KR20230073697A - System and Method for determining the beginning date of Changma - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a device and a method for determining the beginning time of a rainy season which can objectively determine the beginning of a rainy season from a large-scale perspective by using thermodynamic and dynamic weather phenomena associated with a rainy season phenomenon. The device for determining the beginning time of a rainy season comprises: a first variable information collection part receiving geopotential height information of 500 hPa which is first variable information; a second variable information collection part receiving north south wind information of 850 hPa which is second variable information; a third variable information collection part receiving relative humidity information of 1,000 hPa which is third variable information; a fourth variable information collection part receiving north south longitude information of wet static energy of 850 hPa which is fourth variable information; a fifth variable information collection part receiving outgoing long-wave radiation (OLR) information which is fifth variable information; an integrated variable information analysis part analyzing whether all conditions are satisfied based on thresholds resulting from setting the collected first to fifth variable information in an integrated manner; and a rainy season beginning date determination part determining a corresponding date and a rainy season beginning date if variable information is analyzed in an integrated manner by the integrated variable information analysis part and all the conditions, in which the first to fifth variable information is set, are satisfied.

Description

장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법{System and Method for determining the beginning date of Changma}Device and method for determining the beginning date of the rainy season {System and Method for determining the beginning date of Changma}

본 발명은 장마 시작일 결정에 관한 것으로, 구체적으로 장마 현상과 관련되는 열역학 및 역학 기상 현상들을 이용하여 대규모 관점에서 객관적인 기준으로 장마의 시작을 정확하게 결정할 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to determining the start date of the rainy season, and more specifically, to an apparatus and method for determining the start time of the rainy season, which can accurately determine the start of the rainy season on an objective basis from a large-scale perspective using thermodynamic and dynamic meteorological phenomena related to the rainy season. It is about.

여름철이 시작되는 6월 초순은 간헐적인 이동성 저기압의 통과에 의한 강수를 제외하면 대체로 강수량이 적다.In early June, when the summer season begins, precipitation is generally low except for precipitation caused by the passage of intermittent moving cyclones.

그 후 한반도 전역에 걸쳐 지속적으로 내리는 강수인 장마가 시작된다. 6월 하순부터 한 달여간 지속되는 장마기간에는 약 356 mm의 강수가 내리는데, 이는 1년 총 강수량의 30~50%에 해당한다.After that, the monsoon season, which is the continuous precipitation that falls across the entire Korean peninsula, begins. During the rainy season, which lasts for about a month from the end of June, about 356 mm of precipitation falls, which corresponds to 30 to 50% of the total precipitation for the year.

이처럼 장마기간의 강수는 수문학적 관점에서 너무나 중요한 요소이고 일상생활에 지대한 영향을 미친다. 하지만 장마의 시작과 종결은 매년 다르게 나타나며 장마기간 내리는 강수량 또한 큰 폭으로 변동하는 특징을 가지고 있다. As such, precipitation during the rainy season is a very important factor from a hydrological point of view and has a great influence on daily life. However, the beginning and end of the rainy season appear differently every year, and the amount of precipitation that falls during the rainy season also fluctuates greatly.

이러한 강수량의 변동에 있어 장마의 기간 또한 하나의 중요한 요인으로 장마의 시작 시점을 결정하는 것은 중요한 과제이다.The duration of the rainy season is also an important factor in the variation of precipitation, and determining the start point of the rainy season is an important task.

현재 기후학적 평균 장마 시작일은 6월 20일 근처이며, 변동의 폭은 이를 기준으로 전후 10일 정도이다.The current climatological average rainy season start date is around June 20, and the range of fluctuation is about 10 days before and after this point.

현재 기상청에서는 장마의 시작을 3차원의 가용한 모든 기상 자료를 바탕으로 결정한다. 대표적으로 500 hPa 지위고도, 상하층 바람장, 한반도 부근의 수분플럭스, 관측 강수량, 연직 안정도 등이 고려된다. Currently, the Korea Meteorological Administration determines the start of the rainy season based on all available three-dimensional meteorological data. Typically, the 500 hPa geographic altitude, upper and lower wind fields, water flux near the Korean Peninsula, observed precipitation, and vertical stability are considered.

또한, 2012년에 발간된 '장마백서 2011'에서 제안하는 기온과 습도가 비슷한 공기괴를 의미하는 기단을 표현하는 상당온위의 분포와 이 상당온위의 불연속면의 위치 변화를 참고로 사용하고 있는 실정이다. 특히 상당온위의 경도가 큰 지역은 우리가 알고 있는 장마전선의 대체적인 위치로 기단의 경계를 표현하는데, 이를 추적하여 장마전선이 한반도로 다가오는 것을 유추하는 것이다.In addition, the distribution of equivalent temperature representing an air mass, which means an air mass with similar temperature and humidity, proposed in the 'White Paper on the Rainy Season 2011' published in 2012, and the position change of the discontinuous surface of this equivalent temperature are used as reference. . In particular, regions with large longitudes at considerable temperature represent the boundary of the air mass with the general location of the rainy season front we know, and by tracking this, we can infer that the rainy season front is approaching the Korean Peninsula.

하지만 최근 기후변화에 따라 이러한 정체전선 형태의 종관 불연속면에 의해서만 장마의 시작이 결정되지 않는다. 오히려 중국 상층에서 발달한 기압골이 동쪽으로 진출하면서 중국 동부 지역에 하층 저기압을 유도하고, 이 저기압이 서해를 지나 강해지면서 장마가 시작되기도 한다.However, according to recent climate change, the beginning of the rainy season is not determined only by the synoptic discontinuities in the form of stagnation fronts. On the contrary, as the pressure trough developed in the upper layer of China advances eastward, it induces a lower layer of low pressure in eastern China, and as this low pressure passes through the West Sea and becomes stronger, the rainy season begins.

실제로 '장마백서 2011'에서는 1) 122.5°~135°E 평균 상당온위 335 K 선이 32.5°N보다 북상해 3일 지속하고 2) 122.5°~135°E 평균 5850 gpm 선이 32.5°N보다 북상해 3일 지속하며 3) 122.5°~135°E 평균 상당온위의 남북 경도 최솟값이 32.5°N보다 북상해 3일 지속할 때 그 첫째 날을 장마의 시작일로 정하고 있는데, 이 방법을 통해 1979년에서 2020년까지의 42년 기간에 대해 계산된 추정치는 실제 장마 시작 지수와 0.70 이하의 낮은 상관계수 성능(0.58)을 보이고 있어 10년이 지난 현시점에서 새롭게 개선할 필요가 있다.In fact, in the 'White Paper of the Rainy Season 2011', 1) the 122.5°~135°E average equivalent temperature line of 335 K moved norther than 32.5°N and lasted for 3 days, and 2) the 122.5°~135°E average 5850 gpm line moved norther than 32.5°N. 3) When the minimum value of the north-south longitude of the average equivalent temperature between 122.5° and 135°E lasts for 3 days more north than 32.5°N, the first day is set as the start date of the rainy season. Estimates calculated for the 42-year period until 2020 show a low correlation coefficient performance (0.58) of less than 0.70 with the actual rainy season start index, so it is necessary to newly improve at this point, 10 years later.

