Numerical prediction capability has been improved over the decades, but progress of prediction for high-impact weather (HIW) was unsatisfactory. One reason of low predictability for HIW is lack of observation data. The National Institute of Meteorological Research (NIMR) has been performed observation program for improvement of predictability, and reduction in social and economical cost for HIW. As part of this observation program, summer intensive observation program (ProbeX-2009) was performed at the observation-gap areas from 25 August to 6 September 2009. Sounding observations using radiosonde were conducted in the Gisang2000 research vessel (R/V) from the Korea Meteorological Administration (KMA) over the West Sea and the Eardo R/V from the Korea Ocean Research and Development Institute (KORDI) over the South Sea. Observation System Experiment (OSE) is carried out to examine the effect of ProbeX-2009 data. OSEs using Korea Local Analysis and Prediction System (KLAPS) and Weather Research and Forecasting (WRF) Model are conducted to investigate the predictability for a short time forecast. And, OSEs using WRF/3DVAR system and WRF forecast model are conducted to study the predictability for an extended time. Control experiment (K_CTL and CNTL) used only GTS observation and experiment (K_EXP and SWEXP) used ProbeX-2009 data from two system are performed. ETS for 3hr accumulated rainfall simulated by KLAPS-WRF shows that K_EXP is higher than K_CTL. Also, ETS for 12hr accumulated rainfall of SWEXP from 3DVAR-WRF is higher than CNTL. The results indicate that observation over the ocean has positive impact on HIW prediction.
The unavoidable forecast error of wind power is one of the biggest obstacles for wind farms to participate in day-ahead electricity market. To mitigate the deviation from forecast, installation of energy storage system (ESS) is considered. An accurate model of wind power forecast error is fundamental for ESS sizing. However, previous study shows that the error distribution has variable kurtosis and fat tails, and insufficient measurement data of wind farms would add to the difficulty of modeling. This paper presents a comprehensive way that makes the use of mixed skewness model (MSM) and copula theory to give a better approximation for the distribution of forecast error, and it remains valid even if the dataset is not so well documented. The model is then used to optimize the ESS power and capacity aiming to pay the minimal extra cost. Results show the effectiveness of the new model for finding the optimal size of ESS and increasing the economic benefit.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2023.05a
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pp.37-37
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2023
There is currently a high-accuracy modern forecasting method that uses machine learning algorithms or artificial neural network models to forecast river water levels or flowrate. As a result, this study aims to develop a mathematical model based on artificial neural networks to effectively forecast river water levels upstream of Tranh Culvert in North Vietnam's Bac Hung Hai irrigation system. The mathematical model was thoroughly studied and evaluated by using hydrological data from six gauge stations over a period of twenty-two years between 2000 and 2022. Furthermore, the results of the developed model were also compared to those of the long-short-term memory neural networks model. This study performs four predictions, with a forecast time ranging from 6 to 24 hours and a time step of 6 hours. To validate and test the model's performance, the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE), mean absolute error, and root mean squared error were calculated. During the testing phase, the NSE of the model varies from 0.981 to 0.879, corresponding to forecast cases from one to four time steps ahead. The forecast results from the model are very reasonable, indicating that the model performed excellently. Therefore, the proposed model can be used to forecast water levels in North Vietnam's irrigation system or rivers impacted by tides.
An approach for producing a rip current risk index using the rip current likelihood distribution obtained through the FUNWAVE simulations was applied to a rip current forecast system. The approach originally developed for an observation-based real-time rip current warning system was utilized with wave forecast data instead of observations for the rip current forecast system. The availability of the present approach was checked by comparing the observation-based rip current risk index and the wave forecast-based rip current risk index of the Haeundae Beach in 2021.
This study is to assess the applicability of the Extreme Forecast Index (EFI) algorithm of the ECMWF seasonal forecast system to the Global Seasonal Forecasting System version 5 (GloSea5), operational seasonal forecast system of the Korea Meteorological Administration (KMA). The EFI is based on the difference between Cumulative Distribution Function (CDF) curves of the model's climate data and the current ensemble forecast distribution, which is essential to diagnose the predictability in the extreme cases. To investigate its applicability, the experiment was conducted during the heat-wave cases (the year of 1994 and 2003) and compared GloSea5 hindcast data based EFI with anomaly data of ERA-Interim. The data also used to determine quantitative estimates of Probability Of Detection (POD), False Alarm Ratio (FAR), and spatial pattern correlation. The results showed that the area of ERA-Interim indicating above 4-degree temperature corresponded to the area of EFI 0.8 and above. POD showed high ratio (0.7 and 0.9, respectively), when ERA-Interim anomaly data were the highest (on Jul. 11, 1994 (> $5^{\circ}C$) and Aug. 8, 2003 (> $7^{\circ}C$), respectively). The spatial pattern showed a high correlation in the range of 0.5~0.9. However, the correlation decreased as the lead time increased. Furthermore, the case of Korea heat wave in 2018 was conducted using GloSea5 forecast data to validate EFI showed successful prediction for two to three weeks lead time. As a result, the EFI forecasts can be used to predict the probability that an extreme weather event of interest might occur. Overall, we expected these results to be available for extreme weather forecasting.
