20CR (v3)¶

NOAA-CIRES-DOE Twentieth Century Reanalysis version 3 (미국 NOAA·CIRES·에너지부 20세기 재분석 3판)

갱신 종료

1836~2015년(실험 연장 1806~1835년)을 한 번 생산한 고정 기간 자료로, 2015년 이후로는 늘어나지 않습니다. PSL 20CR 페이지에도 추가 연장이나 4판 계획은 2026-10-11 현재 안내되어 있지 않습니다. 19세기~20세기 초 대기 상태를 앙상블로 다루는 거의 유일한 자료라 지금도 이 기간 연구의 표준 자료로 쓰입니다.

후속 자료: 없음 (1940년 이후는 ERA5 권장) — 20CR v3를 잇는 새 판은 공개되지 않았습니다. 지표기압만 동화하는 같은 전략의 다른 장기 재분석으로 ERA-20C·CERA-20C(1900~2010, 모두 종료)가 있어 비교 자료로 쓸 수 있습니다. 1940년 이후 기간만 필요하다면 전체 관측을 동화한 ERA5가 더 정확합니다.

한눈에 보기¶

항목	내용
분류	대기 › 위성 관측 미동화 재분석
종류	재분석자료
분야	대기, 육지
제공 기관	NOAA PSL · 콜로라도대 CIRES · 미국 에너지부(DOE) (배포 NOAA PSL, NSF NCAR GDEX, NERSC)
기간	1836-01 ~ 2015-12
제공 해상도	111 km (1°) · 3시간 간격 (km는 적도 기준 근사)
수평 해상도 (세부)	모델 T254(약 0.7°, 512 × 256 가우시안, PSL 표기 약 75 km) / PSL 기압면 출력 1° × 1°(360 × 181)
연직 해상도	모델 64층 / PSL 기압면 28층(1000~1 hPa, 비습은 100 hPa까지)
시간 해상도 (세부)	3시간(하루 8회), 일평균·월평균, 80개 멤버의 앙상블 평균과 스프레드
갱신 주기	종료 (고정 기간 자료)
라이선스	PSL 자료는 이용 제한 없이 공개(출처 표기·논문 사본 송부 요청) / NCAR GDEX 사본은 CC BY 4.0
계정 필요	아니오

기간 참고: 공개 기간은 1836년 1월 ~ 2015년 12월이며, 1806~1835년은 실험적 연장(2021년 공개)입니다. NCAR 메타데이터상 전체 범위는 1805-12-31 18 UTC ~ 2016-01-01 00 UTC입니다. 관측이 드문 19세기 초는 불확실성이 매우 크니 앙상블 스프레드을 함께 보세요.

해상도 표기 주의 — 꼭 읽어주세요

제공 해상도는 모델 원본 해상도가 아니라, 주 제공처에서 기본으로 내려받는 격자 간격입니다. 같은 자료도 제공처·제품에 따라 다른 격자로 제공될 수 있으니, 실제로 받은 파일의 격자를 꼭 확인하세요.
km 값은 적도 기준 근사값(1° ≈ 111 km)입니다. 경도 방향 간격은 위도가 높아질수록 cos(위도)만큼 줄어, 위도 60°에서는 절반(0.25° ≈ 14 km)이 됩니다. 그래서 "28 km"는 어디서나 정확히 28 km가 아닙니다.
가우시안 격자는 위도 간격이 일정하지 않고, 해양 모델 격자(삼극·곡선 격자)는 지역마다 간격이 다릅니다. 위경도 간격이 다른 격자는 0.5°×0.625°(위도×경도)처럼 적었습니다.
해빙 위성자료의 극 평사도법·EASE2 격자는 km가 기준이고, 괄호 속 각도는 단순 환산값입니다. NSIDC 극 평사도법은 위도 70°에서만 표기 간격과 같고, 다른 위도에서는 실제 간격이 조금씩 다릅니다.
격자 간격이 곧 실제로 구분되는 현상의 크기(실효 해상도)는 아닙니다. 보통 격자 간격의 몇 배 크기부터 제대로 표현되며, 원본보다 촘촘하게 보간한 격자는 정보가 늘지 않습니다.
시간 해상도는 가장 짧은 제공 간격입니다. 변수마다 간격과 순간값·평균·누적 여부가 다를 수 있으니 각 자료 페이지의 '활용 가능한 변수'를 확인하세요.

개요¶

지표·해상의 기압 관측만 동화하고 해수면온도·해빙은 경계조건으로 넣어 19세기 초부터 2015년까지 3시간 간격 대기 상태를 다시 만든 재분석입니다. 관측 종류를 기압 하나로 고정해 위성·고층 관측 도입에 따른 인위적 변화를 피했고, 80개 앙상블로 시점마다 불확실성을 함께 제공합니다. 과거 극한 기상 사례, 장기 순환 변동, 다른 재분석이 다루지 못하는 1940년 이전 기간 연구에 주로 쓰입니다.

후속 자료와 무엇이 달라졌나¶

20CR v2c → 20CR v3¶

전환 시점: 2019

3판은 2017년 가을 현업 GFS로 모델을 바꿔 해상도를 T62에서 T254로 높이고, 앙상블을 56개에서 80개로 늘렸으며, ISPD 4.7판으로 지표기압 관측을 크게 보강했습니다. 적응형 공분산 팽창·국지화를 도입해 불확실성(앙상블 스프레드) 추정이 현실에 가까워졌고, 19세기 중반 해면기압 편향과 강수 스핀업 문제가 줄었습니다. 기간도 1836년(실험적으로 1806년)까지 앞당겨졌습니다.