따라서 최근에는 기후변화에 의해 정체전선에 의한 시작뿐만 아니라 이러한 이동성 저기압에 의한 장마의 시작 또한 고려해서 객관적으로 장마의 시작을 결정지을 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, in recent years, it is required to develop a new technology that can objectively determine the start of the rainy season by considering not only the start of the stagnation front due to climate change, but also the start of the rainy season due to these migratory cyclones.

대한민국 등록특허 제10-1055852호Republic of Korea Patent No. 10-1055852 대한민국 등록특허 제10-1636897호Republic of Korea Patent No. 10-1636897 대한민국 등록특허 제10-1563244호Republic of Korea Patent No. 10-1563244

본 발명은 종래 기술의 장마 시작일 결정 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 장마 현상과 관련되는 열역학 및 역학 기상 현상들을 이용하여 대규모 관점에서 객관적인 기준으로 장마의 시작을 정확하게 결정할 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the problem of the prior art technology for determining the start date of the rainy season, using thermodynamic and dynamic meteorological phenomena related to the rainy season to accurately determine the start of the rainy season on an objective basis from a large-scale perspective. Its purpose is to provide an apparatus and method for determining.

본 발명은 바람의 운동과 관련 있는 역학적 변수와 온도 및 습도와 관련 있는 열역학적 변수, 그리고 구름 또는 강수와 관련 있는 대규모 변수를 사용하여 장마의 시작을 보다 포괄적이고 객관적으로 결정함으로써 실제 현업에 필요한 판단 정보를 제공할 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention determines the onset of the rainy season more comprehensively and objectively using dynamic variables related to wind motion, thermodynamic variables related to temperature and humidity, and large-scale variables related to clouds or precipitation, thereby determining information necessary for actual work. The purpose is to provide a device and method for determining the start time of the rainy season so as to provide a.

본 발명은 실제 현업에 필요한 정확한 장마 시작일 판단 정보를 제공하여 보다 좋은 기상 서비스를 증진하는 데 일조하고 기상학적 관점에서 대기대순환 및 장마에 대한 과학적 이해도를 높일 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a device for determining the start time of the rainy season that helps to promote better weather services by providing accurate judgment of the start date of the rainy season required for actual work and enhances the scientific understanding of atmospheric general circulation and the rainy season from a meteorological point of view. And to provide a method for that purpose.

본 발명은 5개의 변수를 모니터링함으로써 장마 시작일 판단 기준을 이전 이틀간과 오늘을 비교하여 오늘 날짜를 시작으로 선언할 수 있기에 현업에서 장마의 시작을 실시간으로 결정할 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a device for determining the start time of the rainy season so that the start of the rainy season can be determined in real time in the field because the present invention can declare the starting date of today by comparing the previous two days and today by monitoring five variables. And to provide a method for that purpose.

본 발명은 수치 모델의 결과를 활용하여 미래의 장마 시작 예측을 가능하게 하고 추가적인 분석을 통해 수치 모델의 계통적 오차를 발견하고 줄이는 데 활용할 수 있도록 한 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention utilizes the results of a numerical model to enable prediction of the start of the rainy season in the future, and to provide a device and method for determining the start time of the rainy season so that it can be used to find and reduce systematic errors in the numerical model through additional analysis. It has a purpose.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned above will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치는 제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부;제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부;제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부;제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지(moist static energy, MSE)의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부;제 5 변수 정보인 상향장파복사(outgoing longwave radiation, OLR) 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부;수집된 제 1 ~ 5 변수 정보들을 설정된 임계치를 기준으로 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 각각 설정된 모든 조건을 만족하는지 분석하는 변수 정보 통합 분석부;변수 정보 통합 분석부에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하면 해당일을 장마 시작일로 결정하는 장마 시작일 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an apparatus for determining the start time of the rainy season according to the present invention includes a first variable information collection unit receiving position altitude information of 500 hPa, which is first variable information; A second variable information collection unit that receives north and south wind information; a third variable information collection unit that receives relative humidity information of 1000 hPa, which is third variable information; moist static energy of 850 hPa, which is fourth variable information; A fourth variable information collection unit that receives north and south longitude information of MSE; A fifth variable information collection unit that receives outgoing longwave radiation (OLR) information that is fifth variable information; Collected first to fifth variable information Variable information integration analysis unit that analyzes whether the 1st to 5th variable information satisfies all conditions set by integrating analysis based on the set threshold value; and a rainy season start date determination unit for determining the corresponding day as the rainy season start date when all set conditions are satisfied.

여기서, 제 1 ~ 5 변수 정보 수집부를 통하여 각각 입력 수집되는 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사 항목의 변수들은 장마의 시작일을 결정하기 위해 수평 격자 간격이 2.5°인 재분석 자료와 NOAA 위성 관측 자료를 통해 계산된 변수들이며, 각 변수별로 다른 임계치와 기준 영역을 선정하는 것을 특징으로 한다.Here, the parameters of 500 hPa geostational altitude, 850 hPa north-south wind, 1000 hPa relative humidity, 850 hPa wet static energy north-south longitude, and upward wave radiation items input and collected through the first to fifth variable information collection unit are These are variables calculated through reanalysis data with a horizontal grid spacing of 2.5° and NOAA satellite observation data to determine the start date of the rainy season, and it is characterized by selecting different thresholds and reference areas for each variable.

그리고 변수 정보 통합 분석부는, 제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable information integration analysis unit compares the first variable with the set conditions and determines that the condition is satisfied when the average 5820 gpm line of 122.5 ° to 135 ° E goes northward from 30 ° N for 3 days.

그리고 변수 정보 통합 분석부는, 제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.And the variable information integration analysis unit compares the second variable with the set conditions and judges that the condition is satisfied when the south wind of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa continues at 32.5 ° N for 2 days at 90% or more compared to the previous day. to be

그리고 변수 정보 통합 분석부는, 제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable information integration analysis unit compares the third variable with the set conditions, and satisfies the condition when the relative humidity at an average of 1000 hPa in the 125 ° ~ 130 ° E and 30 ° ~ 35 ° N region is 70% or more for 2 days. It is characterized by judging that it is.

그리고 변수 정보 통합 분석부는, 제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable information integration analysis unit compares the fourth variable with the set conditions, and if the minimum value of the north-south longitude of the wet static energy of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa is located in the latitude of the Korean Peninsula, 32.5 ° ~ 40 ° N on the same day, the condition It is characterized by judging that it is satisfactory.

