그림 42. 본 연구 사업에서 수행한 연구 개발 기술에서 현업화 기술로 가기 위한 여러 단계들 3장의 1, 2, 3 절에 서술한대로, 본 연구과제에서 과학적 방법에 기반한 연구 기술을 개발하였고, 개발된 기술에 대한 타당성 및 수준을 국제 학계의 리뷰 후 논문 출판으로 검증하였다. 그러나, 본 과제에서 연구 목적으로 개발된 기술이 현업화기 되기 위해서는, 현업 수요기관에 맞는 현업화 기술 개발이 필요하다.
그림 42은 본 연구 사업에서 수행한 연구 개발 기술에서 현업화 기술로 가기 위한 여러 단계들 도식화 하였다. 먼저 앞 절에서 기술한 각각 위성, 수치 기반으로 개발단 기술들이 어떤게 융합될지에 대한 방안을 연구하였다. 또한, 개발된 기술의 연구 결과와 현업화 방향성에 대한 현업 수요쳐의 의견을 조사하여 수렴 반영 하였다. 또한, 앞 절에서 서술한 여러 태풍발생탐지 기술들은 대부분의 경우 국제 학계 기준의 태풍 발생 탐지인 열대저압부 탐지를 기준으로 개발되었다. 현업과 비슷한 상태에서 검증을 실시하기 위해서 국내 태풍현업에서 사용하는 기준으로 조정하여 현업검증을 실시하였다.
본 절에서는 전구수치모델 시스템과 위성 알고리즘의 효율적 결합 방법에 대한 조사를 서술한다. 융합 방법에 대하서 두 가지 안이 제시되었다.
(방법 1) 위성에서 추출한 태풍발생인자들과 전구모델에서 추출한 인자들을 모두
입력자료로 하여 하나의 태풍발생탐지/모델을 구성하는 안(그림 42)
(방법 2) 위성에서 개발된 인자들과 전구모델분석장의 대규모 환경인자 등 중간 인자값 모니터링 기능 추가하며, 각각의 모델의 결과를 산출함. 여러 가이던스의 결정을 참고하여 현업예보자가 태풍 발생 탐지/예측의 최종결과물을 결정하는 안(그림 44)
방법 1에 따라 COMS 위성 인자와 NCEP GFS 인자들을 입력자료로 이용하여 하나의 기계학습(RF) 모델을 개발하였다. 표 17은 태풍발생탐지/예측 모델의 변수 중요도를 나타낸다. 이때 국내 기상현업을 위해 기상청 기준 풍속 17 m/s인 태풍을 탐지하는 것으로 목표로 하였다. 흥미로운 것은 모델과 위성에서 추출한 인자를 동시에 입력한 방법 1에서는 전구모델 인자의 중요도가 COMS 위성 인자보다 훨씬 크게 나왔다. 이는 단일한 탐지 알고리즘을 적용할 경우 태풍발생탐지 결정 과정에서 대규모 환경 인자가 중요한 역할을 한다는 것이다. 현업 예보관들과 단일 알고리즘이 대규모 과정에 크게 의존하는 이유에 대해 논의하였다. 하나의 가정은 모델분석장에는 이미 위성관측 결과가 어느 정도 반영되어 있기 때문에, 모델 분석장이 중요한 역할을 했을 가능성이 있다.
예보자들은 기계학습에 의한 객관적인 최종 결과를 제시하는 것 보다, 현재 존재하고 있는 태풍발생에 대한 물리적 이해를 돕는 것이 중요하다는 의견을 제시하였다. 따라서, 현업화 기술에서는 그림 53과 같이 위성에서 개발된 인자들과 전구모델분석장 대규모 환경인자 등 중간인자값 모니터링 기능을 추가하였다. 또한, 각각의 별도 알고리즘에서 나오는 태풍발생탐지/예측 결과는 현재의 태풍 발생 상태에서 대규모 환경, 시스템 순환, 대류 강도 및 패턴 등 어떤 요소가 발생의 호조건인지에 대한 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 대류 강도나 패턴을 고려한 정지궤도 위성 적외채널을 이용한 발생탐지는 “발생”으로 산출되었으나, 대규모장을 고려한 모델기반 발생탐지 결과는 “비발생”으로 산출되었을 때를 가정할 수 있다. 이런 경우, 현재 태풍내의 시스템의 발생에 가까우나, 주변환경이 호조건이 아니므로 “비발생”될 가능성도 있다고 해석할 수 있다. 따라서, 본 연구에서 제공하는 현업화 기술은 그림 44과 같은 형태로 제공될 것이다.
변수명 모델(M)/위성(S) Mean Decrease Accuracy
mvot M 119.2832
mvws M 106.1533
jul_day 103.8612
lat 91.80863
lon 83.98509
mdvt M 79.11046
mrht M 73.19908
local_time 59.31836
sw_mean S 56.7057
DAV S 55.58434
SHDI_wv S 44.41981
SHDI_IR1 S 39.37296
ir1_mean S 38.96147
wv_mean S 35.97598
표 16. 융합 방안 1에 따라 모든 위성인자와 수치모델인자를 입력자료로 이용하여 하나의 모델로 개발한 변수 중요도
그림 43. 위성-수치 모델 융합 방안 1: 위성에서 개발된 인자와 전구모델에 서 개발된 대규모 인자를 모두 고려하여 하나의 태풍발생탐지/예측 현업화 기술로 개발
그림 44. 위성-수치 모델 융합 방안 2: 위성에서 개발된 인자들과 전구 모델 분석장 의 대규모 환경인자 등 중간 인자값 모니터링 기능 추가하며, 각각의 모델의 결과를 산출함. 여러 개의 알고리즘 가이던스의 결정을 참고하여 현업 예보자가 태풍 발생 탐지/예측의 최종결과물을 결정하게 함