2020년 연차보고서 공개,기상이변 예측 성과
인류 건강 및 생태계 지속성 영향 예측 중요
과학적 연구 감염,산불,폭우,폭염, 한파까지
태평양 5개국 기후정보 강화 사업 성과 기여
불확실성, 예측불허 현실 가장 과학적 접근
다중모델앙상블 등 11개국 15개 기관에 제공
APCC,기후사업 중대 '미래의 거울 정의'사명
권원태 APEC원장 "세계 최고 예측 정보 약속"

APEC기후센터, 국내외 기상이변 예측 산실

김영민 기자 | sskyman77@naver.com | 입력 2021-05-01 10:05:29
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[환경데일리 김영민 기자]지난해 우리나라는 1973년 이래 역대 다섯 번째로 연평균 기온이 높은 한 해였다. 왜 이런 현상이 일어났을까. 우연인지, 당연한 지구의 변화인지 지금도 의심의 눈초리를 보거나 매우 대수롭지 않게 판단하는 일이 비일비재하다.

지구 온난화에 의해 전 지구 평균 기온 최고치가 여러 차례 경신됐다. 이렇다보니 가장 민감이 스며드는 건 인류 안녕과 생태계 지속성이다. 즉 기상재해인 혹서기 등에 대한 사전대응이 더 중요해지고 있다.  그 노력의 일환으로 이상기후현상을 상시 감시이 중요해졌고, 원인을 분석, 미리 이상기후 현상 예측과 피해를 줄이는 대책 마련에 나서고 있다.


하지만 현재 장기예보는 주별 월별 평균 기온 전망만 전달하고 있어서, 혹서기 대응 활용에는 한계가 있는 것도 현실이다. 더욱이 1~3개월 이상기후 전망 서비스 콘텐츠가 부족한 상황이다. 장기 예보 개선 계획에 따른 현안 대응과 다양한 기후 예측 모델을 활용한 한반도 이상기후 장기 예보 서비스 콘텐츠 개발이 절실하다.

이상기후 감시/분석/전망 기술의 향상과 더불어 세계적으로 관심이 증대되고 있는 정보 서비스 측면에서 정보들의 통합 및 전달 방법에 관한 연구 역시 필요하다. 기상청에 따르면 세계기상기구가 지난해 전지구 평균기온이 14.9도로 2016년, 2019년과 함께 역대 가장 더운 3개년 중의 한 해였다고 밝혔다.


2015년부터 2020년의 6년이 가장 따뜻한 해로 기록돼 지구온난화의 경향이 이어졌다. 2020년에 코로나 감염병 확산과 함께 호주와 미국 내 대형산불의 원인이 된 극심한 가뭄, 인도 동북부 및 방글라데시 네팔의 폭우, 한반도 여름 중부지역의 54일 역대 최장 장마 등은 우연이 아니다는 판단이다. 연간 강수량은 충분하게 내렸을까. 통계 빅데이터를 보면 서시베리아에서 동아시아 동부, 동남아 남부, 중앙 아시아 남부, 남아시아와 아프리카대륙에서 평년(1981~2010년)보다 많았다. 북극지역, 미국 동부지역, 남아메리카, 동태평양 지역에서는 평년보다 적었다.


우리나라, 일본, 중국 등 동아시아지역은 6~8월에 기록적인 긴 장마와 집중호우로, 최다강수량을 기록했다. 국내는 장마기간이 54일(중부지방기준)로 1973년 이래 가장 길었고, 장마철 전국 강수량은 693.4mm로 상위 2위를 기록했다. 중국은 1961년 이후 최장 장마기간(62일), 최다강수량(759.2mm)을, 일본의 구마모토현에서는 1946년 이래 최다강수량 1342mm를 기록했다.


이집트는 2020년 1월에 폭설이 내렸고. 이집트의 알렉산드리아 지역은 100년 만에, 카이로에서는 110년 만에 눈이 관측됐다. 아르헨티나의 연 강수량은 평년보다 16.7% 적었고, 1995년 이후 가장 건조한 해였다. 2020년 10월에 7개의 태풍이 발생, 1984년, 1992년과 같이 가장 많이 발생했다.