그리고 변수 정보 통합 분석부는, 제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.In addition, the variable information integration analysis unit compares the fifth variable with the set conditions, and determines that the condition is satisfied when the average upward long-wave radiation in the 125° to 130°E and 30° to 35°N area is 230 W/m 2 or less on the same day. It is characterized by doing.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법은 제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부 및 제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부 및 제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부 및 제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부 및 제 5 변수 정보인 상향장파복사 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부를 통하여 제 1 ~ 5 변수 정보를 수집하는 단계;변수 정보 통합 분석부에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는지 판단하는 단계;제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는 경우에는 장마 시작일 결정부에서 해당일을 장마 시작일로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.To achieve another object, a method for determining the start time of the rainy season according to the present invention includes a first variable information collection unit receiving position altitude information of 500 hPa, which is first variable information, and north and south wind of 850 hPa, which is second variable information. A second variable information collection unit receiving information, a third variable information collecting unit receiving third variable information, 1000 hPa relative humidity information, and a fourth variable information, receiving north-south longitude information of 850 hPa wet static energy. Collecting first to fifth variable information through a fourth variable information collecting unit and a fifth variable information collecting unit that receives upward long wave radiation information that is the fifth variable information; Determining whether the 1 to 5 variable information satisfies all conditions set; If the 1 to 5 variable information satisfies all conditions set, determining the corresponding day as the start date of the rainy season by the rainy season start date determination unit; to be characterized

여기서, 제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.Here, if the first variable is compared with the set condition and the average 5820 gpm line of 122.5°~135°E continues for 3 days northerly than 30°N, it is determined that the condition is satisfied, and the second variable is compared with the set condition and the 125 °~130°E If the southerly wind with an average of 850 hPa continues at 32.5°N for 2 days at 90% or more compared to the previous day, the condition is judged to be satisfied, and the third variable is compared with the set conditions, and 125°~130°E, 30° When the relative humidity at an average of 1000 hPa in the ~35°N area is 70% or more for 2 days, it is determined that the condition is satisfied, and the fourth variable is compared with the set condition, and the wet static of 125°~130°E average of 850 hPa If the minimum north-south longitude of energy is located at 32.5°~40°N, which is the latitude of the Korean Peninsula, on the same day, it is determined that the condition is satisfied, and the 5th variable is compared with the set condition to be 125°~130°E, 30°~35°N It is characterized in that it is determined that the condition is satisfied when the area average upward long wave radiation is 230 W/m 2 or less on the day.

그리고 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는 경우에는 장마 시작일 결정부에서 해당일을 장마 시작일로 결정하기 위하여, 122.5°~135°E 구역을 평균한 500 hPa의 지위고도 및 한반도로 유입되는 850 hPa의 남풍, 125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 1000 hPa 상대습도를 계산하는 제1 과정과,125°~130°E에서 평균된 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도대를 찾는 제2 과정과,125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 상향 장파 복사를 계산하는 제3 과정과, 상기 제1 과정에서 구한 지위고도, 남북바람(남풍) 및 상대습도의 임계치와, 상기 제2 과정에서 구한 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도와, 상기 제3 과정에서 구한 상향 장파 복사를 임계치와 비교하여 장마의 시작일을 결정하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, if the first to fifth variable information satisfies all the set conditions, in order to determine the corresponding day as the start date of the rainy season in the rainy season start date determination unit, a position altitude of 500 hPa averaged over the 122.5 ° ~ 135 ° E zone and flow into the Korean Peninsula The first step of calculating the 1000 hPa relative humidity averaged over the 850 hPa southerly wind, 125°~130°E, and 30°~35°N, and the wet static energy averaged over 125°~130°E of the north-south longitude The second process of finding the latitude zone where the minimum value is located, the third process of calculating the averaged upward long-wave radiation in the 125 ° ~ 130 ° E and 30 ° ~ 35 ° N region, and the geographic altitude obtained in the first process, The start date of the rainy season is determined by comparing the critical value of north-south wind (south wind) and relative humidity, the latitude where the minimum value of the north-south longitude of wet static energy obtained in the second process is located, and the upward long-wave radiation obtained in the third process with the critical value It is characterized in that it comprises a fourth process of doing.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the device and method for determining the start time of the rainy season according to the present invention have the following effects.

첫째, 장마 현상과 관련되는 열역학 및 역학 기상 현상들을 이용하여 대규모 관점에서 객관적인 기준으로 장마의 시작을 정확하게 결정할 수 있도록 한다.First, by using thermodynamic and dynamic meteorological phenomena related to the rainy season, it is possible to accurately determine the start of the rainy season on an objective basis from a large-scale perspective.

둘째, 바람의 운동과 관련 있는 역학적 변수 및 온도와 습도와 관련 있는 열역학적 변수, 그리고 구름 또는 강수와 관련 있는 대규모 변수를 사용하여 장마의 시작을 보다 포괄적이고 객관적으로 결정함으로써 실제 현업에 필요한 판단 정보를 제공할 수 있도록 한다.Second, by using dynamic variables related to wind motion, thermodynamic variables related to temperature and humidity, and large-scale variables related to clouds or precipitation, the onset of the rainy season is more comprehensively and objectively determined to provide judgment information necessary for actual work. to be able to provide

셋째, 실제 현업에 필요한 정확한 장마 시작일 판단 정보를 제공하여 보다 좋은 기상 서비스를 증진하는 데 일조하고 기상학적 관점에서 대기대순환 및 장마에 대한 과학적 이해도를 높일 수 있도록 한다.Third, it contributes to promoting better meteorological services by providing accurate information on the start date of the rainy season required for actual business operations, and helps to enhance scientific understanding of atmospheric general circulation and the rainy season from a meteorological point of view.

넷째, 5개의 변수를 모니터링함으로써 장마 시작일 판단 기준을 이전 이틀간과 오늘을 비교하여 오늘 날짜를 시작으로 선언할 수 있기에 현업에서 장마의 시작을 실시간으로 결정할 수 있도록 한다.Fourth, by monitoring five variables, the starting date of the rainy season can be determined in real time by comparing the two previous days with today and declaring today as the starting date.

다섯째, 수치 모델의 결과를 활용하여 미래의 장마 시작 예측을 가능하게 하고 추가적인 분석을 통해 수치 모델의 계통적 오차를 발견하고 줄이는 데 활용할 수 있도록 한다.Fifth, by using the results of the numerical model, it is possible to predict the start of the rainy season in the future, and through additional analysis, it can be used to discover and reduce systematic errors in the numerical model.

여섯째, 대규모 관점에서 열역학적 그리고 역학적 변수와 구름 상태를 표현하는 변수 등 다양한 변수를 사용하여, 2011년에 제안된 장마 시작일 결정 방법의 성능이 시간이 지남에 따라 저하되는 문제를 해결할 수 있다.Sixth, it is possible to solve the problem that the performance of the method for determining the start date of the rainy season proposed in 2011 deteriorates over time by using various variables such as thermodynamic and dynamic variables and variables expressing cloud conditions from a large-scale perspective.

