바로가기 메뉴
본문 바로가기
주메뉴 바로가기

기후정보포털

시나리오 자료 소개

home 기후변화시나리오 시나리오 자료 소개
2019 기후변화시나리오 설문조사

RCP (대표농도경로)

IPCC 5차 평가 보고서에서는 인간 활동이 대기에 미치는 복사량으로 온실가스 농도를 정하였다. 하나의 대표적인 복사강제력에 대해 사회-경제 시나리오는 여러 가지가 될 수 있다는 의미에서 ‘대표(Representative)’라는 표현을 사용한다. 그리고 온실가스 배출 시나리오의 시간에 따른 변화를 강조하기 위해 ‘경로(Pathways)’라는 의미를 포함한다.

SRES 시나리오(1990년대 말 개발)와 RCP 시나리오(2010년 개발) 비교

RCP 시나리오는 최근 온실가스 농도 변화경향을 반영하였으며 최근 예측모델에 맞게 해상도 등을 업데이트 하였다. RCP에서 4가지 대표 온실가스 농도는 2.6, 4.5, 6.0, 8.5를 사용하였다. 온실가스 농도 산출과정에서 사회경제적 가정을 미래사회 구조 기반에서 기후변화 대응정책 수행여부로 변경하였다.

RCP 시나리오(좌)와 SRES(우) 시나리오의 온실가스 농도변화 비교

[ RCP 시나리오(좌)와 SRES(우) 시나리오의 온실가스 농도변화 비교 ]
새로운 시나리오(RCP), 기존 시나리오(SRES)의 PPM농도와 CO2기준(ppm) 정보를 제공하는 표
시나리오 종류
(PPM농도)
새로운 시나리오(RCP) 기존 시나리오(SRES)
2.6 4.5 6.0 8.5 B1 A1B A2
CO2기준(ppm) 420 540 670 940 550 720 830
RCP 시나리오(기후변화 대응정책과 연계하여 선정), SRES 시나리오(미래 사회구조를 중심으로 선정) 정보를 제공하는 표
<RCP 시나리오>
* 기후변화 대응정책과 연계하여 선정
<SRES 시나리오>
* 미래 사회구조를 중심으로 선정
RCP2.6 : 인간 활동에 의한 영향을 지구 스스로가 회복 가능한 경우  
RCP4.5 : 온실가스 저감 정책이 상당히 실현되는 경우
RCP6.0 : 온실가스 저감 정책이 어느 정도 실현되는 경우
B1(지속발전형 사회) : 지역간 격차가 적고, 인구감소,
청정자원 절약기술 도입
A1B(고성장 사회) : 화석에너지와 비화석에너지원 균형,
신기술, 고효율화 기술 도입
RCP8.5 : 현재 추세(저감없이)로 온실가스가 배출되는 경우(BAU 시나리오) A2(다원화 사회) : 인구증가, 경제성장은 낮고, 환경에의 관심도 상대적으로 낮음

RCP 시나리오 숫자의 의미

RCP 시나리오의 숫자는 복사강제력, 즉 온실가스 등으로 에너지의 평형을 변화시키는 영향력의 정도를 의미하는 양으로서 단위는 W/m2 지상에 도달되는 태양복사가 약 238W/m2이므로 RCP 8.5/6.0/4.5/2.6의 복사강제력은 입사 태양복사량의 약 3.6%, 2.5%, 1.9%, 1.1%에 해당된다.

