자기조직화지도 기법을 이용한 우리나라 겨울철 종관기후에 관한 연구 :The study on winter synoptic climatology over the Republic of Korea using self-organizing map

전상희

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자료유형: 학위논문

저자정보: 전상희 (건국대학교, 건국대학교 대학원)

지도교수: 최영은

발행연도: 2013

저작권: 건국대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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이 논문의 연구 히스토리 (2)

2013

자기조직화지도 기법을 이용한 종관패턴이 우리나라 겨울철 기온에 미치는 영향에 관한 연구

전상희 , 최영은 , 김지영 한국기상학회 학술대회 논문집 2013.04 학술대회자료

자기조직화지도 기법을 이용한 우리나라 겨울철 종관기후에 관한 연구

전상희 지리학과 2013.01 학위논문

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본 연구는 겨울철 우리나라에 영향을 미치는 기압패턴을 자기조직화지도 기법으로 상세하게 분류한 후, 기압패턴별 기온과 강수특성을 분석하여 겨울철 기후특성에 대한 이해를 높이고자 하였다. 자기조직화지도 기법은 종관기후학에서 객관적인 분류방법 중 하나로 비선형적 행태를 보이고 연속적인 대기시스템을 분석하는데 적합하다. 자기조직화지도 기법에 사용된 자료는 1979∼2012년(10∼4월) 동안의 Reanalysis 2 일평균 해면기압(10～70°N, 80～180°E)이며 매개변수는 4×3 노드배열, 선형초기화, 이웃함수 ep, 일괄 훈련과정 등이다.
분류된 기압패턴은 총 12개로 출현특성에 따라 명명하고 출현특성의 유사성에 따라 나누었다. 먼저 시베리아고기압이 발달한 유형a는 강한 시베리아고기압 확장형, 서고동저-약한 알류샨저기압형, 서고동저형 등으로 구분하였다. 시베리아고기압이 약한 유형b에는 약한 시베리아고기압 확장형, 약한 서고동저형, 변질된 시베리아고기압형, 시베리아고기압 발달 초기형 등이 포함된다. 시베리아고기압이 약하고 알류샨저기압형이 강한 유형c는 서고동저-약한 시베리아고기압형, 서고동저-대륙 저기압형, 서고동저-북태평양고기압형으로 나뉜다. 이동성고기압이 나타나는 유형d는 풍향에 따라 이동성고기압-남풍형과 이동성고기압형으로 나누었다.
기압패턴별 기온과 강수 특성은 차이를 보였다. 기온은 시베리아고기압이 발달한 유형에서 낮았고 약화될수록 높아졌다. 시베리아고기압이 약한 경우 알류샨저기압이 발달하면 시베리아고기압의 강도가 유사한 유형보다 기온이 낮았다. 시베리아고기압이 발달한 유형c의 기압패턴들은 기온차이가 크지 않았다. 서고동저형은 평균기온과 최저기온에서 가장 낮았으며 이동성고기압-남풍형은 가장 기온이 높은 유형이다. 기압패턴별 영향이 지역별로도 차이가 나타났다. 유형a에서 알류샨저기압이 강해질수록 서해안과 내륙의 기온은 낮아졌지만 동해안은 기온이 상승하였다. 유형d에서 내륙지역이 해안지역보다 최고기온은 높았고 최저기온은 낮았다.
강수량기여도, 강수량은 유형c에서 높고 많았으며 시베리아고기압 발달 초기형에서 가장 높았다. 또한 강수량기여도와 강수량은 시베리아고기압이 발달 하거나 알류샨저기압이 발달한 유형에서 낮고 적었다. 호남지역의 신적설량은 강한 시베리아고기압 확장형에서 가장 많았고 태백산맥 산간지역과 영동지역의 신적설량은 약한 서고동저형에서 많았다. 서고동저-북태평양고기압 발달형은 남동해안지역에 대설을 일으킬 수 있는 유형이다.
본 연구는 종관기후학에서 기존의 종관패턴 분류법보다 우수한 자기조직화지도기법을 사용하여 겨울철 기압패턴을 상세하게 분류를 하였다는데 의의가 있다. 상세한 기압패턴 분류로 알류샨저기압이 시베리아고기압의 변화와 우리나라 기온에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 또한 분류된 기압패턴이 겨울철 기온과 강수특성에 미치는 영향은 출현특성에 따라 차이를 보였으며 그 영향은 지역적으로도 달랐다. 본 연구는 우리나라 겨울철 기후특성을 이해하는데 도움을 주어 농업, 방재, 수자원, 에너지 등의 분야를 위한 장기예보에 쓰일 수 있을 것이다.