도 1은 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치의 구성도
도 2는 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트
도 3은 본 발명 적용 변수인 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사의 영역 분포도
도 4는 1979년에서 2020년까지 기상청에서 제시한 장마 시작 날짜(파란색)와 장마백서 2011을 기준으로 하여 결정한 장마 시작 날짜(붉은색)의 비교 그래프
도 5는 1979년에서 2020년까지 기상청에서 제시한 장마 시작 날짜(파란색)와 본 발명으로 결정한 장마 시작 날짜(붉은색)의 비교 그래프
도 6은 2007년 장마 사례로 6월 21일이 장마 시작으로 선정되는 예시를 나타낸 구성도1 is a block diagram of a device for determining the start time of the rainy season according to the present invention
Figure 2 is a flow chart showing a method for determining the start time of the rainy season according to the present invention
Figure 3 is a distribution map of the present invention application variables of 500 hPa ground elevation, 850 hPa north-south wind, 1000 hPa relative humidity, 850 hPa wet static energy north-south longitude, and upward long wave radiation
Figure 4 is a comparison graph of the rainy season start date (blue) and the rainy season start date (red) determined based on the rainy season white paper 2011 presented by the Korea Meteorological Administration from 1979 to 2020
Figure 5 is a comparison graph of the rainy season start date (blue) and the rainy season start date (red) determined by the present invention presented by the Korea Meteorological Administration from 1979 to 2020
6 is a configuration diagram showing an example in which June 21 is selected as the start of the rainy season as a case of the rainy season in 2007

이하, 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the device and method for determining the start time of the rainy season according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Features and advantages of the device and method for determining the start time of the rainy season according to the present invention will become clear through the detailed description of each embodiment below.

도 1은 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an apparatus for determining the start time of the rainy season according to the present invention.

본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법은 바람의 운동과 관련 있는 역학적 변수와 온도 및 습도와 관련 있는 열역학적 변수, 그리고 구름 또는 강수와 관련 있는 대규모 변수를 사용하여 장마의 시작을 보다 포괄적이고 객관적으로 결정함으로써 실제 현업에 필요한 판단 정보를 제공할 수 있도록 한 것이다,Apparatus and method for determining the start time of the rainy season according to the present invention uses mechanical variables related to wind motion, thermodynamic variables related to temperature and humidity, and large-scale variables related to clouds or precipitation to better predict the start of the rainy season. By making a comprehensive and objective decision, it is possible to provide judgment information necessary for actual work.

이를 위하여, 본 발명은 5개의 변수를 모니터링함으로써 장마 시작일 판단 기준을 이전 이틀간과 오늘을 비교하여 오늘 날짜를 시작으로 선언할 수 있기에 현업에서 장마의 시작을 실시간으로 결정할 수 있도록 한다.To this end, the present invention can determine the start of the rainy season in real time by monitoring five variables so that today's date can be declared as the starting date by comparing the previous two days and today as the criteria for determining the start date of the rainy season.

이와 같은 본 발명은 대규모 관점에서 열역학적 변수와 역학적 변수, 구름 상태를 표현하는 변수 등 다양한 변수를 사용하여, 2011년에 제안된 장마 시작일 결정 방법의 성능이 시간이 지남에 따라 저하되는 문제를 해결할 수 있다.The present invention can solve the problem that the performance of the method for determining the start date of the rainy season proposed in 2011 deteriorates over time by using various variables such as thermodynamic variables, dynamic variables, and variables expressing cloud conditions from a large-scale perspective. there is.

표 1은 본 발명과 장마백서 2011에 나타난 방법으로 구한 1979년에서 2020년까지의 장마의 시작 시계열에 대한 상관계수 성능 및 평균 제곱근 오차. 기상청(KMA) 지수를 참값으로 간주하여 계산한 것이다. Table 1 shows the correlation coefficient performance and root mean square error for the start time series of the rainy season from 1979 to 2020 obtained by the method shown in the present invention and the rainy season white paper 2011. It is calculated by considering the Korea Meteorological Administration (KMA) index as the true value.

Figure pat00001
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본 발명에서 사용되는 변수는 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사다.The variables used in the present invention are geographic altitude of 500 hPa, north-south wind of 850 hPa, relative humidity of 1000 hPa, north-south longitude of wet static energy of 850 hPa, and upward long-wave radiation.

본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치는 도 1에서와 같이, 제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부(10)와, 제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부(20)와, 제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부(30)와, 제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부(40)와, 제 5 변수 정보인 상향장파복사 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부(50)와, 수집된 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 임계치를 기준으로 모든 조건을 만족하는지 통합 분석하는 변수 정보 통합 분석부(60)와, 변수 정보 통합 분석부(60)에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하면 해당일을 장마 시작일로 결정하는 장마 시작일 결정부(70)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the apparatus for determining the start time of the rainy season according to the present invention includes a first variable information collection unit 10 that receives position altitude information of 500 hPa, which is first variable information, and 850, which is second variable information. The second variable information collection unit 20 that receives hPa north-south wind information, the third variable information collector 30 that receives the third variable information, 1000 hPa relative humidity information, and the fourth variable information, 850 A fourth variable information collection unit 40 receiving north-south longitude information of wet static energy of hPa, a fifth variable information collection unit 50 receiving upward long wave radiation information, which is the fifth variable information, and the collected first The variable information integration analysis unit 60, which comprehensively analyzes whether the ~ 5 variable information satisfies all conditions based on the set threshold, and the variable information integration analysis unit 60 comprehensively analyzes the variable information to determine whether the first to fifth variable information is When all set conditions are satisfied, a rainy season start date determination unit 70 for determining the corresponding day as the rainy season start date is included.

여기서, 변수 정보 통합 분석부(60)는 제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.Here, the variable information integrated analysis unit 60 compares the first variable with the set condition, and determines that the condition is satisfied if the average 5820 gpm line of 122.5° to 135°E goes northward from 30°N and continues for 3 days.

그리고 변수 정보 통합 분석부(60)는 제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.In addition, the variable information integration analysis unit 60 compares the second variable with the set conditions, and determines that the condition is satisfied when the south wind of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa continues at 32.5 ° N for 2 days by 90% or more compared to the previous day. do.

그리고 변수 정보 통합 분석부(60)는 제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.In addition, the variable information integrated analysis unit 60 compares the third variable with the set conditions, and when the relative humidity at an average of 1000 hPa in the 125 ° to 130 ° E and 30 ° to 35 ° N regions is 70% or more for 2 days, the condition is judged to be satisfactory.

그리고 변수 정보 통합 분석부(60)는 제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지(MSE)의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.In addition, the variable information integration analysis unit 60 compares the fourth variable with the set conditions and determines that the minimum value of the north-south longitude of the average 850 hPa wet static energy (MSE) of 125 ° ~ 130 ° E is 32.5 ° ~ 40 ° N, which is generally the latitude of the Korean Peninsula. If it is located on the same day, it is determined that the condition is satisfied.

그리고 변수 정보 통합 분석부(60)는 제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.And the variable information integrated analysis unit 60 compares the fifth variable with the set conditions, and satisfies the condition when the average upward long-wave radiation in the 125° to 130°E and 30° to 35°N regions is 230 W/m 2 or less on the same day. judge by doing

본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The method for determining the start time of the rainy season according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법을 나타낸 플로우 차트이다.Figure 2 is a flow chart showing a method for determining the start time of the rainy season according to the present invention.