올해 가장 강력한 태풍 고니(Goni)는 카테고리 5(중심기압 905hPa, 최대풍속 286m/s)이며, 필리핀으로 상륙하면서 많은 인명과 재산피해가 발생했다.


짚고 넘어가야 할 대목은 아태지역에 변화무쌍한 기후다. 엘니뇨 종료후 라니냐 발발에 주목해야 한다. 2020년 해수면 온도는 적도 태평양의 중부와 동부에서 평년보다 낮게 관측됐고, 서부는 평년보다 높게 관측됐다. 그 외 대부분 지역에서 평년보다 높은 해수면 기온이 관측됐다. Nino3.4 지수에 의하면, 엘니뇨가 2019년 10월에 시작, 2020년 4월에 종료됐으며, 7월까지 중립을 유지하다가 2020년 8월 이후 라니냐 상태가 지속됐다.


APCC 엘니뇨 전망은, 2021년 2월~4월간 약 76%의 확률로 라니냐 상태가 지속될 것으로 예상되며, 그 강도는 약할 것으로 예측됐다. 이치럼 불확실성, 예측불허의 현실을 가장 과학적으로 접근해 인류에 안정성을 확보한 자료를 국내외 공개하기까지는 APEC기후센터의 노력이다.

국내 대표적 기상예측전문기관인 APEC기후센터는 APEC회원국 간의 기후네트워크 구축을 통해 최적의 예측정보를 생산·공유하고 있다.

APEC센터 핵심업무인 기후예측 핵심기술 개발을 통해 국내외 기후예측의 발전을 선도하는 등 사업과 활동에서 소기의 성과를 거둔 한 해였다. 우선 기후예측시스템의 효율적 운영을 통해 센터의 다중모델 앙상블(MME) 장기기후예측의 정확도를 높여 예측 신뢰도를 한층 제고했다.

센터의 기후예측정보 활용도를 높이고자 기계학습과 같은 신기술의 활용 등을 통해 다중모델 앙상블 기반의 다양한 사용자 친화적 기후예측 정보를 제공하기 시작했다. 지난해 센터는 기후예측 기술개발 현황 및 향후 발전 방향을 주제로 학·연·관의 전문가들이 참여한 기후예측워크숍을 개최했다.

유엔환경계획사무국(UNEP)이 제안한 녹색기후기금(GCF)의 기후사업에 센터의 기후예측 전문성과 지식을 2019년에 이어 제공할 다른 기회가 열려 기후예측 역량을 국제사회로부터 확고히 인정받았다. ​이처럼 센터는 국가기후예측 생산과 대국민 소통에 있어 필수 불가결한 역할을 수행하고, 향상된 기후 예측정보 생산과 모델의 개선을 위한 새로운 기술적 성과들을 창출하고 있다.


2020년 한해는 센터가 기후예측분야에서 확고한 역할을 수립하려는 노력이 결실을 거두기 시작한 한 해였다


권원태 APEC기후센터 원장은 "아태 지역을 담당하는 세계최고의 기후예측 정보 서비스 기관으로 성장하고자 하는 비전을 품고 매진하고 있다."며 "동시에 센터가 설립될 때 요구되던 역할에서 한층 더 나아가 국가·사회의 변화된 요구에도 잘 대응해 나가고자 한다."고 말했다.


4월29일에 공개된 연차보고서는 대표적인 성과를 집약해 진솔하고 명확하다. 지난해 큰 성과를 정리하면, 첫 번째는 선제적 대응 통한 APCC 다중모델 앙상블(MME) 기후예측 정확도 향상(양유빈 선임연구원/ 임창묵/ 정다은 연구원)이다. MME(Multi-Model Ensemble)은 APEC기후센터가 전 세계 11개국 15개의 유수한 기후예측기관이 제공하는 각 기후 예측모델의 예측정보다.


신뢰성 있는 장기 기후(계절) 예측정보를 통합해 오차를 최소해 정확도를 끌어올려 아·태 지역에 제공하고 있다. 실제로 실시간 예측에서도 동일하게 나타나며 예측력이 상대적으로 높다고 알려져 있는 UKMO(영국기상청)와 견줄 만큼의 예측력을 보였다.


