A heavy (93 mm hr−1) rainfall event accompanied by lightning occurred over Gangneung in the Yeongdong region of South Korea on August 6, 2018. This study investigated the underlying mechanism for the heavy rainfall event by using COMS satellite cloud products, surface- and upper-level weather charts, ECMWF reanalysis data, and radiosonde data. The COMS satellite cloud products showed rainfall exceeding 10 mm hr−1, with the lowest cloud-top temperature of approximately −65oC and high cloud optical thickness of approximately 20-25. The radiosonde data showed the existence of strong vertical wind shear between the upper and lower cloud layers. Furthermore, a strong inversion in the equivalent potential temperature was observed at a pressure altitude of 700 hPa. In addition, there was a highly developed cloud layer at a height of 13 km, corresponding with the vertical analysis of the ECMWF data. This demonstrated the increased atmospheric instability induced by the vertical differences in equivalent potential temperature in the Yeongdong region. Consequently, cold, dry air was trapped within relatively warm, humid air in the upper atmosphere over the East Sea and adjacent Yeongdong region. This caused unstable atmospheric conditions that led to rapidly developing convective clouds and heavy rainfall over Gangneung.

본 연구는 서울에서 강한 강수와 관련된 대기연직구조를 객관적으로 분류하고 대표 종관장과 강수 특성을 제시하고자 하였다. 이를 위해 2009년부터 2018년까지 여름철 (6~8월) 서울에서 강한 강수(>15 mm hr−1 ) 시 오산에서 비양 된 레윈존데 자료에 객관적 방법을 적용하여 대기연직구조를 분류하였다. 그 결과 대기 전체가 습윤한 형태인 Thin Tube (TT) 형이 34.7% (17회), 건조한 하층 위로 습윤한 층이 존재하는 Inverted V (IV) 형이 20.4% (10회), 습윤한 하층 위로 건조한 공기가 침투하는 Loaded Gun (LG)이 20.4% (10회)로 분석되었다. TT형의 경우 SRH 값이 357.6 J kg−1으로 역학적 불안정이 큰 반면, LG와 IV형의 경우 1000 hPa부터 600 hPa까지 열적 불안정이 큰 특징을 보였다. NCEP/FNL 자료를 사용한 합성장 분석에서 TT형의 경우 기압골 전면(500 hPa)인 서해상에 저기압이 위치하여 (850 hPa) 저기압이 강화될 수 있는 종관 패턴이 형성되었다. IV와 LG형의 경우 북만주와 중국의 북동에 강한 저기압이 위치하는 종관 패턴을 보이며, 기압경도에 의한 남서기류의 유입이 상대적으로 약하였다. 강수 전반부에 강수가 집중되는 형태가 모든 유형에서 나타났으며, 특히 IV형의 경우 강수 전반 높은 강도로 강수가 집중되어 내린다. TT형의 경우 가장 많은 강수량(123.9 mm)을 보였지만 다른 유형과 비교하였을 때, 강수가 전·후반 고르게 오랜 시간 지속되는 특징을 보였다. 본 연구 결과는 서울에서 강수와 관련된 고층관측자료의 이해도를 높이는 동시에 강수 예보기술 발전에 기여할 수 있을 것이다.

2011년 7월 26일 서울은 장마에 동반된 기록적인 대류성 집중호우로 인해 약 2천5백억 원 이상의 재산피해와 57명(사망자)의 인명손실이 발생되었고, 2012년 8월 27일 15호 태풍 볼라벤에 동반된 집중호우로 광주광역시에는 보다 약한 집중호우와 강풍을 동반하여 피해는 상대적으로 적게 발생시켰다. 위의 사례에 대해 KLAPS(기상청 국지분석 및 예측시스템)을 사용하여 집중호우 시 다른 물리적 요소들에 의한 중규모 과정들의 조사 및 분석을 수행하였다. 이것은 레이더관측과 천리안 위성관측 자료로부터 강우강도를 도출하는데 호조건의 전형적인 중규모 시스템이기 때문에 선택되었으며, 두 사례는 모두 집중호우 발생에 좋은 환경임을 보였다. 2011년 장마에 동반되어 서울에 나타난 사례에서 레이더와 천리안의 정량적인 강우강도를 지상강우계 관측과 비교했을 때, 최대 관측값이 85 mm/hr 이상이 나타난 시점에 비해 약 50 mm/hr 이상이 과소 추정되는 차이가 나타났으나, 레이더 강우강도는 35 mm/hr의 차이와 천리안 강우강도는 60 mm/hr의 차이를 보였다. 그러나 2012년 8월 27일 15호 태풍 볼라벤에 동반되어 광주광역시에 나타난 강우강도와 지상강우강도의 경향은 위의 사례와 유사하게 나타났으며, 정량적인 강우강도 차이는 최대 관측값이 17 mm/hr 이상이 나타난 시점에 비해 약 10 mm/hr 이상이 과소 추정되는 차이가 나타났으나, 레이더 강우강도는 5 mm/hr의 차이와 천리안 강우강도는 10 mm/hr의 차이를 보였다. 이것은 태풍 볼라벤에 의한 집중호우가 상대적으로 약했기 때문이었다. 두 사례에 대해 레이더 강우강도와 천리안 강우강도는 지상강우강도와 시계열적으로 비교했을 때, 모두 유사한 경향을 보였다.

