This study investigates the simulation skills of RegCM4 for Diurnal Variations (DV) of temperature and precipitation over South Korea according to the Lateral Boundary Conditions (LBCs) using two sets of 30-yr (1981-2010) integration with two LBCs (RG4_HG2: HadGEM2-AO and RG4_ EH6: EHCAM6). In general, RegCM4 successfully reproduces the DV of temperature irrespective of LBCs and seasons. The DV of temperature is well captured in the coastal region compared to that over inland area irrespective of LBCs and season although the magnitude of DV is underestimated. However, it fails to simulate the early morning peak of precipitation irrespective of LBCs, in particular, for summer and autumn although it captures the late afternoon peak over the inland region. And the impacts of LBCs on the simulation skills of RegCM4 for the DV of precipitation are more prominent during summer than other seasons. As a result, the simulation skill of RG4_HG2 for the DV of temperature is better than RG4_ EH6, but the simulation skill for the DV of precipitation is opposite. In general, the impacts of LBCs on the simulation skills for the DV of temperature and precipitation of RegCM4 are different according to the season, time and geographic location.

We investigated on the proper combination of physical parameterization schemes of RegCM4.0 for the simulation of regional climate over CORDEX-East Asia Phase 2 domain. Based on the Lee(2016)’s sensitivity experiments for the four combination using two land surface schemes and two cumulus parameterization schemes during 5 years (1979-1983), we selected the two combinations (CE: CLM+Emanuel and BG: BATS+Grell). The ERA-Interim was used as lateral boundary data of RegCM4.0 for the two experiments during 25 years (1981-2005). Simulation skills of temperature were similar in the two combination of physical processes irrespective of seasons and locations. However, there were a substantial differences in the simulation skills of precipitation according to the combination of physical processes, which were better in CE than BG combination. In general, the CE combination better simulated the precipitation characteristics in July and August over South Korea than BG combination, in terms of frequency and amount of precipitation according to the intensity. The superior skills of CE in simulating precipitation over South Korea can be related to the better simulation of seasonal march of the East Asian summer monsoon including the location and intensity of the North Pacific high pressure system than BG. The results suggested that the CE combination can simulate the climate characteristics in the CORDEX East Asia Phase 2 region better than the BG combination.

