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과학과 놀자

기상데이터 학습…슈퍼컴 없이도 빠르고 정확

전 세계가 이상기후로 몸살을 앓고 있다. 2023년은 세계 평균기온이 사상 최고치를 기록하며 관측 이래 가장 더운 해를 기록했다. 올해도 시작부터 심상치 않다. 북반구는 북극 한파와 이례적인 겨울 폭풍·폭설 등 혹독한 추위가, 남반구는 40℃가 넘는 폭염이 이어지고 있다.구글 '그래프캐스트' 등 선보여기후변화로 예측하기 어려운 기상이변이 늘어나면서, 일기예보의 정확도가 더욱더 중요해지고 있다. 이에 최근 인공지능(AI)을 활용해 일기예보의 정확도를 높이려는 시도가 주목받고 있다.우선 기상학자들이 날씨를 어떻게 예측하는지 알아보자. 기상학자들은 ‘수치예보 모델’을 이용해 일기예보를 만든다. 수치예보 모델은 지구의 기상시스템을 대기 상태와 운동을 지배하는 역학 및 물리 방정식으로 나타낸 것이다. 먼저 전 세계 땅, 하늘, 바다에 설치된 기상관측소, 위성 및 해양 장비 등을 통해 기온, 기압, 습도, 바람 등의 기상관측 데이터를 수집한다. 그리고 이 관측 자료를 바탕으로 수치예보 모델을 이용해 미래의 날씨를 예측한다.수치예보 모델은 두 가지로 이뤄져 있다. 먼저 대기의 큰 흐름이나 운동을 정의하는 역학 방정식을 계산한다. 지구를 바둑판처럼 수평과 연직 방향의 수많은 격자로 나눠, 대기의 움직임과 날씨 변화를 예측하는 물리 방정식을 푸는 것이다. 다음은 강수, 대류현상, 난류 등과 같이 작은 규모에서의 물리적 현상을 계산하는 과정이다. 연산량이 엄청나므로 일반 컴퓨터로는 불가능해 슈퍼컴퓨터를 사용한다. 슈퍼컴퓨터의 계산 결과를 바탕으로, 기상학자들은 후처리 및 검증 과정을 거쳐 최종 일기예보를 완성한다.정확한 일기예보의 중요성은