먼저, 제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부(10) 및 제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부(20) 및 제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부(30) 및 제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부(40) 및 제 5 변수 정보인 상향장파복사 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부(50)를 통하여 제 1 ~ 5 변수 정보를 수집한다.(S201)First, a first variable information collection unit 10 receiving position altitude information of 500 hPa, which is first variable information, and a second variable information collecting unit 20 receiving north and south wind information of 850 hPa, which is second variable information, and The third variable information collection unit 30 receiving the third variable information, 1000 hPa relative humidity information, and the fourth variable information, the fourth variable information, 850 hPa wet static energy north-south longitude information input, the fourth variable information collection unit 40 ) and the 1st to 5th variable information is collected through the 5th variable information collection unit 50 that receives upstream long wave radiation information which is the 5th variable information (S201).

이어, 변수 정보 통합 분석부(60)에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는지 판단한다.(S202)Next, the variable information integrated analysis unit 60 performs integrated analysis on the variable information to determine whether the first to fifth variable information satisfy all set conditions (S202).

그리고 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는 경우에는 장마 시작일 결정부(70)에서 해당일을 장마 시작일로 결정한다.(S203)And if the first to fifth variable information satisfies all conditions set, the rainy season start date determining unit 70 determines the corresponding day as the rainy season start date. (S203)

여기서, 변수 정보 통합 분석부(60)에서의 판단 조건은,Here, the decision condition in the variable information integration analysis unit 60 is,

제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N 보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단하고, 제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단한다.If the 122.5°~135°E average 5820 gpm line continues northward than 30°N for 3 days by comparing the first variable with the setting condition, it is judged that the condition is satisfied, and the second variable is compared with the setting condition and 125°~ If the south wind with an average of 850 hPa at 130°E continues at 32.5°N for 2 days at 90% or more compared to the previous day, it is judged that the condition is satisfied, and the third variable is compared with the set conditions, and 125°~130°E, 30°~35 If the relative humidity at an average of 1000 hPa in the °N range is 70% or more for 2 days, it is determined that the condition is satisfied, and the fourth variable is compared with the set condition to determine the wet static energy of 125°~130°E with an average of 850 hPa. If the minimum value of north-south longitude is located at 32.5°~40°N, which is the latitude of the Korean peninsula, it is determined that the condition is satisfied, and the 5th variable is compared with the set conditions to average the range of 125°~130°E and 30°~35°N. When the upward long wave radiation is 230 W/m 2 or less on the day, it is determined that the condition is satisfied.

표 2는 본 발명에서 사용된 다섯 가지 대기 변수와 영역 및 정의 방법을 나타낸 것이다.Table 2 shows the five atmospheric variables and areas used in the present invention and their definition methods.

Figure pat00002
Figure pat00002

변수 정보 통합 분석 및 장마 시작일 결정과정의 일례는, 122.5°~135°E 구역을 평균한 500 hPa의 지위고도 및 한반도로 유입되는 850 hPa의 남풍, 125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 1000 hPa 상대습도를 계산하는 제1 과정과, 125°~130°E에서 평균된 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도대를 찾는 제2 과정과, 125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 상향 장파 복사를 획득하는 제3 과정과, 상기 제1 과정에서 구한 500 hPa의 5820 gpm 지위고도, 남북바람(남풍) 및 습도의 임계치(표2 참조)와, 상기 제2 과정에서 구한 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도(표2 참조, MSE850y-남북방향으로 미분(=아래 y 참조)), 상기 제3 과정에서 구한 상향 장파 복사(표2 참조, OLR)를 고려하여 장마의 시작일을 결정하는 제4 과정을 포함할 수 있다. 도 3은 본 발명 적용 변수인 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사의 영역 분포도이다.An example of the variable information integration analysis and the process of determining the start date of the rainy season is an average altitude of 500 hPa in the 122.5°~135°E zone and a south wind of 850 hPa flowing into the Korean Peninsula, 125°~130°E, 30°~35° The first process of calculating the averaged 1000 hPa relative humidity in the N area, the second process of finding the latitude zone where the minimum value of the averaged wet static energy north-south longitude is located at 125°~130°E, and 125°~130° E, the third process of obtaining averaged upward long-wave radiation in the 30° to 35°N region, and the threshold of 5820 gpm geographic altitude of 500 hPa, north-south wind (south wind) and humidity obtained in the first process (see Table 2). ), and the latitude where the minimum value of the north-south longitude of wet static energy obtained in the second process is located (see Table 2, MSE850y-differentiation in the north-south direction (= see y below)), and the upward long-wave radiation obtained in the third process (see table 2, OLR) may include a fourth process of determining the start date of the rainy season. FIG. 3 is a map of the area distribution of geographic altitude of 500 hPa, north-south wind of 850 hPa, relative humidity of 1000 hPa, north-south longitude of wet static energy of 850 hPa, and upward long wave radiation, which are variables applied to the present invention.

본 발명은 장마의 시작일을 결정하기 위해 수평 격자 간격이 2.5°인 재분석 자료와 NOAA 위성 관측 자료를 통해 계산된 다섯 가지 변수를 사용하고, 이들 변수를 사용하는 이유는 다음과 같다.The present invention uses five variables calculated through reanalysis data with a horizontal grid spacing of 2.5° and NOAA satellite observation data to determine the start date of the rainy season, and the reasons for using these variables are as follows.

사용하는 변수는 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사이며, 장마의 특성을 고려하여 각 변수별로 다른 임계치와 기준 영역을 선정한다.The variables used are geographic altitude of 500 hPa, north-south wind of 850 hPa, relative humidity of 1000 hPa, north-south gradient of wet static energy of 850 hPa, and upward long-wave radiation. select an area

500 hPa의 지위고도는 북태평양 고기압의 확장을 파악하기 위해 사용되는 변수로서, 북태평양 고기압은 장마의 강도와 위치를 결정하는 주요한 요인으로 알려져 있다.The height of 500 hPa is a variable used to determine the expansion of the North Pacific High, and the North Pacific High is known to be a major factor in determining the intensity and location of the rainy season.

850 hPa의 남북바람은 한반도(특히, 제주도)로 불어드는 남풍의 세기 및 지속성을 판단하기 위해 사용되며, 이는 북태평양 고기압의 확장과 더불어 장마 강수의 발달에 큰 영향을 주는 요소이다. The north-south wind of 850 hPa is used to determine the strength and persistence of the south wind blowing into the Korean Peninsula (especially Jeju Island), which is a factor that greatly affects the development of precipitation in the rainy season along with the expansion of the North Pacific high pressure.

