3차원 변분법을 사용한 이중 도플러 바람장 분석

본 연구에서는 3차원 변분법을 사용한 이중 도플러 바람장 분석 방안을 장마전선상의 중규모대류계에 적용하여 그 특성을 고찰하였다. 먼저, 실험을 위하여 2006년 6월 30일 1330 UTC에 대한 WRF의 예측 자료로부터 시선속도를 합성하는 관측시스템모사 실험을 수행하였다. 실험은 먼저 비용함수의 최소화를 위한 반복 횟수에 따른 바람벡터 유도 효율을 살펴본 결과 수평 바람 벡터의 경우 50회의 반복 횟수에도 WRF 예측자료의 수평바람장과의 상관계수가 0.9 이상에 도달하였다. 그러나 연직 바람 성분의 경우 150회 반복 이후부터 안정하게 최소값에 수렴하였다. 두 번째 실험은 비용함수의 계산에서 연속방정식의 약제약 조건을 고려하지 않았을 경우의 바람장 유도 특성을 살펴보았다. 그 결과 수평바람은 상관계수가 여전히 0.9를 넘었으나, 연직 바람에 대한 상관계수는 0.38로 감소하였다. 이로써 연속방정식 제약조건은 고전적인 이중 도플러 바람장 유동에서 뿐 만 아니라 변분법에서도 중요한 역할을 함을 알 수 있었다.세 번째 실험은 비용함수의 계산에서 소산항을 고려하지 않았을 경우의 바람장의 유도 효율을 살펴보았다. 그 결과 rmsv, rmsw, rrev, rrew 등이 소산항을 포함하였을 때 보다 증가하였으며, 연직속도의 극값은 소산항을 포함하지 않았을 때보다 참값에서 멀어진 것을 볼 수 있었다. 이 결과는 소산항이 계산불안정의 해소에 기여하고 있음을 말해 준다. 네 번째 실험은 합성된 시선 속도에 오차를 포함시켰을 때의 바람장 유도 특성을 살펴보았다. 그 결과 오차가 포함된 비율이 높을수록 바람장 유도 효율이 낮아져 -1에서 1사이의 무작위수의 100% 를 시선속도에 곱하여 계산한 오차를 원래의 시선속도에 더해 주었을 경우에는 수평바람의 상관계수가 0.65까지 감소하였으며, 연직바람의 상관계수가 0.18까지 감소하였다. 이 결과를 살펴 볼 때 관측자료에 포함된 오차는 연직속도의 유도 뿐 만 아니라, 수평 바람의 유도에도 큰 영향을 미치므로, 관측자료의 품질관리의 중요함을 알 수 있다.3차원 변분법을 사용한 이중 도플러 바람장 유도 방법을 실제 자료인 2006년 6월 30일 1430 UTC의 고산과 진도 레이더 자료에 적용한 결과 장마전선상의 중규모 대류계에 포함된 대류세포의 바람 구조가 반사도 인자의 분포와 일관성 있게 분석되었다. 또한 이 시각에 유도된 연직바람장의 구조와 10분 뒤인 1440 UTC의 관측된 자료로부터 유도된 연직바람장의 비교로부터, 두 바람장의 물리적 일관성을 확인할 수 있었다. 위와 같은 실험 결과는 기상청의 레이더 환경에서 다중레이더를 이용한 바람장 분석에 긍정적인 측면을 제공하고 있다.감 사본 연구는 기상연구소 기본과제인 집중관측과 예측 가능성 연구(KEOP)과제의 지원으로 수행되었다. 그리고 본 논문의 내용을 심도 있게 이끌어주신 익명의 심사자들에게 감사드린다.