Seasonal Trend of Elevation Effect on Daily Air Temperature in Korea

일별 국지기온 결정에 미치는 관측지점 표고영향의 계절변동

Usage of ecosystem models has been extended to landscape scales for understanding the effects of environmental factors on natural and agro-ecosystems and for serving as their management decision tools. Accurate prediction of spatial variation in daily temperature is required for most ecosystem models to be applied to landscape scales. There are relatively few empirical evaluations of landscape-scale temperature prediction techniques in mountainous terrain such as Korean Peninsula. We derived a periodic function of seasonal lapse rate fluctuation from analysis of elevation effects on daily temperatures. Observed daily maximum and minimum temperature data at 63 standard stations in 1999 were regressed to the latitude, longitude, distance from the nearest coastline and altitude of the stations, and the optimum models with $r^2$ of 0.65 and above were selected. Partial regression coefficients for the altitude variable were plotted against day of year, and a numerical formula was determined for simulating the seasonal trend of daily lapse rate, i.e., partial regression coefficients. The formula in conjunction with an inverse distance weighted interpolation scheme was applied to predict daily temperatures at 267 sites, where observation data are available, on randomly selected dates for winter, spring and summer in 2000. The estimation errors were smaller and more consistent than the inverse distance weighting plus mean annual lapse rate scheme. We conclude that this method is simple and accurate enough to be used as an operational temperature interpolation scheme at landscape scale in Korea and should be applicable to elsewhere.

작물모형 등 생태계 관리용 의사지원수단의 적용공간이 점 단위에서 지역규모로 확대되는 추세에 따라 이들 모형의 구동변수로 가장 널리 이용되는 일 최고 및 최저기온 공간변이의 정확한 추정이 요구된다. 특히 고도변이가 심하고 지형이 복잡한 우리나라의 경우 국지기온의 결정인자가 다양하여 단순한 기존의 공간내삽기법을 개선할 필요성이 더욱 절실하다. 본 연구에서는 해발고도에 따른 일별 기온 변화양상을 분석하여 계절별 기온감율을 결정하고 이를 이용한 기온 공간내삽방법에 의해 일 최고 및 최저기온을 추정하여 그 추정오차를 기존 방법과 비교하였다. 먼저 기상청 63개 표준관측소에서 수집된 1999년 한 해 동안의 일 최고, 최저기온 값을 이들 관측지점의 위도, 경도, 해안 거리 및 표고에 회귀시켜 최적모형을 작성하고, 이 모형의 표고 편회귀계수를 기온감율로 간주하였다. 이 기온감율의 계절변동을 주기함수화 하여 거리가중에 의한 내삽과정에 표고편차의 영향을 추가하였다. 기상청 자동기상관측소 267개 지점에 이 방법을 적용하여 2000년 1월, 5월, 8월의 임의 날짜 최고 및 최저기온을 추정하고 이를 기존의 방법에 의해 추정된 결과와 비교한 결과, 오차평균, 절대오차평균, 그리고 평방근 오차평균 측면에서 연중 지속적인 개선효과를 보였다. 이 방법은 적용이 간편하고 추정간의 신뢰도가 높아 기존의 거리가중법이나 연평균 기온감율 적용법을 대신하여 하루 단위의 시간규모와 1km 이상 수 km 단위의 공간규모에서 실용적인 기온변이 추정법으로 사용할 수 있다.