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An approach to derive an objective best track for a tropical cyclone in the western North Pacific

Title
An approach to derive an objective best track for a tropical cyclone in the western North Pacific
Other Titles
객관적인 베스트트랙 생산을 위한 다양한 태풍정보 활용 알고리즘 개발
Authors
Kim, Boram
Issue Date
2016
Department/Major
대학원 대기과학공학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
안명환
Abstract
최근 기후변화와 태풍의 활동에 대한 다양한 연구 결과가 존재하는 가운데, 이를 명확히 증명하고 근거를 제시하는데 사용되는 자료가 베스트트랙 자료이다. 뿐만 아니라, 베스트트랙은 태풍을 모의하는 모델 및 현업의 검증자료 등의 다양한 방면으로 활용되고 있다. 따라서 베스트트랙의 정확한 생산과 사용은 중요하다고 할 수 있다. 하지만 태풍이 발생할 당시에는 가용자료와 분석시간의 제한 및 전체경로의 부재와 같은 이유로 최적의 태풍 정보를 제공하기 어려운 경우가 있다. 태풍이 소멸된 후, 보다 정확한 태풍정보의 제공을 위해 미국과 일본, 중국과 같은 주요국가에서는 과거 태풍에 대한 베스트트랙을 제공하고 있다. 본 연구의 목적은 먼저, 베스트트랙의 정확한 이해와 이를 활용하기 위해 기존에 베스트트랙을 생산하는 여러 기관의 베스트트랙 생산절차를 조사하고 분석하여, 베스트트랙 생산의 기본 개념을 정의하는 것이다. 또한, 이러한 개념을 객관적으로 적용할 수 있는 알고리즘을 개발해, 방대한 자료를 신속히 처리하고 객관적인 근거를 제공함으로써 독자적인 베스트트랙 생산 툴을 생산하고자 하였다. 알고리즘에 사용되는 자료는 태풍을 감시하는 여러 기관에서 태풍 발생 당시에 분석한 실시간 분석 자료이고, 이러한 자료는 여러 단계의 전처리과정을 거쳐 최종적인 입력 자료로 사용된다. 개발된 알고리즘에서는 각각의 자료가 특정시간에 전후 24시간의 흐름을 얼마나 벗어나는지를 평가해, 이를 반영하는 인자를 통해 트랙의 부드러운 정도를 가중치로 계산한다. 가중치가 적용된 자료를 가중평균하고, 주관적으로 분석된 실시간 분석 자료를 사용함으로서 베스트트랙 생산의 기본 개념을 객관적으로 적용하여, 이를 통해 최종적인 베스트트랙을 생산할 수 있도록 하였다. 알고리즘을 통해 생산된 객관적인 베스트트랙 정보를 타 기관의 베스트트랙과 비교하였고, 결과를 객관적으로 비교하기 위해 기관별 베스트트랙간의 차이를 참조하였다. 결과는 평균적으로 약 50 km 이내의 거리차이를 보이며 비교적 잘 일치하는 경향을 보였지만 태풍이 이상 경로이거나, 육지로 상륙하는 경우에 일부 사례에서는 이러한 차이가 더 두드러지게 나타났다. 또한 객관적인 베스트트랙의 불확실성은 가용되는 자료의 수나 변동성에 따라 시종점에서 상대적으로 큰 차이를 보였다. 강도의 결과는 위치 결과에 비해 큰 차이를 보이며 추가적인 연구의 필요성을 확인 하였다. 자료의 검정방법을 이용하여 가용되는 자료의 연속성 또는 정확도에 따른 알고리즘의 성능 개선 가능성을 확인하였고, 향후 시종점에 대한 자료의 보강과 추가적인 테스트를 통해 알고리즘을 보완하면 더욱 향상된 결과를 보일 것으로 기대한다.;For an accurate understanding of climate change and tropical cyclone (TC) activities, it is important to use the best track information on various conditions. Moreover, the best track is especially as verification data for prediction model and operational fields. Here, the purpose of this study is to investigate and analyze the process of generating best track information so that the basic concept of the best track production can be clearly defined. It also aims at creating a distinguished best track production tool by developing an algorithm which is objectively applicable. Data used in algorithm is real-time data analyzed by a variety of organizations when a TC has occurred and the data is utilized as input data through different stages of data pre-processing. Here, to apply the background concepts of the best track the real-time analysis data is considered as a surrogate of the subjectively analyzed best track, while the weighted average is used for the smooth track and consensus concept. The weight which is calculated for each analysis time (6 hours) and for each track is obtained by the inverse of an objective uncertainty, which represents a degree of deviation from an ideal smooth track which is derived from the 24 hours of the track data. The algorithm developed enables us to offer objective bases as well as to promptly process vast amounts of data. The position difference compared to the published best tracks of 17 TCs is shown to be an average of around 50 km, with no significant variation with the organizations that published the best track. However, for some cases, significant difference as over 100 km appeared among published best tracks as well as at the result of the algorithm. In addition, the uncertainty of objective best tracks produced by algorithm appeared, causing different starting and dissipation point, depending on the number of available data or variability. The result of intensity for MSLP shows a larger gap than what the result of position difference does. It finally urged the needs of additional study. Meanwhile, we certified the performance improvement possibility depending on the reliability and accuracy through rejection of an outlier. We further expect more improved results after enhancing algorithm by complementing data about starting and end point of TC, and conducting supplementary studies.
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일반대학원 > 대기과학공학과 > Theses_Master
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