The purpose of this study was to examine the winter climatic characteristics by classified specific winter atmospheric pressure patterns using Self-Organizing Map(SOM). Twelve patterns were named according to properties of their appearance and then classified into four groups. For strong Siberian high patterns(group-a), there are three types including a strong Siberian high expending type, a west high/east low type-weak Aleutian low type, west high/east low type. For group-b had patterns where Siberian high and Aleutian low were weak, including a weak Siberian expanding type, a weak west high/east low type, a deteriorating Siberian high type, a Siberian high beginning to develop type. For group-c which weak Siberian high and strong Aleutian low type appear, there are three types including a west high/east low-weak Siberian high type, a west high east low-low over continent type, a west high./east low-North Pacific high type. For group-d, the patterns that migratory high affects on Korean Peninsula were divided into migratory high and migratory high-southerly wind.
Different types have various effects on temperature and precipitation. Temperature is lower when strong a Siberian high appear(group-a). Temperature were getting higher as a Siberian high were weaker. When the Siberian high is weak, Aleutian low contributes to dropping of temperature. Mean and minimum temperature under west high/east low type was lowest. When migratory high-southerly wind type emerged, temperature was highest. Mean temperature is getting lower over the west coast region and the interior while mean temperature is higher over the east coast region as Aleutian low was getting stronger under the group-a. For the group-d, the interior region had higher maximum temperature and lower minimum temperature than the coast region.
The contribution of winter precipitation and winter precipitation were high under the group-b and was highest in Siberian high beginning to develop type. New snowfall depth over Honam area was largest under the strong Siberian high expanding type. Over the Taebaek Mountains and Yeongdong area new snowfall depth was largest under the weak west high/east low type. West high/east low-North Pacific high type could form condition for heavy snowfall over southeast coast during March.
This study applied SOM which is useful in the synoptic climatology to classify winter pressure patterns specifically over the Republic Korea. Specific classification showed the influence of Aleutian low
on Siberian high and temperature over the Republic of Korea. Also, classified patterns had different effects on winter climatic characteristics according to properties of their appearance. In addition those effects were different with different regions. This study helps to understand winter climatic characteristics over the Republic of Korea and then could be used for improving long range forecast for agriculture, prevention, management of water resource, energy.

제1장 서론 1
제1절 연구 배경 및 목적 1
제2절 연구 동향 3
제2장 연구 자료 및 방법 7
제1절 연구 기간 및 자료 7
제2절 연구 방법 9
1. 자기조직화지도 기법 알고리즘 9
2. 자기조직화지도 기법 적용 11
3. 기압패턴별 출현특성과 기후특성 분석방법 14
제3장 겨울철 기압패턴 분류 16
제1절 최적의 기압패턴 분류 16
1. 최적의 공간범위와 노드배열 16
2. 최적의 초기화 방법 훈련과정 및 이웃함수 18
제2절 겨울철 기압패턴별 출현특성 21
1. 기압배치와 925hPa 바람 특성 21
2. 기압패턴별 빈도와 출현시기 25
3. 경로추적과 지속기간 및 사례분석 27
제4장 겨울철 기압패턴별 기후특성 29
제1절 기온 29
1. 평균기온 29
2. 최고기온 33
3. 최저기온 35
제2절 강수 38
1. 강수 38
2. 강설 42
제5장 요약 및 결론 47
참고문헌 50
부록 55
국문초록 57

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