data (CAST_OUT),
The neural network module calculates the forecast output data CAST_OUT after the forecast input data CAST_IN and the first weight data, the second weight data, the first bias data, and the second bias data are mapped. Radiative physics parameterization emulation system.
상기 수치예보 데이터 셋은, 개별 수치예보 데이터를 나타내는 행과, 고유 번호가 부여된 기상 요소 정보를 나타내는 열로 구획되는 하나 이상의 셀을 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 4,
The numerical forecast data set includes at least one cell partitioned into a row representing individual numerical forecast data and a column representing meteorological element information to which a unique number is assigned.
상기 저장 모듈에서,
상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)는 각각 N 개의 상기 독립 기상 요소 정보를 포함하고
상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT), 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)는 각각 M 개의 상기 종속 기상 요소 정보를 포함하며,
상기 제 1 가중치 데이터는 N x K 개를 포함하고, 상기 제 2 가중치 데이터는 K x M 개를 포함하며,
상기 제 1 편향 데이터는 K 개를 포함하고, 상기 제 2 편향 데이터는 M 개를 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 5,
In the storage module,
The pre-input data (PREV_IN) and the forecast input data (CAST_IN) each include N pieces of independent meteorological element information,
The pre-output data PREV_OUT, the reference output data COMP_OUT, and the forecast output data CAST_OUT each include M pieces of dependent weather element information,
The first weight data includes N x K, the second weight data includes K x M,
The first bias data includes K pieces, and the second bias data includes M pieces.
상기 N 개는 322 개이고,
상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)가 포함하는 상기 독립 기상 요소 정보는,
각각 제 1 층 내지 제 39 층의 연직 기압(IW1~IW39), 연직 온도(IW40~IW78), 연직 수증기량(IW79~IW117), 연직 오존량(IW118~IW156), 연직 운량(IW157~IW195), 연직 구름 수적량(IW196~IW234), 연직 구름 빙정량(IW235~IW273), 연직 눈상량 및 싸라기상량(IW274~IW312)과,
육지 및 해양 구분(IW313), 경도(IW314), 위도(IW315), 날짜(IW316), 예측 시간(IW317), 지표 온도(IW318), 지표 방사율(IW319), 태양 상수(IW320), 태양 천정각(IW321), 지표 알베도(IW322)인 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 6,
The number of N is 322,
The independent meteorological element information included in the pre-input data (PREV_IN) and the forecast input data (CAST_IN),
Vertical atmospheric pressure (IW1 to IW39), vertical temperature (IW40 to IW78), vertical water vapor amount (IW79 to IW117), vertical ozone amount (IW118 to IW156), vertical cloud volume (IW157 to IW195), vertical of the first to 39th layers, respectively Cloud water quantity (IW196~IW234), vertical cloud ice quantity (IW235~IW273), vertical snow and cold weather (IW274~IW312),
Land and ocean classification (IW313), longitude (IW314), latitude (IW315), date (IW316), predicted time (IW317), surface temperature (IW318), surface emissivity (IW319), solar constant (IW320), solar zenith angle ( IW321), radiative physics parameterization emulation system, which is ground albedo (IW322).
상기 M 개는 90 개이고,
상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT), 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)가 포함하는 상기 종속 기상 요소 정보는,
각각 제 1 층 내지 제 39 층의 전천 장파 연직 가열률(DW1~DW39), 전천 단파 연직 가열률(DW40~DW78)과,
대기 상단에서의 전천 장파 상향 복사량(DW79), 대기 상단에서의 청천 장파 상향 복사량(DW80), 지표에서의 전천 장파 상향 복사량(DW81), 지표에서의 청천 장파 상향 복사량(DW82), 지표에서의 전천 장파 하향 복사량(DW83), 지표에서의 청천 장파 하향 복사량(DW84), 대기 상단에서의 전천 단파 상향 복사량(DW85), 대기 상단에서의 청천 단파 상향 복사량(DW86), 지표에서의 전천 단파 상향 복사량(DW87), 지표에서의 청천 단파 상향 복사량(DW88), 지표에서의 전천 단파 하향 복사량(DW89), 지표에서의 청천 단파 하향 복사량(DW90)인 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 7,
The number of M is 90,
The dependent weather element information included in the pre-output data PREV_OUT, the reference output data COMP_OUT, and the forecast output data CAST_OUT,
The all-electric long-wave vertical heating rate (DW1-DW39), the all-electric short-wave vertical heating rate (DW40-DW78) of the first to 39th layers, respectively, and
Total long-wave upward radiation from the top of the atmosphere (DW79), Blue sky long-wave upward radiation from the top of the atmosphere (DW80), All-sky long-wave upward radiation from the surface (DW81), Blue sky long-wave upward radiation from the surface (DW82), all the sunlight from the surface Longwave Downward Radiation (DW83), Clear Long Wave Downward Radiation from the Surface (DW84), All-Short Wave Upward Radiation at the Top of the Air (DW85), Clear Short-wave Upward Radiation from the Top of the Air (DW86), All-Short Upward Radiation from the Surface ( DW87), blue shortwave upward radiation from the surface (DW88), total shortwave downward radiation from the surface (DW89), and blue shortwave downward radiation from the surface (DW90).
