기상청 수치예보모델개발사업단(KIAPS)의 KIM(한국형수치예보모델)에 관한 세미나 준비를 위해 논문을 읽었다
오늘(23일) 오후 4시부터 6시 사이에 서울대학교 지구환경과학부 대기과학 전공에서 권영철 기상청 수치모델링센터 센터장님께서 오셔서 KIM 모델의 현황 및 향후 계획에 관한 세미나가 열릴 예정이라, 아무래도 조금이나마 공부해두고 가는 것이 나을 것 같아서 관련 논문을 좀 찾아봤다.
KIAPS 홈페이지에 가니까 2021년에 출판된 논문이 2개가 있어서 저녁 먹고 나오면서 둘 다 출력해서 어제 23시 즈음부터 해서 지금까지 대략 훑어보았는데, 1개 논문은 KIM의 성능과는 다소 관련이 없는 논문이어서 허탕이었지만 다른 1개는 제대로 고른 것 같았다.
굉장히 도움이 된 논문은 Earth and Space Science에 게재된 Jung-Eun Esther Kim et al.의 Seasonal Performance of a Nonhydrostatic Global Atmospheric Model on a Cubed-Sphere Grid였다. 정확한 논문의 서지사항은 다음과 같다. Kim, J., Koo, M., Yoo, C., & Hong, S. (2021). Seasonal Performance of a Nonhydrostatic Global Atmospheric Model on a Cubed‐Sphere Grid. Earth and Space Science (Hoboken, N.J.), 8(4) 오픈 엑세스 논문이므로 아마도 링크를 걸어도 접근 가능할 것이라고 생각된다.
여기에서는 KIM 모델을 기존에 학계에서 실제 관측 데이터와 비교되고 검증되어 온 GSH 모델(정확하게는, U.S. National Centers for Environment Prediction(NCEP)의 Global Forecast System(GFS)에서 주로 이용되는 2개의 다이나믹 코어 중 Harmonic 코어를 사용한 것)을 비교하였다. ENSO 지수가 평년값을 보여서 전-지구적 순환을 넣고 비교하기 좋은 2016-2017년 12 ~ 2월 및 2017년 6 ~ 8월 자료들을 넣어서 그 장기적 예측 결과를 GSH와 KIM 사이에 비교한 것 같았다. 결론에서 재미있었던 사실은 KIM 모델의 경우는 비정역학적인 대기 상태 변수들을 사용하여 GSH는 정역학적인 대기 상태 변수들을 사용하므로 (정역학적이라는 단어의 의미를 정확히 알지는 못하지만, 적어도 두 모델의 기본 메커니즘이 약간 다르다는 사실은 이해했다) 생각보다 비슷한 예측 결과를 보였다는 사실이다. 편차가 나는 비목이나 경향성도 대체로 비슷하게 나타나기도 했다. 물론 KIM의 경우가 GSH보다 Walker 순환과 관련된 서태평양 및 동태평양의 강수나 heat flux 등에 있어서는 예측 편차가 조금 더 심하기는 했지만….
당초 논문을 통하여 관심이 있었던 KIM의 설계 및 동작 과정은 정확히는 파악할 수 없었지만, 적어도 GSH와의 차이점을 알아낼 수는 있었고 또한 한정된 계절에 국한되기는 했지만 적어도 어떤 식으로 전-지구적 대기 과정을 모사하는 데에 있어 오차가 발생하는지를 논문을 통해서 어느 정도 알 수 있었다.
오늘 오후에 진행되는 세미나는 이 논문이 출간된 금년 2월에 비하여 적어도 9개월 정도의 시간은 경과한 뒤므로, 그 동안에 어떤 개선이 이루어졌는지, 그리고 또 어떤 문제점들이 해결되었으며 발생했는지를 주로 확인해보면 좋을 것 같다. 그리고 이 논문에서 KIM의 계절적 편차를 살펴보기 위해 사용한 실제 데이터와 GSH 모델과의 비교 방법 이외에, 실제로 센터장님께서 발표하시는 내용에는 어떠한 방식으로 KIM에 대한 검증이 이루어졌는지도 확인해볼 만하다고 생각된다.
적어도 약간의 이해나 KIM이 전-지구적 순환 예측에서 보이는 몇 가지 오차나 문제점들에 대한 약간의 공부를 이 논문을 통하여 할 수 있었던 것 같다. 아직 학부생 1학년의 수준이므로 당연히 모든 내용을 알아들을 수는 없고, 특히 몇 가지 물리량에 관한 개념은 모르므로 대략적으로 개론 수업에서 아는 몇몇 내용들(전반적인 zonal 기온 분포나 강수량, Walker 순환과 ITCZ 부근에서의 예측 오차 등)을 중점적으로 볼 수 밖에 없기는 했지만, 적어도 논문을 읽은 것이 헛되지는 않았던 것 같다. 다행인 듯 싶다.