전지구 기후변화 시나리오 산출

기상청은 CMIP5 국제사업의 표준 실험체계를 통해 전지구 기후변화 시나리오 산출을 위해서 영국 기상청 해들리센터의 기후변화예측모델인 HadGEM2-AO를 도입하여 기상청 슈퍼컴퓨터에 설치하였다. 이 모델의 대기의 수평해상도는 135 km이다. 미래 기후변화 전망을 평가하기 위해서 기본적으로 1860년의 온실가스 농도로 고정하여 최소 200년 이상 적분하는 제어적분 실험을 수행하였으며, 1860년부터 2005년까지 관측된 자연과 인위적인 강제력에 대한 과거기후 모의실험 후 RCP 시나리오에 따라 2100년까지 미래 기후변화를 전망하였다.
1860년부터 2300년까지 전지구 기후변화 시나리오 산출

한반도 지역 기후변화 시나리오 산출

전지구 기후변화 시나리오 산출과 함께 아시아 지역 기후변화 시나리오 개발을 CORDEX 국제사업과 연계하여 진행하고 있으며, 국내 기후변화 대응 지원을 위하여 한반도 지역 기후변화 시나리오를 개발하였다. 이러한 지역 기후변화 시나리오 산출에는 영국 기상청 해들리센터 지역기후모델인 HadGEM3-RA가 사용되며, 아시아 영역에 대해서는 50km 해상도, 한반도 영역에 대해서는 12.5km 해상도를 갖고 있다. 실험 종류는 과거기후모의 (1950-2005년)와 RCP에 기반한 미래 2100년까지 기후변화 전망 실험이며, 입력자료로 135 km 격자 규모의 전지구 기후변화 시나리오가 사용되었다. 상세화된 지역기후변화 시나리오는 전지구 기후모델에서 표현할 수 없는 복잡한 지형의 효과가 잘 반영된다.

제어적분 200년, 400년 의미

제어적분 실험은 1860년의 온실가스 농도로 고정하여 수백년 적분하는 실험으로 전지구 기후모델을 준평형상태로 안정화시키고 인위적 강제력이 배제된 모델의 내부변동을 이해하기 위한 실험이다. 과거기후 모의실험(1860~2005)은 제어적분 실험에서 200년, 400년째 산출된 대기와 해양의 준평형상태를 초기조건으로 정하여 적분을 수행한다. 미래기후변화 전망(2006~2100)은 200년, 400년째 제어적분결과를 이용한 과거기후 모의실험의 마지막 상태(2005년)를 초기조건으로 RCP 강제력에 따라 각각 미래 기후변화를 산출한다. 모델이 가지고 있는 불확실성을 줄이기 위하여 제어적분 실험의 여러 시점(200년, 400년째 등) 결과를 이용해 여러 개의 시나리오 결과를 산출하고 있다.

RCP 시나리오 자료 산출

1단계 : IPCC RCP 온실가스 시나리오 사용

2단계 : 전지구 기후변화모델에 인위적 기후변화 강제력을 적용하여 전지구 기후변화 시나리오 산출

3단계 : 지역기후모델을 이용한 역학적 상세화로 한반도 기후변화 시나리오 산출

4단계 : 한반도 기후변화 시나리오에 통계적 상세화 기법을 적용하여 남한 상세 기후변화 시나리오 산출

전지구 기후변화 시나리오 산출과정 : IPCC 5차 평가보고서용 RCP 온실가스 시나리오→전지구 기후모델(HadGEM2-AO)→전지구 기후변화 시나리오 산출(135km), 한반도 기후변화 시나리오 산출과정 : 지역기후모델→한반도 기후변화 시나리오 산출(12.5km), 남한 상세 기후변화 시나리오 산출 과정 : 고해상도 상세 기후변화 시나리오 산출(1km) 기후극한지수

남한 상세 기후변화 시나리오 산출

남한 상세(1km) 기후변화 시나리오는 지역기후모델을 통해 생산된 한반도(12.5km) 기후변화 시나리오를 바탕으로 통계적 상세화 과정을 통해 생산된다. 관측자료(2000~2010)를 PRIDE 모델에 적용하여 1km 해상도의 관측격자 자료를 생산하여 기후값으로 사용하였다. 그리고 12.5km 한반도 시나리오 자료에서 각 격자점별로 계절 변동(Seasonal cycle)을 제거한 편차(Anomaly) 자료를 추출한다. 관측에서 얻은 기후값에 지역기후모델의 편차를 더하면, 모델 계통오차가 제거된 새로운 1km 격자형 시나리오 자료가 생산된다.