본 연구에서는 한반도에서의 다양한 기후변화정보 생산 및 앙상블 기후변화 정보 산출을 위한 하나의 앙상블 멤버로서 ECHAM6를 경계자료로 이용한 RegCM4를 이용하여 동북아시아 지역에서의 현재 25년(1981~2005년)간의 상세 기후정보를 생산하였다. ECHAM6를 강제력으로 한 RegCM4(이하 RG4_EH6)의 현재기후의 재현성에 대한 객관적 비교를 위해 RegCM4의 모의환경을 Hong et al.(2013)의 연구와 동일하게 적용하였으며, Hong et al.(2013)에서 생산한 동일기간(1981~2005년)의 모의자료(HadGEM2-AO를 강제력으로 한 RegCM4, 이하 RG4_HG2)를 함께 비교 분석하였다. 생산된 기후 정보의 검증자료로 CRU-TS 3.21 기온/강수 자료와 기상청 소속 59개 관측지점의 강수자료, 그리고 R2 재분석 자료를 이용하였다. 전반적으로 RegCM4는 두 경계자료와 관계없이 CRU 기온, 강수자료와 비교하여 지형 및 지리적 위치에 따른 기온과 강수의 공간분포를 비교적 잘 모의하였다. 그러나 Hong et al.(2013)에서 언급한 바와 같이 RG4_HG2는 계절에 관계없이 기온을 낮게, 강수를 과소하게 모의하는 특성을 보였으며, 특히 여름철 남한강수를 약 -3mm/day 정도 과소하게 모의하였다. 반면, 본 연구의 RG4_EH6는 RG4_HG2보다 여름철 기온의 음의 편의를 작게 모의하는 특성을 보였으며, 겨울철 기온은 지역에 따라 CRU 기온보다 약 +0.5~+2.5℃ 정도 높게 모의하는 특성을 보였다. 강수 또한 여름과 겨울 모두 RG4_HG2보다 많이 모의하는 특성을 보여, 여름철 강수 모의는 개선되었지만 겨울철 강수를 상대적으로 과다하게 모의하는 문제를 보였다. 여름철 강수에 대한 두 실험의 차는 6월과 8월 모의강수 차에 의한 것이며 상대적으로 RG4_EH6가 RG4_HG2보다 남한의 여름철 강수 발생에 주된 영향을 주는 종관(예: 장마전선) 및 중규모 시스템(예: 열적불안정에 의한 대류활동)과 관련된 대기현상을 비교적 잘 모의하였기 때문인 것으로 보인다. 반면, 겨울철 강수의 경우 RG4_EH6가 RG4_HG2보다 상대적으로 남서풍 성분을 강하게 모의함에 따라 저위도의 온난 습윤한 공기의 이류가 강하게 발생한 것과 관련이 있는 것으로 판단된다. RegCM4는 경계자료에 관계없이 여름에 최대가, 겨울에 최소가 되는 기온의 계절변동 패턴을 비교적 잘 모의하였으나 대부분의 계절에서 기온을 낮게 모의하는 특성을 보였다. 강수의 경우 여름철 강수를 과소하게, 상대적으로 겨울철 강수를 과대하게 모의하면서 강수의 계절변동 폭을 상대적으로 작게 모의하였다. RG4_EH6는 봄철을 제외한 모든 계절에서 RG4_HG2보다 기온에 대한 편의 및 평균제곱근 오차는 작게, 공간 상관계수는 유사한 모의수준을 보였다. 또한 여름철 강수를 많게 모의하면서 RG4_HG2보다 개선된 결과를 보였다. 그러나 상대적으로 봄철과 겨울철 강수를 약 1.36~1.84mm/day 정도 과다하게 모의하는 특성을 보였다. 강수강도별 강수량 및 강수빈도 또한 RG4_HG2와 유사하게 약한 강수는 많이, 강한 강수를 적게 모의하는 특성을 보였으며, 8월 강수의 경우 상대적으로 100mm/day 이상의 강한 강수모의에서 RG4_HG2보다 더 나은 모의수준을 보였다. 본 연구결과는 앙상블 기후변화 전망자료 산출을 위한 하나의 앙상블 멤버로서 의의가 있으며 향후 수문과 농업, 방재 등과 같은 남한에서의 상세 기후정보를 필요로 하는 응용 연구 분야에서 기초자료로 활용 될 수 있을 것이다. 그러나 여름철 강수의 과소모의와 봄철 및 겨울철 강수의 과대 모의에서 나타나듯이 본 연구의 RG4_EH6의 모의 강수 또한 많은 선행연구들(Im et al., 2007; Park et al., 2008(b); Oh et al., 2014)의 결과와 유사하게 자료 내에 계통적 오차가 존재함을 보였다. 그러나 이는 대부분의 지역기후모델들이 갖는 한계로 향후 편의 보정 또는 다중 모델 앙상블 기법 등의 후처리 방법 등을 통해 어느 정도 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 본 연구결과는 Hong et al.(2013)의 RG4_HG2 결과와 비교할 만한 모의수준을 보였으며, 기온모의에 있어서는 대부분에 계절에서 개선된 결과를 보였다. 현재 본 연구에서는 RCP4.5와 RCP8.5에 근거한 미래 32년(2019-2050)간의 미래기후 변화 전망 정보를 RG4_EH6를 이용하여 생산 중에 있으며 본 연구결과를 바탕으로 현재 대비 미래 기후변화 전망 자료를 산출할 계획이다.

본 연구에서는 지역기후모델(RegCM4)로 모의한 남한지역에서의 월 평균기온 및 최고/최저기온 자료의 모의수준을 개선하기 위해 모델의 모의자료와 남한의 59개 관측지점자료를 이용하여 선형 회귀식을 개발하였다. RegCM4의 25년(1981~2005년) 모의자료 중 20년(1981~2000년)의 자료를 이용하여 선형 회귀식을 개발하고 그 결과를 남은 5년(2001~2005년)에 적용하여 모의수준 향상을 평가하였다. 선형 회귀식은 RegCM4가 모의한 지상 2m 기온자료를 예측인자로 이용하는 방법(LR_T2m)과 모델의 잠재예측인자 중 관측기온(평균, 최고/최저)과 가장 높은 상관성을 보이는 예측인자를 선택하는 방법(LR_Corr)으로 나누어 연구를 수행하였다. 전반적으로 선형 회귀 기법들은 지리적 위치, 계절 및 변수에 관계없이 기온의 정확도를 크게 향상시키는 것으로 나타났다. 그 결과 RegCM4의 각 계절별 평균기온 및 최고/최저기온 모의결과에서 나타나는 여름철 내륙에서의 한랭편이와 겨울철 해안가의 온난편이 현상을 크게 감소시켜 관측과 유사한 공간분포를 보였다. 선형 회귀 기법 2가지 모두 계절별 평균기온 및 최고/최저기온의 공간상관계수, 편이 그리고 평균제곱근오차를 계절에 관계없이 각각 0.90 이상, -0.68℃ 및 1.35℃ 이하로 향상시키는 성능을 보였다. 하지만 LR_T2m 기법과 LR_Corr 기법은 매우 유사한 성능을 보여 두 기법 간의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다.