기후 예측의 진화: AI, 위성, 양자컴퓨터가 바꿀 날씨 예보

 

최근 기후 변화로 인해 날씨 예측이 점점 더 어려워지고 있다는 소식, 많이 들으셨죠? 특히 지구 온난화로 인해 폭염, 태풍, 홍수 등 극단적인 기상 현상이 빈번해지면서, 정확한 기상 예측의 중요성이 더욱 부각되고 있습니다.

 

기존 기상 예측의 한계

전통적인 기상 예측은 물리 법칙을 기반으로 한 수치 모델을 사용합니다. 이 방법은 대기 중의 다양한 변수를 고려하여 예측을 수행하지만, 복잡한 대기 현상을 완벽하게 모사하는 데에는 한계가 있습니다. 특히, 기후 변화로 인해 기상 패턴이 변화하면서 이러한 모델의 정확도가 떨어지는 경우가 많습니다.

 

AI와 고도화된 모델의 등장

이러한 한계를 극복하기 위해 인공지능(AI)과 대규모 언어 모델(LLM)을 활용한 새로운 접근법이 주목받고 있습니다.

 

최근 기사에서는 유럽중기기상예보센터(ECMWF)는 최근 AI 기반의 예측 시스템을 도입하여 최대 15일까지의 예측 정확도를 크게 향상시켰다는 내용이 있었습니다.

AI 기반 유럽 일기 예보 시스템, 최대 15일 예측 가능성 열어 - 글로벌이코노믹

 

이 시스템은 전통적인 물리 기반 모델보다 주요 예측에서 약 20% 더 정확한 결과를 보여주었으며, 특히 열대성 저기압의 진로를 12시간 앞당겨 예측할 수 있어 심각한 기상 현상에 대한 추가적인 경고 시간을 제공합니다.

 

저궤도 위성을 통한 방대한 데이터 수집

정확한 기상 예측을 위해서는 다양한 데이터의 수집이 필수적입니다. 저궤도 기상 위성은 지구를 근접 거리에서 관측하여 고해상도의 기상 데이터를 수집할 수 있습니다. 이러한 위성들은 지구 전역을 빠르게 스캔하며, 대기 상태(대기온도, 수증기 구조 등), 해양 온도, 바람의 흐름 등 다양한 정보를 제공합니다.

 

예를 들어, 2018년 발사된 유럽우주국(ESA)의 '아이올로스(Aeolus)' 위성은 레이저를 사용하여 지구 전역의 바람을 측정하고, 이를 통해 보다 정확한 기상 예측을 가능하게 했었습니다(이 위성은 2023년 수명을 다하고 지구 대기권으로 추락하며 타버렸죠.) 현재 우리 기상청도 이와 같은 저궤도 위성에서 제공하는 정보를 이용하고 있다고 알려져 있습니다. 

위성이 돌고 있는 높이(고도)에 따라 저궤도(2000km 이하), 중궤도(2000~36,000km), 정지궤도(36,000km), 고궤도(36,000km 이상)로 구분됨. 저궤도 위성의 경우, 하루 12~13회 가량 지구를 돌고 있다고 합니다. 또한 2031년 발사를 목표로 정지궤도 기상·우주기상 위성(천리안위성 5호)의 개발도 계획되어 있다고 합니다. (링크)

 

양자컴퓨터의 잠재력

미래에는 양자컴퓨터의 발전이 기상 예측에 혁신을 가져올 것으로 기대됩니다. 양자컴퓨터는 복잡한 계산을 기존 컴퓨터보다 훨씬 빠르게 처리할 수 있어, 방대한 기상 데이터를 실시간으로 분석하고 예측하는 데 큰 도움이 될 것입니다. 이는 기상 모델의 정교함을 높이고, 예측의 정확도를 향상시키는 데 기여할 것입니다.

 

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기후 변화로 인해 기상 예측의 어려움이 증가하고 있지만, AI, 저궤도 위성, 양자컴퓨터 등 첨단 기술의 융합을 통해 이러한 도전에 대응할 수 있습니다. 이러한 기술들의 발전은 우리에게 더 정확한 기상 정보를 제공하여, 자연 재해로부터의 피해를 최소화하고 일상 생활의 안전을 높이는 데 큰 역할을 할 것입니다.

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참고자료

• 블로그) 기상 예보에서 저궤도 위성은 어떤 역할을 할까 (기상청이야기)