또한, 장마가 발달하는 시기에 높은 습도가 동반된다는 점에서 1000 hPa의 상대습도를, 서로 다른 열역학적 성질을 가진 기단 사이에서 형성되는 정체 정선의 유무를 판단하기 위해서 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도를 사용한다.In addition, in that the rainy season is accompanied by high humidity, the relative humidity of 1000 hPa was used to determine the presence or absence of stagnation lines formed between air masses with different thermodynamic properties. Use

습윤정적에너지는 '장마백서 2011'에서 사용된 상당온위와 유사한 열역학적 변수로서 건조 공기 엔탈피와 퍼텐셜 에너지 그리고 잠열의 합으로 계산된다.The wet static energy is a thermodynamic variable similar to the equivalent temperature used in 'Monsoon White Paper 2011' and is calculated as the sum of enthalpy of dry air, potential energy, and latent heat.

또한, 습윤정적에너지의 남북방향 경도가 최소가 되는 지점을 추정함으로써 정체전선의 위치를 간접적으로 파악할 수 있다. 이것은 남북방향으로 서로 다른 성질을 가진 기단 사이에서 정체전선이 발달한다는 기후학적 특성을 감안한 것이다. In addition, the position of the stagnation front can be indirectly identified by estimating the point where the north-south gradient of wet static energy is minimum. This is in consideration of the climatological characteristic that stagnation fronts develop between air masses with different properties in the north-south direction.

마지막으로 상향장파복사는 지구에서 우주로 방출되는 복사를 의미하며 대류의 강도를 추정하기 위해 사용된다. 일반적으로 대류가 강할수록 상향장파복사의 값이 작다.Lastly, up-wave radiation refers to the radiation emitted from the earth to space and is used to estimate the strength of convection. In general, the stronger the convection, the smaller the value of the upward long-wave radiation.

이와 같은 내용을 바탕으로 장마의 시작일을 결정하기 위한 구체적인 기준을 도입할 수 있다.Based on this information, specific criteria can be introduced to determine the start date of the rainy season.

도 3은 장마의 시작일을 결정하는 데에 사용되는 다섯 가지 변수와 각 변수별 기준 영역을 표시한 것으로, 본 발명에서는 다음의 다섯 가지 조건들을 동시에 만족하는 마지막 날을 장마의 시작일로 결정한다.3 shows the five variables used to determine the start date of the rainy season and the reference area for each variable. In the present invention, the last day that simultaneously satisfies the following five conditions is determined as the start date of the rainy season.

1. 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N보다 북상하여 3일 지속될 때(도 3의 붉은선)1. When the 122.5°~135°E average 5820 gpm line moves northward beyond 30°N and lasts for 3 days (red line in Fig. 3)

2. 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속될 때(도 3의 파란선)2. When the southerly wind of 125°~130°E average of 850 hPa continues at 32.5°N for two days at 90% or more compared to the previous day (blue line in Fig. 3)

3. 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa의 상대습도가 70% 이상 2일 지속될 때(도 3의 초록선)3. When the average relative humidity of 1000 hPa in the 125°~130°E, 30°~35°N region lasts 70% or more for 2 days (green line in Fig. 3)

4. 125°~130°E 평균 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체적으로 한반도를 포함하는 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치할 때(도 3의 노란선)4. When the north-south longitude minimum of 125°~130°E average wet static energy is located at 32.5°~40°N, a latitude band that generally includes the Korean Peninsula, on the same day (yellow line in Fig. 3)

5. 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향 장파 복사가 당일 230 W/m2 이하일 때(도 3의 초록선)5. When the average upward long-wave radiation in the 125°~130°E, 30°~35°N area is less than 230 W/m 2 on the same day (green line in FIG. 3)

도 4는 1979년에서 2020년까지 기상청에서 제시한 장마 시작 날짜(파란색)와 장마백서 2011을 기준으로 하여 결정한 장마 시작 날짜(붉은색)의 비교 그래프이다.Figure 4 is a comparison graph of the rainy season start date (blue) and the rainy season start date (red) determined based on the rainy season white paper 2011 presented by the Korea Meteorological Administration from 1979 to 2020.

기후학적 관점에서 우리나라의 장마기간은 6월 하순에서 7월 하순까지로 정의된다.From a climatological point of view, the rainy season in Korea is defined as from late June to late July.

좀 더 넓은 영역에서 살펴보면, 정체전선은 6월 이전에 생성되지만 북태평양 고기압의 확장과 함께 북상하면서 우리나라에 영향을 준다. 이 정체전선에 의한 강수가 한반도에 시작되는 시점이 장마의 시작일이며, 기후학적으로 한반도의 최남단인 제주도에서 6월 20일에 장마가 시작된다.Looking at a wider area, the congestion front is created before June, but it affects Korea as it moves north with the expansion of the North Pacific High. The point at which precipitation by this stagnant front begins in the Korean Peninsula is the start of the rainy season, and the rainy season begins on June 20 in Jeju Island, the southernmost point of the Korean Peninsula climatologically.

그러나 도 4(파란선)에서 볼 수 있듯 장마의 시작일은 매년 같지 않으며 6월 20일(기후학적 장마 시작일, 도 4의 검은선)을 기준으로 대체로 ±10일 내의 변동을 가진다.However, as can be seen in Figure 4 (blue line), the start date of the rainy season is not the same every year, and has a fluctuation within ± 10 days based on June 20 (the start date of the climatological rainy season, black line in Figure 4).

장마백서 2011에서 제안된 방법으로 32년간(1979~2010년)의 장마 시작일을 추정한 결과, 기상청에서 제시한 장마 시작일과의 상관계수는 0.74, 평균 제곱근 오차는 5.62로 나타났다.As a result of estimating the start date of the rainy season for 32 years (1979-2010) by the method proposed in the White Paper on the Rainy Season 2011, the correlation coefficient with the start date of the rainy season presented by the Korea Meteorological Administration was 0.74, and the root mean square error was 5.62.

그러나 동일한 방법으로 42년간(1979년~2020년)의 장마 시작일(도 4)에 대해 평가한 결과, 상관 계수는 0.58, 평균 제곱근 오차는 6.76으로 나타났다.However, as a result of evaluating the start date of the rainy season (FIG. 4) for 42 years (1979-2020) in the same way, the correlation coefficient was 0.58 and the root mean square error was 6.76.

따라서 장마백서 2011에서 제안된 추정 방식은 최근 10년간 성능이 저하되었다고 판단할 수 있으며, 이를 개선할 필요성이 대두된다.Therefore, it can be judged that the estimation method proposed in the 2011 Rainy Season White Paper has deteriorated in the last 10 years, and the need to improve it is emerging.

도 5는 1979년에서 2020년까지 기상청에서 제시한 장마 시작 날짜(파란색)와 본 발명으로 결정한 장마 시작 날짜(붉은색)의 비교 그래프이다.5 is a comparison graph of the rainy season start date (blue) presented by the Korea Meteorological Administration from 1979 to 2020 and the rainy season start date (red) determined by the present invention.

두 지수 간의 상관 계수는 0.76, 평균 제곱근 오차는 4.18로 장마백서 2011에서 제시된 방법으로 분석한 것보다 각각 약 31.0%, 38.2% 개선되었다.The correlation coefficient between the two indices was 0.76, and the root mean square error was 4.18, which is about 31.0% and 38.2% improved, respectively, compared to the analysis method presented in the White Paper of the Rainy Season (2011).