상기 H 개는 1 개이고,
상기 신경망 모듈은 다음 수학식 1에 따라 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT) 또는 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 산출하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템
[수학식 1]
( : 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN) 또는 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN) / : 상기 제 1 가중치 데이터 / : 상기 제 1 편향 데이터 / : 상기 제 2 가중치 데이터 / : 상기 제 2 편향 데이터 / : 활성화 함수 / : 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT) 또는 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT) ).
The method of claim 8,
The number of H is 1,
The neural network module is a copy physics parameterization emulation system that calculates the pre-output data PREV_OUT or the forecast output data CAST_OUT according to Equation 1 below.
[Equation 1]
( : The prior input data (PREV_IN) or the forecast input data (CAST_IN) / : The first weight data / : The first bias data / : The second weight data / : The second bias data / : Activation function / : The pre-output data (PREV_OUT) or the forecast output data (CAST_OUT) ).
상기 활성화 함수()는 하이퍼볼릭 탄젠트 함수(tanh)인 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 9,
The activation function ( ) Is the hyperbolic tangent function (tanh), a radiative physics parametric emulation system.
상기 사전 학습 데이터 분류 모듈은 상기 수치예보 데이터 셋을, 기상자료개방포털의 오픈 API를 통하여 입력 받거나, 또는 NetCDF 파일 형태로 입력 받는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 시스템.
The method of claim 10,
The pre-learning data classification module is a copy physics parameterization emulation system that receives the numerical forecast data set through an open API of a weather data open portal or in the form of a NetCDF file.
(S2) 상기 사전 학습 데이터 분류 모듈이 상기 수치예보 데이터 셋에서, N 개의 독립 기상 요소 정보를 추출하여 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 가공하고, M 개의 종속 기상 요소 정보를 추출하여 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 가공하여, 저장 모듈로 전달하는 단계와;
(S3) 상기 저장 모듈이 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 저장하는 단계와;
(S4) 상기 저장 모듈이 제 1 가중치 데이터와 제 1 편향 데이터, 제 2 가중치 데이터와 제 2 편향 데이터를 무작위로 설정하여 저장하는 단계와;
(S5) 제어 모듈이 제 1 연산 시간을 설정하는 단계와;
(S6) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를, 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(S7) 상기 제어 모듈이 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(S8) 상기 신경망 모듈이 다음 수학식 1에 따라 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 단계와;
[수학식 1]
( : 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN) / : 상기 제 1 가중치 데이터 / : 상기 제 1 편향 데이터 / : 상기 제 2 가중치 데이터 / : 상기 제 2 편향 데이터 / : 활성화 함수 / : 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT) )
(S9) 상기 제어 모듈이 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교한 후, 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를 갱신하는 단계와;
(S10) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 연산 시간에 도달했는지 판단한 후, 상기 제 1 연산 시간에 도달했으면 종료하고, 상기 제 1 연산 시간에 도달하지 않았으면 상기 (S6) 내지 (S9) 단계를 반복하여 실행하는 단계
를 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법.
(S1) receiving, by the pre-learning data classification module, a numerical forecast data set of an ultra-short-term forecast model (KLAPS);
(S2) The pre-learning data classification module extracts N independent meteorological element information from the numerical forecast data set to process the pre-input data (PREV_IN), and extracts M dependent meteorological element information to obtain reference output data (COMP_OUT). ) Processing, and transferring it to a storage module;
(S3) storing, by the storage module, the pre-input data PREV_IN and the reference output data COMP_OUT;
(S4) storing, by the storage module, randomly setting and storing first weight data, first bias data, second weight data, and second bias data;
(S5) setting, by the control module, a first operation time;
(S6) the control module mapping the first weight data and the first bias data, the second weight data and the second bias data to a neural network module;
(S7) mapping the pre-input data (PREV_IN) to the neural network module by the control module;
(S8) calculating, by the neural network module, pre-output data PREV_OUT according to Equation 1 below;
[Equation 1]
( : The above pre-input data (PREV_IN) / : The first weight data / : The first bias data / : The second weight data / : The second bias data / : Activation function / : The pre-output data (PREV_OUT))
(S9) After the control module compares the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, the first weight data and the first bias data, the second weight data and the second bias data Updating to;
(S10) After determining whether the control module has reached the first operation time, it ends if the first operation time has been reached, and repeats the steps (S6) to (S9) if the first operation time has not been reached. Steps to run by
Radiative physics parameterization emulation method comprising a.
