중국 기상국(CMA)의 수치예보모델 GRAPES

설명

GRAPES모델의 범위

GRAPES모델은 중국 기상국(CMA)에서 사용하는 지구단위 수치예보 모델로 Global/Regional Assimilation and Prediction System(지구/지역 융합 예보 시스템)의 약자입니다.

2015년부터 중국 기상국에서 사용한 수치예보 모델로 우리나라에는 그다지 잘 알려져 있지는 않지만, 우리나라의 KIM모델보다 5년 먼저 개발된 지구단위 예보를 할 수 있는 수치예보모델입니다.

2006년 종관단위 모델인 GRAPES-MESO의 개발을 시작하여 2007년 글로벌 예보 모델 개발 연구에 들어갔으며, 2009년 글로벌 모델의 예비 테스트를, 2011년 글로벌 모델 버전인 GRAPES-GFS(후에 GRAPES 4D-var로 대체)를 운영하였고, 뒤이어 2013~2015년의 2년간 예측 시스템을 본격 가동한 이후 2018년 7월부터는 GRAPES-4D var 버전이 중국 기상국의 현업예보에 도입되었습니다.

종류

• GRAPES 4D-var(GRAPE GFS) : GRAPES모델 하면 일단 이 단일 결정론적 수치예보 모델을 의미합니다. 0.25도(약 24~25km)의 수평해상도와 60개의 연직레이어(층수)를 가지는 수치예보 모델로 최대 10일(240시간) 범위의 중기예측값을 제공합니다.
• GRAPES GEPS : GRAPES 모델 기반의 앙상블 예측을 의미합니다. 0.5도(약 50km)의 해상도를 가지며, 30개의 초기값(멤버)을 사용하는 앙상블 예측입니다.
• GRAPES MESO : 종관단위 예보에 사용하는 모델로 0.03도(약 3km)의 수평해상도를 가지는 모델로 2019년부터 가동한 모델입니다. 이 해상도를 따서 GRAPES-3km 모델이라고도 합니다.
• TREPS : 0.09도(약 10km)의 수평해상도를 가지는 중규모 앙상블 모델로 60시간 범위까지의 단일예보 1개와 30개 멤버를 가지는 앙상블 예측으로 태풍 예측에 사용합니다.
• GRAPES TYM : 태풍 예보에 활용하는 모델로 0.09도(약 9km)단위의 수평해상도를 가지고 있습니다.
• GRAPES REPS : 수평해상도는 약 16.5km 수준의 지역단위 앙상블 예보 모델에 해당합니다. 정확하게는 중국 대륙(육지)부분을 대상으로 하는 모델입니다. 0.1도(약 10km)단위의 해상도에 30개의 멤버를 사용하며, 68시간까지의 예보범위를 가집니다.
• GRAPES-TMM : 열대지역 해양 예보에 사용하는 모델입니다.
• BCC-CPS : 베이징 기후센터에서 사용하는 기후예측모델로 24개의 멤버수를 가지는 앙상블 예측 모델이 포함됩니다. 현재 3세대 모델을 사용하고 있으며, 1세대 발표 당시 해상도는 수평 34km, 수직방향으로는 55km 상공 고도까지를 대상으로 하는 것으로 알려졌습니다.

참조 페이지

• https://www.cma.gov.cn/en2014/20150311/20200414/202005/t20200515_553647.html

China's Meteorology Focus_中国气象网

• https://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw/202110/t20211030_4079298.html

GRAPES全球数值预报系统：十年磨一剑-中国气象局政府门户网站

• https://www.cma.gov.cn/2011xwzx/2011xqxxw/2011xqxyw/202110/t20211030_4087489.html

我国建立完整GRAPES数值预报体系GRAPES全球集合预报系统通过业务化评审-中国气象局政府门户网站

기타

일단 이 모델의 정확도는 중국 자체 평가에 따르면 중국 기상국이 이전에 사용하던 T639모델보다는 당연히 정확한 편이라고 합니다. 이는 과거 중국 기상국이 사용하던 모델인 T639와 GRAPES모델 자체의 원리는 큰 차이가 없으나(기술적으로는 동일하다고 합니다.) 사용 데이터양에서 두 모델의 확연한 차이가 있으며, 특히 위성데이터량 자체가 T639의 2배에 이르는 수준이다보니 당연히 기존거보다 GRAPES모델이 정확할 수 밖에 없을 것입니다.

중국 기상청의 자체 평가에 따르면 ECMWF모델과 유사한 수준의 정확도를 보여주고 있다고 평가하고 있으며, ECMWF보다 더 먼 범위의 중기예보를 할 수 있다고는 하는데 ECMWF의 IFS도 하루 2회 예보는 10일 단위의 동일한 예보를 하고 있고, 글로벌 모델의 해상도도 GRAPES보다 2배 가까이 더 촘촘한 14km단위의 해상도를 사용하고 있어 실제 GRAPES모델이 글로벌 단위에서 ECMWF의 IFS모델보다 더정확할지는 의문시됩니다.

다만 태풍 예보 사례를 되짚어 보면 2020년 10호 태풍 하이선의 한국 상륙 당시 24시간 예보 기준으로 중국 기상국의 예상이 가장 정확한 편이어서 의외라는 생각이 들 정도로 고성능이 아닌가 싶은 생각이 듭니다.

• 2020년 10호 태풍 하이선 경로 사후 분석글 : https://typhoon-air.tistory.com/356

10호 태풍 하이선 경로 사후분석 - 한국 기상청의 태풍 분석 오류

다만 이 모델에 대한 설명 자체가 타 수치예보 모델 대비 상당히 불친절한 편이라 자료 찾기가 상당히 어려웠습니다. 모델과 관련한 약자가 무엇인지에 대한 설명조차 나온 곳이 거의 없을 정도였습니다.(찾느라 진짜 애먹었습니다)

당연히 직접적으로 자료를 확인할 수 있는 방법은 사실상 없다시피 하고, 중국 기상국에서 발표한 자료를 토대로 다시 결과값을 역으로 추정하는 방식으로 성능체감을 할 수 밖에 없었는데, 사실 이러면 이게 수치모델의 역할이 큰지 아니면 예보관의 역할이 더 큰지 알 방법이 없기 때문에 순수한 GRAPES 모델 자체의 성능이라고 하기도 애매한 상황입니다.

거기다 중국쪽 사이트나 정보 자체가 상당히 불친절한 경우가 많고, 자화자찬식이 내용이 많아 비전문가 단계에서 확인할 수 있는 정보는 한계가 있을 수 밖에 없었고, 결국 타 기상 모델의 설명과 달리 완전히 파편화된 정보를 여기저기서 긁어모아 재구성해야 하는 작업을 거쳐야 하였고, 이는 필연적으로 잘못 해석하거나 잘못 적어넣은 부분이 있을 가능성이 타 포스트 대비 높습니다.