In meteorological data, various studies are being conducted to improve the prediction performance of rainfall with irregular patterns, unlike temperature and solar radiation with certain patterns. Especially in the case of the short-term forecast model for Dong-Nae Forecasts provided by the Korea Meteorological Administration (KMA), forecast data are provided at 6-hour intervals, and there is a limit to analyzing the impact of disasters. In this study, Hydrological Quantitative Precipitation Forecast (HQPF) information was generated by applying the machine learning method to Local ENsemble prediction system (LENS), Radar-AWS Rainrates (RAR), AWS and ASOS observation data and Dong-Nae Forecast provided by the KMA. Through the preprocessing process, the temporal and spatial resolutions of all the data were converted to the same resolution, and the predictor of machine learning was derived through the factor analysis of the predictor. Considering the processing speed and expandability, the XGBoost method of machine learning was applied, and the Probability Matching (PM) method was applied to improve the prediction accuracy of heavy rainfall. As a result of evaluating the HQPF performance produced for 14 heavy rainfall events that occurred in 2020, it was found that the predicted performance of HQPF was improved quantitatively and qualitatively.

본 연구에서는 기존의 정량적인 강수량 정보를 제공하는 방식에서 벗어나 호우발생에 따른 생활환경의 변화에 끼치는 영향을 고려한 호우영향예 보서비스의 필요성을 기반으로 호우위험영향도 평가가 가능한 호우재해 위험영향 매트릭스를 개발하고, 이를 통해 호우위험영향을 평가하는 방법을 제시하였다. 사당동 일대를 대상으로 실제 발생 호우사상(2011년 7월 27일)을 적용하였으며, 호우에 의한 침수로 영향을 받는 대상별(사람, 교통, 시설) 호우위험영향평가를 수행하였다. 이를 위해 1 km 격자기반으로 호우위험정도(Impact Level)를 산정하고, 침수심 결과를 조합하여 격자 기반의 잠재호우위험영향(Potential Risk Impact)을 산정하였다. 여기에 강우발생가능성 Likelihood와의 조합을 통해 호우영향예보가 가능한 호우위험영향(Heavy Rainfall Risk Impact) 값을 산정하여 사당동 지역의 호우영향정도를 격자기반으로 4개의 등급으로 분석, 제시하였다.

On the study of the characteristics and life cycle of mesoscale convective band in type of airmass that occurred in the Honam area from June to September for only 4 years in the period of 2009~2012, 10 examples based on the amount of rainfall with AWS 24 hours/60 minutes rainfalls, Mt. Osung radar 1.5 km CAPPI/X-SECT images and KLAPS data for convective band with heavy rainfall event were selected. There were analyzed and classified by using the convective band with heavy rainfall occurred along the convergence line of sea wind in the form of individual multi-cellular cell and moving direction of convective band appeared in a variety of patterns; toward southwestern (2 cases), northeastern (4 cases), congesting (2 cases), and changing its moving direction (2 cases). The case study dated of the 17th Aug. 2012 was chosen and implemented by sequentially different evolution of its shape along the convergence line of sea wind cell and moving direction of convective band as equivalent potential temperatures at the lower layer have increased to the upper layer 500 hPa, that the individual cells were developed vertically and horizontally through their merger, but owing to divergence caused by weakened rainfall and descending air current, the growth of new cell was inhibited resulting in dissipation of convective cells.

본 연구에서는 강우의 시공간적 멀티프랙탈 특성에 기반을 둔 다운스케일링 알고리즘(RDSTMF-Rainfall Downscaling in Space-Time Multifractal Framework)을 한반도에 적용하여 그 적용성을 살펴보았다. 이를 위하여 2008년부터 2012년까지 우리나라에 호우주의보를 일으킨 8개의 이벤트에 대한 레이더강우자료를 분석하여 각 이벤트에 대한 멀티프랙탈 지수를 판별하였으며, 이에 근거하여 RDSTMF의 모수들을 산정하고 이 모수들과 시공간강우장의 평균강우량과의 관계를 도출하였다. 이 관계에 근거하여 RDSTMF를 사용하여 가상의 시공간강우장을 생성, 관측 시공간 강우장과 비교하였다. 비교 결과, RDSTMF를 사용하여 생성된 가상의 시공간 강우장은 관측 시공간 강우장의 멀티프랙지수를 3차 모멘트까지 정확히 모사함을 확인하였으며, 누적분포함수 또한 비교적 정확히 모사함을 확인하였다.

본 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS (Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 Z=303R0.72를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우 알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분 강우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근오차는 3.146으로 분석되었고, 공간상관행렬 오차의 평균은 -0.530～-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도 위성의 이용을 통한 다중 원격탐사 자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예․경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

It is very difficult to forecast accurately a damage from the natural disasters which occurs frequently. If the significant weather event was forecasted one or two days ago, we will be able to minimize a damage from the severe weather event through the suitable prevention activities. It said that 2000's our country's total damages from the meteorological disasters was several trillion won(Park et al, a, b, 2005). Therefore, we analyzed the Korea Meteorological Administration(KMA) and television broadcasting's reports, information contents, and transmission system, an ex post facto valuation about typhoon Nabi which struck the Korean peninsula from September 5 to 7, 2005. Through these investigations, we want to present the basic data to rises the application effect of disaster prevention meteorological information. We think KMA must present many information report to promote a citizen's understanding about the meteorological information and the serious disaster situation. And also we think the KMA and television broadcasting must present an advisable reports, the contents which is suitable to disaster response stages. And we must grasp the problem of disaster prevention meteorological information through an ex post facto examination, improve it effectively .

Depth-area-duration(DAD) relations are important to hydrological plans and designs for the water resources as well as the flood defence. And these relations have been still in analysis and use today because they can be applied to readily available data. In this paper, rational and consistent DAD models were developed using the multiple regression analysis and basic relationships of area ratio-runoff volume about heavy rainfall occurring in the Im-Jin river basin, 1999. In addition, revised DAD models and curves that can convert a maximum point rainfall to mean area rainfall were developed and evaluated. As results, these models seem to have predictive value in order to plan and design hydrological structures of flood defence in the Im-Jin river basin.