두 번째 성과는 '기계학습모델을 활용한 이상기후 확률전망 생산 기법 개발(인공지능으로 다가올 계절의 이상기후 발생확률, 이진영 선임연구원)'다. 이 연구에 주목해야 할 대목은 올해도 예고되는 폭염이다. 정교한 혹서기 이상기후 대응을 위해 인공지능을 활용해 최고·최저·평균 기온의 3개월 확률전망 생산기법을 개발했다. 혹서기 기온과 관련된 이상기후라면 한여름 대낮의 찌는듯한 더위와 식지 않는 열대야를 쉽게 떠올릴 수 있다.

하지만 다가올 여름의 평균기온에 대한 전망정보만 주어진다면 우리는 잘 대응할 수 있을까? 이상기후의 빈번한 발생과 그 빈도의 증가에도 불구하고 지금까지의 장기예보는 주별, 월별 평균기온 전망만을 제공하고 있어 장기 이상기후 전망에 대한 정보 전달은 미흡한 상황이다.

관측자료 기반의 다양한 예측인자를 '가우시안 프로세스 모델'에 적용 전국뿐만 아니라 10개 지역별로 이상기후 확률전망정보를 생산했는데, 기존에 평균기온 전망을 위해 활용하던 예측인자를 확장, 3개월 최고·최저·평균기온 예측성을 향상했다.


지금까지는 평균기온에 대해서만 장기전망을 제공했는데 최고온도, 최저온도 등 이상기후에 대한 신뢰성 있는 확률전망을 전국뿐만 아니라 지역별로 제공할 수 있게 됐다. 이 연구의 결과가 기상청과 APEC기후센터의 협력체계를 강화하고 예보관의 의사결정을 지원 궁극적으로 이상기후에 대해 더 정교하게 대응하는 데 도움이 되기를 기대한다. 이 연구에서 초점은 폭염 및 열대야로 인한 피해의 사전 예방과 조기 대응에 장기전망정보의 제공이 필수적이라고 보고했다.

세 번째는 성과는 '현업 주평균 예측 평가 프레임 (CREDYT)개발(이윤영 선임연구원/ 김가영 연구원)'이다. 이는 기상청 계절내 예측시스템 (KMA-GloSea5)의 현업 주평균 예측을 연례적으로 평가하는 통합프레임(CREDYT)을 개발했다. 이를 통해서 기상청 현업예보에 대해 객관적이면서도 일관되며 여러 측면을 검토하되 그것들을 종합적으로 아우를 수 있는 평가 시스템의 기틀을 마련하고자 했다.


또한, 기존과 다른 새로운 형태의 검증·진단 방법론을 개발함으로써 예보의 역학적 측면에 대한 좀 더 깊이 있는 평가정보 생산에 이바지하고자 했다.

기상청은 GloSea5(기후예측시스템:Global Seasonal Forecasting System 5) 모델을 활용, 매주 1개월 예보를 생산하고 있다. 현재, 기상청(KMA) 1개월 예보에 대한 필수 메트릭 검증은 실시간으로 이뤄지고 있고, 주요 모델 이슈에 대한 평가 및 진단은 연구 과제를 통해 깊이 있게 이뤄지고 있다.

그러나 한 해 동안 예보의 질이 어떠했는지, 다른 기관 대비 얼마나 우수한지, 작년에 비해서 성능 개선이 이뤄졌는지에 대한 총체적이고 정기적인 정보 수집은 이뤄지지 못하고 있다. 나아가 학계에 기본적인 평가 정보를 개방함으로써 예측 시스템 및 모형 진단 과제 발굴에 있어 중복을 피하고 좀 더 진취적인 연구 수요에 집중하게 하는 등 효율적 자원(Resource) 분배에 이바지할 것으로 기대된다.


