1. Title & Journal

Title: A stochastic approach to short-term rainfall prediction using a
physically based conceptual rainfall model

Journal: Journal of Hydrology (2001) 242 137?155

Authors: S. Sugimoto, E. Nakakita, S. Ikebuchi

2. Author's Background

S. Sugimoto

Environmental Science Department, Central Research Institute of Electric Power Industry

3. Summary 
본 연구에서는 단기 강우 예측을 위한 확률론적 방법론 (stochastic method)의 예측 능력 향상에 대한 평가 내용을 담고 있다. 이를 위해 실시간 수문 예측에 적용하기 위한 기존의 결정론적 방법론 (deterministic method)을 적용하여 확장시키는 방법을 차용하였다. 연구대상지역으로는 일본의 고베, 교토 및 오사카 지방을 선정하였으며, 이들 지역은 강우 유출을 유발할 수 있는 산간의 상류 유역을 포함하고 있다. 레이더 자료는 일본 국토 교통성에 의해 운영되고 있는 미야마 레이더 자료를 이용하였으며, 반경 120km의 지역을 대상으로 모니터링 할 수 있다. 개선된 방법론은 기본적으로 하천의 수위와 동역학적 변화를 모의하기 위한 물리적 개념 모델을 근간으로 하고 있으며, 레이더 자료로부터 얻을 수 있는 정보를 개념 모델의 인자로 활용할 수 있도록 변화시켜 줄 수 있다는 점이 중요한 부분을 차지하고 있다. 레이더 자료와 기후 예측 모델의 수치 해석값을 이용하여 물리적 개념 모델의 인자로 활용할 수 있게 해주는 state estimator로는 extended Kalman filter 방법을 이용하였다. 이렇게 개선된 물리적 개념 모델을 활용하여 국지 유역 모델에 통합시킴으로써 기후 변화 및 변동에 의한 단기 강우 예측의 정확성을 높이고 중간 규모의 유역 내 유량 예측 능력의 향상에도 기여할 수 있을 것으로 보인다. 향후, 제시된 방법론의 개선점으로는 extended Kalman filter 방법에 의해 이용된 인자들에 대한 검보정 방법론을 명확히 하고, 이들 인자들에 대한 민감도 분석의 방법론에 대해 강화해야 함을 제시하였다. 또, 유역 내 기후 인자들의 수평적 거동 (예: convective wind velocity) 뿐만 아니라, 집중 강우 시 기후 인자들의 vertical variation (예: rain droplet에 의한 shear stress 등)역시 고려되어야 함을 제시하였다. 

4. Originality & Applications 

레이더 자료를 이용하여 단기강우예측을 위한 물리적 개념 모델을 정립하는 방법론을 제시함으로써, 기후 및 유역 모델에 대한 통합적 고찰을 위한 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 여겨진다. 

5. Reviewer contact: 이승원 (swonlee@gist.ac.kr)