ADT(Advanced Dvorak Technique) 알고리즘을 이용한 태풍정보 생산의 중심위치 오차에 의한 민감도

Abstract

태풍의 강도를 분석하는데 있어 위성영상 자료를 활용하는 방법으로 Dvorak 방법이 세계적으로 널리 사용되고 있다. Dvorak 방법은 태풍에 동반된 구름의 패턴을 통해 태풍의 강도를 추정하는 방법으로 태풍강도를 CI수(Current Intensity Number)로 나타낸다. 그리고 CI수로부터 경험적 관계에 의해 최대풍속과 중심기압을 산출해 낸다. 하지만 Dvorak 방법은 일련의 과정들을 분석자가 직접 분석함으로써 분석자의 주관이 강도결정에 큰 영향을 미치는 단점을 가지고 있었고, 이를 보완하기 위해 객관적인 Dvorak 방법(Advanced Dvorak Technique, ADT)이 개발되었다. ADT는 기존의 Dvorak 방법의 주관성이 강하다는 단점을 보완하고 자동화시킨 새로운 방법을 추가시킨 자동화된 위성기반 추정(automated satelite-based estimation)방법이다. 그리고 현재 우리나라 기상위성센터에서도 ADT를 도입하여 태풍분석에 활용하고 있다. 그러나 ADT는 자동화되지 않은 부분이 아직 존재한다. 태풍의 형태를 결정하기에 앞서 태풍의 중심을 찾는 작업이 선행되어야 하는데, ADT는 이것을 분석가의 판단에 전적으로 맡긴다. 따라서 분석자의 주관에 따라 동일한 태풍에서 다른 분석정보를 산출할 수 있다. 하지만 중심위치에 따른 강도산출의 변화에 대한 선행연구는 아직 존재하지 않았다. 본 연구는 ADT를 사용한 태풍의 강도 추정에 있어 발생할 수 있는 오류를 탐색하기 위해 진행되었다. 본 연구는 이러한 중심위치의 변화에 따른 분석 정보의 차이 정도와 그 원인을 파악하기 위해 진행되었다. 태풍 강도의 정확한 산출을 하는 데에 있어 분석자의 능력에 따른 편차를 줄일 수 있는 측면에서 큰 이점이 있다. 중심위치 변화에 따른 강도 산출의 차이를 알기에 앞서 분석 기관 간(RSMC, JTWC, & NMSC)의 태풍의 중심 좌표 오차 수준을 파악하기 위한 연구가 선행되었다. 세 기관간의 차이는 30~40 km정도로 나타났다. 이에 따라 태풍의 눈이 24 km 내에서 변화함에 따른 분석 정보의 차이를 알아보는 민감도 실험이 실시되었다. 민감도 테스트는 태풍의 재분석을 실시할 때 결정한 중심위치로부터 상하좌우로 4 km씩 중심위치를 변경해가며 대입하는 방법으로 진행되었다. 그 결과 태풍의 중심 좌표에 따라 태풍이 다른 패턴으로 변화하거나 태풍 강도 지수가 1.0 이상(풍속 25 kt 이상)의 차이가 발생하는 결과를 보였다. 중심위치의 이동으로 강도 산출의 변화가 발생하는 원인을 찾기 위해 기존의 ADT가 개발된 환경과 동일한 McIDAS를 사용한 연구가 진행되었다. 그 결과, Curved band 패턴의 형태를 수식으로 나타내는 로그곡선이 태풍의 중심위치에 따라 달라지는 것이 한 가지 원인일 가능성이 제시되었다. 로그곡선의 변화는 BD-Gray 온도계조의 범위 변화와 연관된 케이스와 관련 없이 변화한 케이스로 나눌 수 있었다. 그 중 BD-Gray 온도계조와 관련 없는 변화는 프로그램과 관련된 원인에 의한 것일 가능성이 있었다. 이는 분석자의 주관에 따라 잘못된 분석결과가 도출될 수도 있다는 가능성을 시사한다. 위의 연구 결과들을 바탕으로 ADT방법의 한계를 밝히고 수정방향을 제시할 수 있게 되었다. ADT는 사용된 지 10년이 넘었지만, 중심좌표설정에 따른 결과 값의 문제에 대해 밝혀진 바가 없었다. 우리나라에서도 ADT를 도입해서 사용하는 만큼 이 현상과 원인에 대해 밝히는 것이 필요하다.;Dvorak Technique is widely used throughout the world as a forecasting method of a tropical cyclone. Dvorak Technique take the satellite image data for analyzing the intensity of a tropical cyclone. This technique calculates the intensity of a tropical cyclone with the pattern of storm clouds, which produces the maximum wind speed and central pressure by the empirical relation of presenting the cyclone intensity as CI (Current Intensity Number). However, Dvorak Technique has the disadvantage of the subjectivity, which great influences on the intensity determination. In order to compensate this defect, Advanced Dvorak Technique (ADT) has been developed with more objectivity. ADT is the technique of automated satellite-based estimation to add new technology. It is also adopted and utilized in Korea National Meteorological Satellite Center for the analysis of cyclones. This study is conducted to investigate the occurrence of errors in the estimation of the intensity of a cyclone in utilizing ADT. ADT has the huge advantage of reducing the variations according to the capabilities of the analyzers for correct calculation of the intensity of cyclone. However, ADT still has the un-automated aspect; the procedure to find the center position of a cyclone should be preceded by human. The previous studies related to this un-automated issue of ADT still does not exist. The aim of this study is to understand the degree of the difference of the analysis information and its reason in accordance with the change of such center position. The error level of center coordinate among the analysis institutions (RSMC, JTWC, & NMSC) was found to be approximately 30~40 km range. Thus, the sensitivity experiments of the changes of the cyclone eye within 24 km were carried out as follows; the center position of cyclone was substituted by 4km of the right, left, top, bottom side from the pre-determined center position. The results showed that whether the cyclone was transformed into other patterns or its intensity was calculated into other values according to the center coordination. In order to find the reason that the changes of the intensity and the moves of center position. This study was conducted by utilizing McIDAS that had the identical environment in which the existing ADT was developed. As a result, it was found that this is because the log curve which represented the shape of Curved band pattern as a formula varied according to the center position of the cyclone. The changes of the loge curve could be classified into the 2 cases; one case related to the changes of ringcb and the other changed cases was without the relevance. Among them, the change irrelevant with ringcb was possible to related to the computer programmatic problem. It suggested that it contained the possibilities to deduct the wrong analysis results depending on the subjectivity of analyzers. Although ADT has been utilized more than 10 years, the problem of result value according to the settlement of center coordination remains unexplored. Given that Korea already has adopted and utilized ADT, exploring this phenomenon and further study is required.