추가로, 본 발명에서 제시한 방법은 32년간(1979년~2010년)의 장마 시작일을 추정하는 데 있어서도 높은 성능(상관계수: 0.74, 평균 제곱근 오차: 4.57)을 보였다.In addition, the method proposed in the present invention showed high performance (correlation coefficient: 0.74, root mean square error: 4.57) in estimating the start date of the rainy season for 32 years (1979-2010).

도 6은 2007년 장마 사례로 6월 21일이 장마 시작으로 선정되는 예시를 나타낸 구성도이다.6 is a configuration diagram showing an example in which June 21 is selected as the start of the rainy season in the case of the rainy season in 2007.

도 6은 2007년 장마 사례에 대해 본 발명에서 제시한 다섯 가지 변수의 시계열을 나타낸다. 2007년의 장마 시작은 6월 21일(기상청)로, 본 발명에서 추정한 날짜와 같아 사례 분석에 용이하다. Figure 6 shows the time series of the five variables presented in the present invention for the 2007 monsoon case. The start of the rainy season in 2007 is June 21 (Korea Meteorological Administration), which is the same as the date estimated in the present invention, so case analysis is easy.

도 6a~e의 파란선은 장마 시작일(172, Julian date)을 나타내며, 붉은선은 장마 시작일 정의를 위한 각 변수의 임계치(도 6a, c, d) 또는 기준 위도(도 6d)를 나타낸다.The blue line in FIGS. 6A to 6E indicates the start date of the rainy season (172, Julian date), and the red line indicates the threshold (FIG. 6a, c, d) or reference latitude (FIG. 6d) of each variable for defining the start date of the rainy season.

예를 들어, 도 6a는 122.5°~135°E, 30°N에서 평균된 500 hPa의 지위고도를 나타내며, 붉은선은 지위 고도의 임계치인 5820 gpm이다. 다시 말해, 지위고도의 값이 5820 gpm(붉은선)을 연달아 삼 일째가 넘는 날은 장마의 시작일로 결정되기 위한 하나의 조건을 충족한다고 할 수 있다.For example, FIG. 6A shows the ground height of 500 hPa averaged at 122.5 ° to 135 ° E and 30 ° N, and the red line is 5820 gpm, which is the critical value of the ground altitude. In other words, it can be said that one condition for being determined as the start date of the rainy season can be said to be met on the third day in a row when the value of position altitude exceeds 5820 gpm (red line).

나머지 조건들에 대해서도 유사한 해석이 가능하며, 앞서 기술한 다섯 가지의 조건을 동시에 충족하는 날을 장마의 시작일로 결정한다.A similar interpretation is possible for the remaining conditions, and the day when the five conditions described above are simultaneously satisfied is determined as the start date of the rainy season.

무엇보다 본 발명에서는 장마의 시작일과 그것의 이전 이틀 자료를 사용한다는 큰 장점이 존재하는데, 이는 곧 실시간 모니터링을 통해 장마의 시작일을 정의할 수 있다는 것을 의미한다.Above all, in the present invention, there is a great advantage of using data of the start date of the rainy season and two days before it, which means that the start date of the rainy season can be defined through real-time monitoring.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치 및 방법은 바람의 운동과 관련 있는 역학적 변수와 온도 및 습도와 관련 있는 열역학적 변수, 그리고 구름 또는 강수와 관련 있는 대규모 변수를 The apparatus and method for determining the start time of the rainy season according to the present invention described above is a mechanical variable related to wind motion, a thermodynamic variable related to temperature and humidity, and a large-scale variable related to clouds or precipitation.

사용하여 장마의 시작을 보다 포괄적이고 객관적으로 결정함으로써 실제 현업에 필요한 판단 정보를 제공할 수 있도록 한 것이다.It is possible to provide judgment information necessary for actual work by determining the start of the rainy season more comprehensively and objectively.

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.Therefore, the specified embodiments should be considered from an explanatory point of view rather than a limiting point of view, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent range are considered to be included in the present invention. will have to be interpreted

10. 제 1 변수 정보 수집부 20. 제 2 변수 정보 수집부
30. 제 3 변수 정보 수집부 40. 제 4 변수 정보 수집부
50. 제 5 변수 정보 수집부 60. 변수 정보 통합 분석부
70. 장마 시작일 결정부10. First variable information collection unit 20. Second variable information collection unit
30. Third variable information collection unit 40. Fourth variable information collection unit
50. Fifth variable information collection unit 60. Variable information integrated analysis unit
70. Rainy season start date determination department

Claims (10)