PRIDE 모델

PRIDE 모델은 PRISM based Downscaling Estimation Model의 약자이며, 기후를 결정하는데 중요한 역할을 하는 DEM(Digital Elevation Model) 고도, 거리, 지향면(topographic facet), 해양도(coastal proximity)의 영향을 고려하여 고해상도 격자 자료를 산출하는 PRISM (Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model)을 남한 1km 격자에 적합하게 수정한 한국형 PRISM이다.

김맹기 등, 2012: 1km 해상도의 관측 격자자료 생산 기술, 기후연구 제7권 제1호, pp55~68.

김맹기 등, 2013: 남한 1km 해상도의 격자형 일 기상자료 생산과 검증, 기후연구 제8권 제1호, pp13~25.

남한 상세 기후변화 시나리오의 신뢰도

최고기온(Bias ℃, RMSE ℃), 평균기온(Bias ℃, RMSE ℃), 최저기온(Bias℃, RMSE℃), 강수량(Bias mm, RMSE mm)의 1월부터 12월까지 신뢰도와 평균 신뢰도 안내 표
  최고기온 평균기온 최저기온 강수량
Bias (℃) RMSE (℃) Bias (℃) RMSE (℃) Bias (℃) RMSE (℃) Bias (mm) RMSE (mm)
Jan 0.09 1.91 0.12 1.99 0.14 2.34 0.05 14.34
Feb 0.08 1.67 0.10 1.85 0.13 2.24 0.69 15.99
Mar 0.09 1.49 0.09 1.56 0.13 1.95 0.48 20.91
Apr 0.06  1.24 0.10  1.19  0.13 1.70 1.85 44.65
Mar 0.07 1.29 0.09 1.13  0.11 1.55 1.54 44.56
Jun 0.06 1.32 0.08 1.14 0.10 1.49 1.99 54.84
Jul 0.07  1.35 0.08 1.21  0.08 1.37 3.70 94.83
Aug 0.08 1.48 0.09 1.43  0.10 1.65 3.25 102.40
Sep 0.09 1.47 0.11 1.53 0.13  1.83 0.01 56.94
Oct 0.07 1.60 0.10  1.85 0.12 2.11  0.67 21.79
Nov 0.07 1.61 0.10 1.89 0.14 2.36 0.29  17.19
Dec 0.08  1.79 0.12 1.98 0.14  2.27 0.39 14.40
AVE. 0.07  1.52 0.10  1.56 0.12 1.90 1.24 41.90

월별 최고기온(MAX), 평균기온(MEAN), 최저기온(MIN)과 강수량(PRC)에 대한 MK-PRISM의 Bias와 RMSE

추진배경

각각의 시나리오로부터 생산된 기후변화 정보가 가지는 불확실성을 낮추고 신뢰수준을 제시하기 위해 여러 시나리오를 종합한 남한상세 기후변화 앙상블 시나리오 생산

남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오 자료 산출

400년 제어적분 RCP 4.5/8.5 를 이용한 한반도 시나리오 4종(RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF)을 각각 통계적으로 상세화한 후, 기 생산된 기상청 시나리오(HadGEM3-RA)를 포함한 총 5종에 대한 앙상블 수행
전지구 기후변화 시나리오(135km) : IPCC 5차 평가보고서용 RCP 시나리오, 전지구 기후모델(HadGEM2-AO)수행, 전지구 기후변화 시나리오 산출. 한반도 기후변화 앙상블 시나리오(12.5km) : HadGEM3-RA,  RegCM4, SUNRCM, GRIMs, WRF, 통계적/확률론적 앙상블, 남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오(1km) : HadGEM3-RA, RegCM4, SUNRCM, GRIMs, WRF, 통계적/확률론적 앙상블

앙상블 기법

전구 및 지역 또는 수치예보모델이 가지는 초기장의 불확실성과 예측성의 한계를 극복하기 위해 고안된 방법으로, 초기조건을 각각 달리하여 주고 수행한 다수의 서로 다른 모델 결과를 종합하여 모의결과의 불확실성을 감소시키고 신뢰수준을 향상시키는 방법

한반도 상세 앙상블 기후변화 시나리오 자료 생산을 위해서 RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF, HadGEM3-RA 5종의 지역기후모델을 이용

참고문헌: M.-S. Suh, S.-G. Oh, D.-K. Lee, D.-H. Cha, S.-J. Choi, C.-S. Jin, and S.-Y. Hong, 2012: Development of new ensemble methods based on the performance skills of regional climate models over South Korea: J. Climate., 25., 7067-7082.