(Q1) 상기 제어 모듈이 제 2 연산 시간을 설정하는 단계와;
(Q2) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를, 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(Q3) 상기 제어 모듈이 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)를 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(Q4) 상기 신경망 모듈이 상기 수학식 1에 따라 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)를 산출하는 단계와;
(Q5) 상기 제어 모듈이 상기 사전 출력 데이터(PREV_OUT)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 비교하여 유사도를 구하고, 연산 속도를 계산하는 단계와;
(Q6) 상기 제어 모듈이 상기 제 2 연산 시간에 도달했는지 판단한 후, 상기 제 2 연산 시간에 도달하지 않았으면 상기 (Q2) 내지 (Q5) 단계를 반복하여 실행하는 단계와;
(Q7) 상기 제 2 연산 시간에 도달했으면 상기 제어 모듈이, 상기 유사도와 상기 연산 속도가 목표 범위에 포함되는지 판단한 후, 상기 목표 범위에 포함되면 종료하고, 상기 목표 범위에서 벗어난 경우 상기 사전 입력 데이터(PREV_IN)와 상기 참조 출력 데이터(COMP_OUT)를 변경하고, 상기 신경망 모듈의 은닉층의 유닛 개수를 변경한 후, 상기 (S1) 내지 (S10) 단계를 다시 실행하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법.
The method of claim 12,
(Q1) setting, by the control module, a second operation time;
(Q2) the control module mapping the first weight data, the first bias data, the second weight data and the second bias data to the neural network module;
(Q3) mapping the pre-input data (PREV_IN) to the neural network module by the control module;
(Q4) calculating, by the neural network module, the pre-output data PREV_OUT according to Equation 1;
(Q5) calculating, by the control module, a degree of similarity by comparing the pre-output data PREV_OUT and the reference output data COMP_OUT, and calculating an operation speed;
(Q6) determining whether the control module has reached the second operation time, and if the second operation time has not been reached, repeating the steps (Q2) to (Q5);
(Q7) When the second calculation time is reached, the control module determines whether the similarity and the calculation speed are included in the target range, and ends when the similarity and the calculation speed are included in the target range. After changing (PREV_IN) and the reference output data (COMP_OUT), changing the number of units of the hidden layer of the neural network module, and executing steps (S1) to (S10) again, a copy physics parameterization emulation method.
(R1) 입력 모듈이 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 입력 받아, 상기 저장 모듈에 전달하는 단계와;
(R2) 상기 제어 모듈이 상기 제 1 가중치 데이터와 상기 제 1 편향 데이터, 상기 제 2 가중치 데이터와 상기 제 2 편향 데이터를, 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(R3) 상기 제어 모듈이 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)를 상기 신경망 모듈에 맵핑하는 단계와;
(R4) 상기 신경망 모듈이 상기 수학식 1에서 를 상기 예보 입력 데이터(CAST_IN)로 입력하고, 를 예보 출력 데이터(CAST_OUT)로서 산출하는 단계와;
(R5) 상기 제어 모듈이 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 상기 저장 모듈에 전달하는 단계와;
(R6) 출력 모듈이 상기 저장 모듈에 저장된 상기 예보 출력 데이터(CAST_OUT)를 출력하는 단계
를 더 포함하는 복사 물리 모수화 에뮬레이션 방법.
The method of claim 13,
(R1) receiving, by an input module, forecast input data (CAST_IN), and transmitting it to the storage module;
(R2) the control module mapping the first weight data and the first bias data, the second weight data and the second bias data to the neural network module;
(R3) mapping the forecast input data (CAST_IN) to the neural network module by the control module;
(R4) the neural network module in Equation 1 Input as the forecast input data (CAST_IN), Calculating as forecast output data (CAST_OUT);
(R5) the control module transferring the forecast output data (CAST_OUT) to the storage module;
(R6) an output module outputting the forecast output data CAST_OUT stored in the storage module
Radiative physics parameterization emulation method further comprising.
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KR102388292B1 (en) * | 2021-10-07 | 2022-04-26 | 대한민국(기상청 국립기상과학원장) | Radiation parameterization system for correcting uncertainty of radiation parameterization emulator and operating method thereof |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101504100B1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-03-19 | 재단법인 한국형수치예보모델개발사업단 | Physics parameterization package construction method of numerical weather prediction model using cubed-sphere horizontal grid system based on lorenz vertical discretization method and hardware device implementing the same |
KR20180060287A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 한국외국어대학교 연구산학협력단 | Method and system for predicting heavy rainfall using numerical weather prediction model prognostic variables |
KR101966639B1 (en) * | 2018-04-19 | 2019-07-26 | 대한민국 | Apparatus for forecasting of hydrometeor classification using numerical weather prediction model and method thereof |
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2020
- 2020-06-15 KR KR1020200072541A patent/KR102218179B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101504100B1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-03-19 | 재단법인 한국형수치예보모델개발사업단 | Physics parameterization package construction method of numerical weather prediction model using cubed-sphere horizontal grid system based on lorenz vertical discretization method and hardware device implementing the same |
KR20180060287A (en) * | 2016-11-28 | 2018-06-07 | 한국외국어대학교 연구산학협력단 | Method and system for predicting heavy rainfall using numerical weather prediction model prognostic variables |
KR101966639B1 (en) * | 2018-04-19 | 2019-07-26 | 대한민국 | Apparatus for forecasting of hydrometeor classification using numerical weather prediction model and method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102388292B1 (en) * | 2021-10-07 | 2022-04-26 | 대한민국(기상청 국립기상과학원장) | Radiation parameterization system for correcting uncertainty of radiation parameterization emulator and operating method thereof |
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