제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부;
제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부;
제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부;
제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부;
제 5 변수 정보인 상향장파복사 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부;
수집된 제 1 ~ 5 변수 정보들을 설정된 임계치를 기준으로 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 각각 설정된 모든 조건을 만족하는지 분석하는 변수 정보 통합 분석부;
변수 정보 통합 분석부에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하면 해당일을 장마 시작일로 결정하는 장마 시작일 결정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.a first variable information collection unit that receives position altitude information of 500 hPa, which is first variable information;
a second variable information collection unit that receives north and south wind information of 850 hPa, which is second variable information;
a third variable information collection unit that receives third variable information, that is, relative humidity information of 1000 hPa;
a fourth variable information collection unit that receives north-south longitude information of wet static energy of 850 hPa, which is fourth variable information;
a fifth variable information collection unit that receives upward long wave radiation information that is fifth variable information;
a variable information integration analyzer that analyzes whether the collected first to fifth variable information is integratedly analyzed based on a set threshold and whether or not the first to fifth variable information satisfies all set conditions;
A rainy season start date determination unit for integrally analyzing variable information in a variable information integration analysis unit and determining the corresponding day as the rainy season start date when the first to fifth variable information satisfies all set conditions; device for. 제 1 항에 있어서, 제 1 ~ 5 변수 정보 수집부를 통하여 각각 입력 수집되는 500 hPa의 지위고도, 850 hPa의 남북바람, 1000 hPa의 상대습도, 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도, 상향장파복사 항목의 변수들은,
장마의 시작일을 결정하기 위해 수평 격자 간격이 2.5°인 재분석 자료와 NOAA 위성 관측 자료를 통해 계산된 변수들이고, 각 변수별로 다른 임계치와 기준 영역을 선정하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.According to claim 1, 500 hPa geostational altitude, 850 hPa north-south wind, 1000 hPa relative humidity, 850 hPa wet static energy north-south longitude, upward long-wave radiation The variables of the item are
In order to determine the start date of the rainy season, these are the variables calculated through reanalysis data with a horizontal grid interval of 2.5° and NOAA satellite observation data, and for determining the start time of the rainy season, which is characterized by selecting different thresholds and reference areas for each variable. Device. 제 1 항에 있어서, 변수 정보 통합 분석부는,
제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.The method of claim 1, wherein the variable information integration analysis unit,
Device for determining the start time of the rainy season, characterized by comparing the first variable with the set conditions and determining that the condition is satisfied when the 122.5 ° ~ 135 ° E average 5820 gpm line lasts 3 days norther than 30 ° N. 제 1 항에 있어서, 변수 정보 통합 분석부는,
제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.The method of claim 1, wherein the variable information integration analysis unit,
Determination of the start time of the rainy season, characterized in that by comparing the second variable with the set conditions, it is determined that the condition is satisfied when the south wind of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa lasts at 32.5 ° N for 2 days at 90% or more compared to the previous day device for. 제 1 항에 있어서, 변수 정보 통합 분석부는,
제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.The method of claim 1, wherein the variable information integration analysis unit,
Comparing the third variable with the set conditions, it is determined that the condition is satisfied when the relative humidity at an average of 1000 hPa in the 125 ° ~ 130 ° E and 30 ° ~ 35 ° N region lasts 70% or more for 2 days A device for determining the start time of the rainy season. 제 1 항에 있어서, 변수 정보 통합 분석부는,
제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.The method of claim 1, wherein the variable information integration analysis unit,
By comparing the fourth variable with the set conditions, it is judged that the condition is satisfied when the minimum value of the north-south longitude of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa is located in the latitude of the Korean Peninsula, 32.5 ° ~ 40 ° N on the same day. A device for determining the start time of the rainy season. 제 1 항에 있어서, 변수 정보 통합 분석부는,
제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 장치.The method of claim 1, wherein the variable information integration analysis unit,
The fifth variable is compared with the set conditions, and it is determined that the condition is satisfied when the average upward long-wave radiation in the 125 ° to 130 ° E and 30 ° to 35 ° N regions is 230 W / m 2 or less on the same day. A device for determining when to start. 제 1 변수 정보인 500 hPa의 지위고도 정보를 입력받는 제 1 변수 정보 수집부 및 제 2 변수 정보인 850 hPa의 남북바람 정보를 입력받는 제 2 변수 정보 수집부 및 제 3 변수 정보인 1000 hPa의 상대습도 정보를 입력받는 제 3 변수 정보 수집부 및 제 4 변수 정보인 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 정보를 입력받는 제 4 변수 정보 수집부 및 제 5 변수 정보인 상향장파복사 정보를 입력받는 제 5 변수 정보 수집부를 통하여 제 1 ~ 5 변수 정보를 수집하는 단계;
변수 정보 통합 분석부에서 변수 정보들을 통합 분석하여 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는지 판단하는 단계;
제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는 경우에는 장마 시작일 결정부에서 해당일을 장마 시작일로 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법.The first variable information collection unit that receives position altitude information of 500 hPa, which is the first variable information, and the second variable information collection unit that receives the north and south wind information of 850 hPa, which is the second variable information, and the third variable information, which is 1000 hPa A third variable information collection unit receiving relative humidity information, a fourth variable information collection unit receiving north-south longitude information of wet static energy of 850 hPa, which is fourth variable information, and a fifth variable information, upward wave radiation information. Collecting first to fifth variable information through a fifth variable information collecting unit;
determining whether first to fifth variable information satisfies all set conditions by integrating and analyzing variable information in a variable information integration analysis unit;
When the first to fifth variable information satisfies all conditions set, determining the corresponding day as the start date of the rainy season in the rainy season start date determination unit. 제 8 항에 있어서, 제 1 변수를 설정 조건과 비교하여 122.5°~135°E 평균 5820 gpm 선이 30°N 보다 북상해 3일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고,
제 2 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 남풍이 32.5°N에서 전날 대비 90% 이상 2일 지속되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고,
제 3 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 1000 hPa에서의 상대습도가 70% 이상 2일 지속이 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하고,
제 4 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E 평균 850 hPa의 습윤정적에너지의 남북 경도 최솟값이 대체로 한반도 위도대인 32.5°~40°N에 당일 위치하면 조건을 만족하는 것으로 판단하고,
제 5 변수를 설정 조건과 비교하여 125°~130°E, 30°~35°N 영역 평균 상향장파복사가 당일 230 W/m2 이하가 되면 조건을 만족하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법.The method of claim 8, when the first variable is compared with the set condition and the average 5820 gpm line of 122.5 ° to 135 ° E is norther than 30 ° N for 3 days, it is determined that the condition is satisfied,
By comparing the second variable with the set conditions, it is judged that the condition is satisfied if the south wind of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa continues at 32.5 ° N for 2 days at 90% or more compared to the previous day,
The third variable is compared with the set conditions, and the relative humidity at an average of 1000 hPa in the 125°~130°E, 30°~35°N region is 70% or more for 2 days, it is determined that the condition is satisfied,
By comparing the fourth variable with the set conditions, it is determined that the condition is satisfied if the minimum value of the north-south longitude of the wet static energy of 125 ° ~ 130 ° E average of 850 hPa is located in the latitude of the Korean Peninsula, 32.5 ° ~ 40 ° N on the same day,
The fifth variable is compared with the set conditions, and it is determined that the condition is satisfied when the average upward long-wave radiation in the 125 ° to 130 ° E and 30 ° to 35 ° N regions is 230 W / m 2 or less on the same day. A method for determining when to start. 제 8 항에 있어서, 제 1 ~ 5 변수 정보들이 설정된 모든 조건을 만족하는 경우에는 장마 시작일 결정부에서 해당일을 장마 시작일로 결정하기 위하여,
122.5°~135°E 구역을 평균한 500 hPa의 지위고도 및 한반도로 유입되는 850 hPa의 남풍, 125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 1000 hPa 상대습도를 계산하는 제1 과정과,
125°~130°E에서 평균된 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도대를 찾는 제2 과정과,
125°~130°E, 30°~35°N 영역에서 평균된 상향 장파 복사를 획득하는 제3 과정과,
상기 제1 과정에서 구한 지위고도, 남북바람(남풍) 및 습도의 임계치와, 상기 제2 과정에서 구한 습윤정적에너지 남북 경도의 최솟값이 위치하는 위도, 상기 제3 과정에서 구한 상향 장파 복사를 설정 조건과 비교하여 장마의 시작일을 결정하는 제4 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 장마의 시작 시기 결정을 위한 방법.

The method of claim 8, in order for the rainy season start date determining unit to determine the corresponding day as the rainy season start date when the first to fifth variable information satisfies all conditions set,
500 hPa geostational altitude averaged over the 122.5°~135°E area, 850 hPa south wind entering the Korean peninsula, and 1000 hPa relative humidity averaged over the 125°~130°E and 30°~35°N area 1 course;
A second process of finding the latitude zone where the minimum value of the north-south longitude of wet static energy averaged between 125 ° and 130 ° E is located;
A third process of obtaining averaged upward long-wave radiation in the 125° to 130°E and 30° to 35°N regions;
Setting conditions for the altitude, north-south wind (south wind) and humidity thresholds obtained in the first step, the latitude at which the minimum value of the wet static energy north-south longitude obtained in the second step is located, and upward long-wave radiation obtained in the third step Method for determining the start time of the rainy season, characterized in that it comprises a fourth process of determining the start date of the rainy season compared to.
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