사용된 지역기후모델 4종

RegCM4(연구기관: 공주대)

참고문헌: Giorgi, F., E. and Coauthors, 2012: RegCM4: model description and preliminary tests over multiple CORDEX domains. Clim. Res., 52, 7-29, doi:10.3354/cr01018.

SNURCM(연구기관: 서울대)

참고문헌: Kang, H. S., D. H. Cha, and D. K. Lee. 2005: Evaluation of the mesoscale model/land surface model (MM5=LSM) coupled model for East Asian summer monsoon simulations. J. Geophys. Res., 110, D10105;10. 1029=2004JD005266.

GRIMs(연구기관: 연세대)

참고문헌: Juang, H. M. H., S. Y. Hong, and M. Kanamitsu, 1997: The NCEP Regional Spectral Model: An update. Bull. Amer. Meteor. Soc., 78, 2125-2143.

WRF(연구기관: 부산대)

참고문헌: Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, D. M. Barker, W. Wang, and J. G. Powers, 2005: A description of the Advanced Research WRF version 2. NCAR Tech. Note. NCAR/TN 468+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, 100pp.

기상청 기후변화 시나리오 산출과정

기상청 기후변화 시나리오 산출과정

전지구 기후변화 시나리오 산출

기상청은 CMIP5* 국제사업의 표준 실험체계를 통해 전지구 기후변화 시나리오 산출을 위해서 영국 기상청 해들리센터의 기후변화예측모델인 HadGEM2-AO를 도입하여 기상청 슈퍼컴퓨터에 설치하였다. 이 모델의 대기의 수평해상도는 135 km이다. 미래 기후변화 전망을 평가하기 위해서 기본적으로 1860년의 온실가스 농도로 고정하여 200년과 400년 적분하는 제어적분 실험을 수행하였으며, 1860년부터 2005년까지 관측된 자연과 인위적인 강제력에 대한 과거기후 모의실험 후 RCP 시나리오에 따라 2100년까지 미래 기후변화를 전망하였다.

* CMIP(Coupled Model Intercomparison Project) 기후변화 시나리오 개발 관련 국제사업이며, 세계기상기구(WMO) 세계기후연구프로그램(WCRP)의 결합모델실무그룹이 주도하는 프로젝트. 기후변화 시나리오 산출 및 IPCC 평가보고서 작성에 기여

한반도 지역 기후변화 시나리오 산출

전지구 기후변화 시나리오 산출과 함께 아시아 지역 기후변화 시나리오 개발을 CORDEX 국제사업과 연계하여 진행하고 있으며, 국내 기후변화 대응 지원을 위하여 한반도 지역 기후변화 시나리오를 개발하였다. 이러한 지역 기후변화 시나리오 산출에는 영국 기상청 해들리센터 지역기후모델인 HadGEM3-RA가 사용되며, 아시아 영역에 대해서는 50km 해상도(CORDEX Phase Ⅰ)*, 한반도 영역에 대해서는 12.5km 해상도를 갖고 있다. 실험 종류는 과거기후모의 (1950-2005년)와 RCP에 기반한 미래 2100년까지 기후변화 전망 실험이며, 입력자료로 135 km 격자 규모의 전지구 기후변화 시나리오가 사용되었다. 상세화된 지역기후변화 시나리오는 전지구 기후모델에서 표현할 수 없는 복잡한 지형의 효과가 잘 반영된다.

