화산재의 확산은 심각한 사회적 문제를 야기한다. 화산재의 확산을 예측하기 위한 수치 분석은 시간이 걸리기 때문에 초기 대응에 필요한 정보들을 제공하기에는 부적절 하다. 이 연구에서는 시나리오 기반의 대상 기상장과 과거 기상장의 유사도를 분석하여 화산재 확산 정보를 제공할 수 있는 유사기상장 모델을 제안한다. 동아시아 지역 기상장을 분석하기 위하여 2005-2014년 WRF (Weather Research and Forecasting model) 데이터를 k-means 클러스터링 방법을 사용하여 분류하였다. 기상장 데이터의 수에 따른 정밀도를 확 인하기 위하여 2010년 1년치 클러스터링과 2005-2014년 클러스터링 결과의 최종 클러스터와 내부 원소들 사이의 상관계수 (correlation coefficient)와 유클리드 거리 (Euclidean distance)를 측정하여 비교분석 하였다. 1년치 결과의 경우 178 m의 평균 거리와 10년치 결과에서는 52 m의 평균거리로 95% 신뢰수준에서 유의하게 차이를 보여주었다. 모델의 정밀도는 기상장 데이터의 크기와 클러스터링 단 계가 증가함에 따라 높아졌고 기상장의 표준편차는 줄어들어 화산재 확산의 변동성이 감소할 것으로 나타났다.

본 연구에서는 재분석 자료(reanalysis data)를 이용하여 동아시아 계절별 평균 기상장을 분석함으로써 동아시아 주요 화산체 분화 시 화산재 확산에 따른 피해 위험 지역을 예측해보고자 하였다. 또한 FALL3D 모형으로 임의의 과거 6개월 간 가상의 백두산 분 화에 따른 화산재 확산 결과를 모의하고, 그 결과를 이용하여 화산재 확산 패턴을 클러스터로 유형화하였다. 마찬가지로 FALL3D에 이용된 WRF(Weather Research and Forecasting model) 기상장 데이터를 기반으로 기상장 클러스터를 정의하였다. 화산재 클러스터와 기상장 클러스터를 비교분석함으로써 화산 분화 당시의 기상장이 화산재 확산 패턴에 미치는 영향을 분석하였다.