네 번째는 '전문가와 인공지능의 협력 예측성 향상시킨 한반도 계절 예측 전문가 시스템(ESPreSSO) 개선(김원무/ 여새림 선임연구원)'이다. 아태지역 실시간 고품질 기후예측 시스템 운영 및 기술개발 , 부가가치 창출을 위한 아태지역 기후정보서비스다. 기후예측 품질 개선은 동아시아 계절예측 정보 제공과 이중 산불예측 국내외 조기경보도 포함돼 있다.

이번 연차보고서에서 관측자료 기반 예측정보, 모델 예측정보 등 다양한 예측정보를 통합할 수 있는 기술을 통해 예보관 의사결정 지원 가능하고 있다고 밝혔다. 또한 한반도 상세지역에 대한 폭염 확률 전망 정보 생산 및 제공을 통해 국민들의 폭염피해 대비 및 저감 도모 가능하고 있다. 이를 통해 기상청과의 긴밀한 현업을 통해 연구결과의 실효성 확보도 기대된다고 밝혔다. 아울러 국립기상과학원과의 협력을 통한 기후예측시스템 파일럿 현업화 시스템 구축에 필요한 기술을 지원했다.

APCC는 기후사업은 중대한 미래의 거울이라 정의를 내리고 있다. 이유는 이상기후를 감시하고 최적의 기후예측정보를 생산해 경제적 손실을 줄이고, 인명과 재산의 보호를 통해 우리나라와 아태지역의 지속가능한 성장을 지원하는데 초점을 두고 있다고 밝혔다.

그동안 유넵(UN환경계획)사무국과 태평양 5개 도서국 대상 기후회복력을 위해 녹색기후기금 사업에 참여했다. APEC기후센터와 미국, 호주, 뉴질랜드 기상청, 국제적십자사(IFRC), 남태평양위원회(SPC), 태평양환경계획사무국(SPREP), 하와이대학, 8개 기관이 기술협력 파트너로 참여하고 있다. 태평양 5개 도서국 기후정보 서비스 강화 사업은 녹색기후기금이 지원하는 521억 원(미화 4740만 불)를 포함한 총 550억원의 사업비로 5년 동안 수행될 예정이다.  이 프로그램은 해양과 도서지역에 대한 기후와 그 영향에 대한 관측, 감시 및 예측을 강화하고 정보를 전달하는 체제 구축이다.

APEC기후센터는 태평양 도서국 대상으로 과거에 축적했던 기후예측·분석 관련 전문성과 경험을 공유할 뿐만 아니라 기후예측 정보서비스 기술과 자문의 제공을 통해 태평양 도서 5개국의 기후예측·분석역량을 강화할 예정이다. APEC는 과거 추진한 프로젝트를 통해 태평양 국가들이 사용할 수 있는 기후예측시스템(PICASO)을 개발한 바 있으며, 현재 태평양 14개 도서국 기상청에서 사용하고 있다. 2017년에 해당 프로젝트가 성공적으로 수행됐음을 공표했던 태평양도서국 기상청장 회의(PMC)에서 기상청장들은 향후 PICASO 시스템의 기능을 강화하고, 지속적인 태평양도서국의 기후대응 역량강화에 기여할 수 있는 추가 사업을 요청한 바 있다.

APEC기후센터는 신규사업 참여를 통해 기존에 개발한 기후예측시스템이 제공하는 일반적인 계절 예측정보에서 한발 더 나아가 사용자 친화적인 다양한 기후정보를 생산·제공해 줄 수 있도록 이 기능을 확장할 예정이다


2020년도 APEC기후센터 회원국 실무단 회의에서 우리나라 기상예측정보력에 높은 신뢰성을 감사했다. 대만 기상청 실무위원인 Yeu Woo Lin 사무국장은 "앞으로의 효율적인 기후정보 서비스 개발을 위해서는 소통과 협력, 동반자 관계(Partnership)의 향상, 정보공유 및 공동개발이 무엇보다 중요하다."고 말했다.


2020년 연차보고서 발간의 의미에 대해, 권원태 APEC기후센터 원장은 "2020년 한 해동안 APEC기후센터가 값진 성과를 이룰수 있도록 불철주야 노력을 아끼지 않았던 APEC기후센터의 직원과 외부에서 물심양면으로 지원한 기상청과 협력기관들에게 깊은 감사한다."고 말했다.


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