* CORDEX(COordinated Regional Downscaling EXperiment) 세계기후연구프로그램(WCRP)의 일환으로 지역기후변화 시나리오를 생산하는 국제공동 프로젝트. 동아시아의 지역기후상세화 프로젝트(CORDEX-EA)에 의해 생산된 동아시아(50km) 시나리오 자료는 국제 상세지역기후시나리오 자료뱅크(http://cordex-ea.climate.go.kr/cordex)에서 제공

남한 상세 기후변화 시나리오 산출

남한 상세(1km) 기후변화 시나리오는 지역기후모델을 통해 생산된 한반도(12.5km) 기후변화 시나리오를 바탕으로 통계적 상세화 과정을 통해 생산된다. 관측자료(2000~2010)를 PRIDE 모델에 적용하여 1km 해상도의 관측격자 자료를 생산하여 기후값으로 사용하였다. 그리고 12.5km 한반도 시나리오 자료에서 격자점별로 계절 변동(Seasonal cycle)을 제거한 편차(Anomaly) 자료를 추출한다. 관측에서 얻은 기후값에 지역기후모델의 편차를 더하면, 모델 계통오차가 제거된 새로운 1km 격자형 시나리오 자료가 생산된다.

<PRIDE 모델>

PRIDE 모델: PRISM based Downscaling Estimation Model의 약자.

MK-PRISM : 기후를 결정하는데 중요한 역할을 하는 DEM(Digital Elevation Model) 고도, 거리, 지향면(topographic facet), 해양도(coastal proximity)의 영향을 고려하여 고해상도 격자 자료를 산출하는 PRISM (Parameter-elevation Regression on Independent Slopes Model)을 남한 1km 격자 에 적합하게 수정한 한국형 PRISM이다.

남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오 산출

(추진배경) 하나의 모델에서 산출된 기후변화 전망정보가 가지는 불확실성을 낮추고 신뢰수준을 높이기 위해 세계적으로 활용하는 방법으로 여러 가지 지역기후 모델을 이용하여 앙상블 시나리오 생산

(앙상블 시나리오 산출 과정)400년 제어적분 RCP 4종을 이용한 한반도 시나리오 4종(RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF)을 각각 통계적으로 상세화 한 후, 기 생산된 기상청 시나리오(HadGEM3-RA)를 포함한 총 5종에 대해 앙상블 수행

남한 상세 기후변화 앙상블 시나리오 자료산출

사용된 지역기후모델 4종

RegCM4(연구기관: 공주대)
고문헌: Giorgi, F., E. and Coauthors, 2012: RegCM4: model description and preliminary tests over multiple CORDEX domains. Clim. Res., 52, 7-29, doi:10.3354/cr01018.

SNURCM(연구기관: 서울대/UNIST)
참고문헌: Kang, H. S., D. H. Cha, and D. K. Lee. 2005: Evaluation of the mesoscale model/land surface model (MM5=LSM) coupled model for East Asian summer monsoon simulations. J. Geophys. Res., 110, D10105;10. 1029=2004JD005266.

GRIMs(연구기관: 연세대/포항공대)
참고문헌: Juang, H. M. H., S. Y. Hong, and M. Kanamitsu, 1997: The NCEP Regional Spectral Model: An update. Bull. Amer. Meteor. Soc., 78, 2125-2143.

WRF(연구기관: 부산대)
참고문헌: Skamarock, W. C., J. B. Klemp, J. Dudhia, D. O. Gill, D. M. Barker, W. Wang, and J. G. Powers, 2005: A description of the Advanced Research WRF version 2. NCAR Tech. Note. NCAR/TN 468+STR, National Center for Atmospheric Research, Boulder, CO, 100pp.

웹활용을 위한 사용자 매뉴얼

이미지를 클릭하시면 다운로드 및 미리보기가 가능합니다.

시나리오 활용 사례집

이미지를 클릭하시면 다운로드 및 미리보기가 가능합니다.

기후변화시나리오 활용 사례집

시나리오 활용사례 인포그래픽

이미지를 클릭하시면 자세히 보기가 가능합니다.

