현 직업이 대학원생이고, 블로깅은 하고 싶고
뭐에 대해서 글을 싸지를까 고민을 많이 하다가
나한테도 도움이 되고, 블로깅의 욕구도 채울 수 있는 좋은 묘안이 떠올랐다.
분명히 금방 귀찮아 지겠지만, 머릿 속에서 이해한 내용을 정리해서 글로 옮긴다는 것에 의의를 두고 시작해보고자 한다.
첫 논문은 뭘할까 하다가 그냥 내가 석사때 국내 저널에 제출했던 간단한 논문에 대해서 짧게 리뷰를 해보고자 한다.
왠지 앞으로 리뷰하는 논문들이 거의 다 영어일 것 같아서 일단 제목도 영어로 작성했지만, 실제로는 한글 논문이다.
"김동현; 신하용. 한국의 봄-가을은 짧아지고 있는가?. 대한산업공학회 춘계학술대회 논문집, 2013, 1501-1514."
정확히 인용하자면 위와 같은 제목을 가진 논문이고, 신하용 교수님은 존경하는 내 지도교수님이시다.
Abstract
A clear increase in the average annual temperature is observed worldwide, and climate changes take place in
response to that increase. This affects not only the ecosystem, but also to mankind. Of all those aspects of
climate change, people are especially interested in the length of each season, and people acknowledge that the
duration of spring and fall has been shortened over the past several years. Still, it is difficult to observe this kind
of phenomenon with the simple analysis of dividing the seasons and calculating the duration. Therefore, this
study attempted to set up a more intuitive standard which well reflects the current situation. This study also
divided the daily climate into 4 states using the daily maximum and minimum temperature. Moreover, using the
Hidden Markov Model, this study calculated the duration of each season and analyzed its tendency based on the
daily temperature data of the last 53 years (1960~2012). According to the result, the duration of spring and fall
showed mild decreasing tendency over the past 53 years, and the duration of fall decreased even more during the
past 30 years in the Korean peninsula. After 1960, the start of spring was advanced, which decreased the length
of winter for about 11 days. On the other hand, the duration of summer increased for about 25 days, which is
consistent with the worldwide tendency of temperature increase.
연구의 취지는 간단하다.
많은 사람들이 분명히 봄과 가을이 짧아진다고 느끼고 있는데 실제로 그런지를 확인하고 싶었다.
관련된 선행 연구가 없는 것은 아니다.
각 계절의 구분을 어떻게 지어야 하는 지에 대한 연구가 많았는데, 이를 통해서는 봄과 가을이 짧아짐을 관찰 할 수 없었다.
그래서 설문조사를 통해 새로운 기준을 세워보고, 은닉 마르코프 모델(Hidden Markov Model)을 이용해 분석하였다.
은닉 마르코프 모델(HMM)이 뭐냐?
간단하게 설명하자면 어떠한 상태는 Markov Property에 따라 변화하지만,
상태는 직접 관측이 불가능하고 상태를 추정할 수 있는 어떠한 관측값만 얻을 수 있는 상황을 표현하는 모델이다.
기계를 예로 들자면, 인형을 만들어내는 기계의 상태가 Markov Property를 따라 변화하고 있다고 하자. 그런데 기계 내부는 볼 수 없지만 어느 순간부터 결과물인 인형이 20개 중에 1개 꼴로 눈이 없이 나오면 이 기계의 상황을 고장났다고 해야할지 아니면 아직은 정상이라 해야할지 애매한 상황이다. 이러한 상황을 모델링해서 확률적으로 추정 및 해석이 가능하도록 도와주는 모델이다.
여러 정의가 필요하지만 그런 부분은 다 뒤로하고, 그래서 봄 가을 길이가 짧아지고 있나?
일단 결론은 "경향성은 있지만 확실하게 변화하는 값이 유의미하다고 보기엔 무리가 있다"가 결론이다.
HMM을 사용하게 된 이유는 사람들은 지금이 여름이구나, 가을이구나를 느끼는 것이지 확실하게 알 수는 없다.
예를 들어 12월은 어느정도 확실하게 겨울이라고 말할 수 있겠지만, 4월에 25~30도를 육박하는 날씨가 지속된다면 아직 봄일까 아니면 여름일까?
우리는 온도 외의 피부에 느껴지는 관측들을 이용해서 계절을 추정한다. 따라서 날씨는 관측 불가능의 상태라고 가정하고 문제를 풀었다.
여러가지 이슈가 있으나, 서울의 지난 53년간의 날씨를 분석하면 다음과 같은 그림이 나온다.
그래프를 보면 여름은 빠르게 증가하고 있고, 봄과 가을, 그리고 겨울까지 약간은 감소하는 추세를 보인다.
(분명히 이렇게 진폭이 있는 그래프에서는 Linear Regression이 최적의 답은 아니지만 경향성을 보기 위함이다.)
이보다 더 많은 연구를 할 수 있지만 논문을 시작한 취지로는 충분하다 사료되어, 발전시킬 여러 부분은 추후 연구로 남겨두었다.
그리고 이 연구는 추후에 장기적 기후정책이나 농, 수산업 등의 여러 사람들의 생활에 대한 연구의 기초가 될 것을 기대한다.
내 지난 연구를 간단하게 요약하는 것도 쉽지 않다.
여러모로 시간을 내어 꾸준히 작성해나가며 나를 포함한 여러 대학원생들에게 도움이 되기를 작게나마 기대한다.