Sera Jo;Joonlee Lee;Eung-Sup Kim;Joong-Bae Ahn;Jina Hur;Yongseok Kim;Kyo-Moon Shim
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.26
no.3
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pp.209-218
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2024
The National Institute of Agricultural Sciences (NAS) operates in-house long-range climate forecasting system to support the agricultural use of climate forecast data. This system, developed through collaborative research with Pusan National University, is based on the PNU/RDA Coupled General Circulation Model (CGCM) and includes the regional climate model WRF (Weather Research and Forecasting). It generates detailed climate forecast data for periods ranging from 1 to 6 months, covering 20 key variables such as daily maximum, minimum, and average temperatures, precipitation, and agricultural meteorological elements like solar radiation, soil moisture, and ground temperature-factors essential for agricultural forecasting. The data are provided at a daily temporal resolution with a spatial resolution of a 5km grid, which can be used in point form (interpolated) or averaged across administrative regions. The system's seasonal temperature and precipitation forecasts align closely with observed climatological data, accurately reflecting spatial and topographical influences, confirming its reliability. These long-range forecasts from NAS are expected to offer valuable insights for agricultural planning and decision-making. The detailed forecast data can be accessed through the Climate Change Assessment Division of NAS.
The objective of this study is to assess Sejong University River Forecast (SURF) model which consists of a continuous rainfall-runoff model and measured streamflow assimilation using ensemble Kalman filter technique for streamflow forecast on Nakdong river basin. The study area is divided into 43 subbasins. The forecasted streamflows are evaluated at 12 measurement sites during flood season from 2006 to 2007. The forecasted ones are improved due to the impact of the measured streamflows assimilation. In effectiveness indices corresponding to 1~5 h forecast lead times, the accuracy of the forecasted streamflows with the assimilation approach is improved by 46.2~30.1% compared with that using only the rainfall-runoff model. The mean normalized absolute error of forecasted peak flow without and with data assimilation approach in entering 50% of the measured rainfall, respectively, the accuracy of the latter is improved about 40% than that of the former. From these results, SURF model is able to be used as a real-time river forecast model.
Fonseca, Joao Gari da Silva Junior;Ohtake, Hideaki;Oozeki, Takashi;Ogimoto, Kazuhiko
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.13
no.4
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pp.1504-1514
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2018
The objective of this study is to compare the suitability of a non-parametric and 3 parametric distributions in the characterization of prediction intervals of photovoltaic power forecasts with high confidence levels. The prediction intervals of the forecasts are calculated using a method based on recent past data similar to the target forecast input data, and on a distribution assumption for the forecast error. To compare the suitability of the distributions, prediction intervals were calculated using the proposed method and each of the 4 distributions. The calculations were done for one year of day-ahead forecasts of hourly power generation of 432 PV systems. The systems have different sizes and specifications, and are installed in different locations in Japan. The results show that, in general, the non-parametric distribution assumption for the forecast error yielded the best prediction intervals. For example, with a confidence level of 85% the use of the non-parametric distribution assumption yielded a median annual forecast error coverage of 86.9%. This result was close to the one obtained with the Laplacian distribution assumption (87.8% of coverage for the same confidence level). Contrasting with that, using a Gaussian and Hyperbolic distributions yielded median annual forecast error coverage of 89.5% and 90.5%.
Kim, SeHyun;Kim, Hyun Mee;Kay, Jun Kyung;Lee, Seung-Woo
Atmosphere
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v.25
no.1
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pp.67-83
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2015
Predicting the location and intensity of precipitation still remains a main issue in numerical weather prediction (NWP). Resolution is a very important component of precipitation forecasts in NWP. Compared with a lower resolution model, a higher resolution model can predict small scale (i.e., storm scale) precipitation and depict convection structures more precisely. In addition, an ensemble technique can be used to improve the precipitation forecast because it can estimate uncertainties associated with forecasts. Therefore, NWP using both a higher resolution model and ensemble technique is expected to represent inherent uncertainties of convective scale motion better and lead to improved forecasts. In this study, the limited area ensemble prediction system for the convective-scale (i.e., high resolution) operational Unified Model (UM) in Korea Meteorological Administration (KMA) was developed and evaluated for the ensemble forecasts during August 2012. The model domain covers the limited area over the Korean Peninsula. The high resolution limited area ensemble prediction system developed showed good skill in predicting precipitation, wind, and temperature at the surface as well as meteorological variables at 500 and 850 hPa. To investigate which combination of horizontal resolution and ensemble member is most skillful, the system was run with three different horizontal resolutions (1.5, 2, and 3 km) and ensemble members (8, 12, and 16), and the forecasts from the experiments were evaluated. To assess the quantitative precipitation forecast (QPF) skill of the system, the precipitation forecasts for two heavy rainfall cases during the study period were analyzed using the Fractions Skill Score (FSS) and Probability Matching (PM) method. The PM method was effective in representing the intensity of precipitation and the FSS was effective in verifying the precipitation forecast for the high resolution limited area ensemble prediction system in KMA.
The objective of this study is to explore the applicability of very short-range-forecast rainfall for the early warning of mud-debris flows. An artificial neural network was applied to use the very short-range-forecast rainfall data. The neural network is learned by using the relationship between the radar and the AWS, and forecasted rainfall is estimated by replacing the radar rainfall with the MAPLE data as the very short-range-forecast rainfall data. The applicability of forecasted rainfall by the MAPLE was compared with the AWS rainfall at the test-bed using the rainfall criteria for cumulative rainfall of 6hr, 12hr, and 24hr respectively. As a result, it was confirmed that forecasted rainfall using the MAPLE can be issued prior to the AWS warning.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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