기후변화로 인해 전국민 건강 부담금이 증가될 것이다. 기후변화 대응 전략 제시를 위한 방재기준과 강화방안 도출 충청남도의 미래 극한 가뭄 대책을 위한 기후변화 시나리오의 활용

의사결정도우미

격자
활용목적: 미래 기후변화 전망정보, 공간분포 구현 등에 활용
제공형식: BINARY, ASCII, ESRI GRID
활용프로그램: FOTRAN, GrADS, ArcGIS 등
활용현황: 미래 농산물/산림 적지 분포 연구, 보건, 물관리,
                 재난/재해 등 각종 미래 전망정보 분석에 이용
전지구
공간분포: 전지구(해상도 135km)
활용목적: 전지구 영역에 대해 기후변화 전망정보 분석
제공요소: 기온, 강수량, 상대습도, 풍속
기후모델: HadGEM2-AO
한반도
공간분포: 한반도(해상도 12.5km)
활용목적: 한반도 영역에 대해 기후변화 전망정보 분석
제공요소: 기온, 강수량, 상대습도, 풍속
기후모델: HadGEM3-RA
남한상세
공간분포: 남한(해상도 1km)
활용목적: 남한영역에 대해 상세한 전망정보 분석
제공요소: 기온, 강수량, 기온관련 극한기후지수, 강수관련
                 극한기후지수
기후모델: HadGEM3-RA, RegCMv4, RSMv3.1, MM5v3.0,
                 WRFv3.4, MME5s/MME4s(앙상블 기법 적용)
응용정보
공간분포: 한반도(해상도 12.5km) 또는 남한(해상도 1km)
활용목적: 기후변화 시나리오 기반의 기후변화 적응 부문별
                 (농업, 산림, 생태) 지수에 대한 전망분석
제공요소: 농업, 산림, 동물생태 분야 응용지수
기후모델: HadGEM3-RA
행정구역
활용목적: 행정구역별(시도/시군구,/읍면동) 기후변화
                 전망정보를 비교적 간단한 방식으로 통계 구현
제공형식: ASCII
활용프로그램: EXCEL 등
활용현황: 지자체 기후변화 적응대책 수립, 기후변화 취약성
                 평가 등
기후모델: HadGEM3-RA
자료제공: 2016년 기준 시도/시군구/읍면동 전망정보 73개
                 관측지점 전망정보
한반도
활용 시나리오: 한반도(해상도 12.5km) 시나리오
활용목적: 기온, 강수량을 제외한 상대습도, 풍속 등 요소를
                 시도/시군구 영역의 전망정보 분석
제공요소: 상대습도, 평균풍속, 최대풍속, 해면기압, 현지기압,
                 적설량, 일사량
기후모델: HadGEM3-RA
남한상세
활용 시나리오: 남한상세(해상도 1km) 시나리오
활용목적: 시도/시군구/읍면동 영역의 남한영역에 대해
                 상세한 전망정보 분석
제공요소: 기온, 강수량, 기온관련 극한기후지수, 강수관련
                 극한기후지수
기후모델: HadGEM3-RA
응용정보
공간분포: 한반도(해상도 12.5km) 또는 남한(해상도 1km)
활용목적: 기후변화 시나리오 기반의 기후변화 적응 부문별
                 (농업, 산림, 생태) 지수에 대한 전망분석
제공요소: 농업, 보건, 수자원, 방재, 산림, 동물생태 분야
                 응용지수
기후모델: HadGEM3-RA
첫 사용자를 위한 시나리오 자료 활용 의사결정 도우미
· 담당: 기후변화감시과 · 문의: 02-2181-0457 / cl.ccmd@korea.kr
  • 더 필요한 사항은 아래로 문의하여 주시기 바랍니다.

    기후정보포털 관리자(02-2181-0452) 최종수정일 : 2019-09-09 11:06:30
  • 이 페이지에서 제공하는 정보에 만족하셨습니까?
    참여하기