항목	20CR v2c	20CR v3
기간	1851 ~ 2014 (2013~2014년은 실험적 연장)	1836 ~ 2015 (1806~1835년 실험적 연장, 2021년 공개)
예보 모델	2009년 무렵 NCEP GFS (T62, 28층)	2017년 가을 현업 NCEP GFS v14.0.1 + Noah 지면 모델 + 2.5층 열역학 해빙 모델, 건조 공기 질량 고정
수평 해상도	T62 (약 1.9°), 분석 출력 2° × 2°	T254 (약 0.7°, 512 × 256 가우시안), PSL은 약 75 km 격자로 소개
연직 층수	28층	64층 (PSL 기압면 출력은 1000~1 hPa 28층)
앙상블 크기	56개	80개
자료동화	앙상블 칼만 필터, 고정 공분산 국지화(4000 km)·고정 팽창, 디지털 필터 초기화	앙상블 제곱근 필터 + 4D 증분 분석 갱신(4D-IAU), 적응형 국지화, 사전 스프레드 완화(RTPS) 방식의 적응형 팽창, 적응형 품질 관리
관측 입력	지표·해상 기압만, ISPD 3.2.9판	지표·해상 기압만, ISPD 4.7판(ICOADS 3.0, IBTrACS, OldWeather·WeatherDetective 신규 디지털화 자료 포함). 1870년 이전 해상 기압은 기후값 기준 편향 보정
해수면온도·해빙 경계조건	SST: SODAsi.2 5일 평균(~2012), 2013년부터 일별 고해상도 혼합 분석 / 해빙: COBE-SST2	SST: SODAsi.3 8멤버(~1980), HadISST2.2 8멤버(1981~2015) / 해빙: HadISST2.3
출력 시간 간격·형식	분석 6시간, GRIB1(NCAR) / netCDF(PSL)	3시간(하루 8회), netCDF4. 변수 약어가 2·2c판과 다름(NERSC 안내)
알려진 문제 개선	19세기 중반 전지구 해면기압 저압 편향(1851~1865년 Maury 해상 관측 영향), 강수장 스핀업, 신뢰도(스프레드) 추정 부정확	해면기압 편향과 인위적 추세 감소, 강수 스핀업 제거, 신뢰도 추정 개선, 폭풍 강도·허리케인 세기 재현 향상
남은 문제	—	열대 강수의 계통적 편향, 남반구 고위도 기압장의 시기별 편향은 3판에도 남음(Slivinski et al. 2019)

바꿔 쓸 때 주의할 점

2c판과 3판은 경계조건·관측·모델이 모두 달라 같은 해에도 값이 다릅니다. 판을 섞지 말고, 2c판으로 낸 결과를 3판으로 재현할 때는 기후값과 추세를 처음부터 다시 계산하세요.
3판은 SST 입력이 1980/1981년 사이에 SODAsi.3에서 HadISST2.2로 바뀌고 파일도 SI(1806~1980)·MO(1981~2015) 폴더로 나뉩니다. 이 경계를 가로지르는 추세 분석에서는 불연속 가능성을 점검하세요.
변수 약어와 폴더 구조가 바뀌어(예: 해면기압 prmsl, 3시간 누적 강수 apcp) 2c판용 스크립트를 그대로 쓸 수 없습니다.
3판은 앙상블 스프레드이 더 믿을 만해졌으므로, 관측이 드문 19세기 결과를 해석할 때 앙상블 평균만 보지 말고 스프레드(spread) 파일로 불확실성을 함께 제시하세요.

출처: Slivinski et al. (2019), Towards a more reliable historical reanalysis — 20CRv3, QJRMS, 145, 2876–2908 · NSF NCAR GDEX — 20CR Version 3 (d131003) · NSF NCAR GDEX — 20CR Version 2c (d131002) · reanalyses.org — 20CRv3 system details (20CR 개발진 정리) · reanalyses.org — New 20CR DA system 발표 자료(기존 체계와 비교) · NCAR Climate Data Guide — 20CR Version 2 and 2c · NOAA PSL 뉴스 — 20CR 3판 공개 예고 (2019-08-16)

활용 가능한 변수¶

NOAA PSL netCDF 파일(OPeNDAP 속성) 기준 주요 변수입니다. 변수명은 파일 안의 이름이고, 괄호 앞에 PSL 폴더 이름을 적었습니다. 폴더 이름 끝의 SI는 1806~1980년, MO는 1981~2015년 파일입니다(예: prsSI, prsMO). 스프레드 파일은 spreads/ 아래 같은 구조로 있습니다.

시간 표기 규칙 — 순간값인가, 평균인가, 누적인가

20CR v3의 PSL 파일은 3시간 간격(하루 8회) 80개 멤버 앙상블 평균이며, 시각은 구간의 시작으로 정의됩니다(coordinate_defines 'start'). 00·06·12·18 UTC는 자료동화 분석값, 03·09·15·21 UTC는 분석에서 출발한 3시간 예보값으로 채워지고(원본 pgrbensmeananl / +3 파일), 강수·열속·복사처럼 예보에서만 나오는 변수는 3시간 평균이나 누적입니다.

원본 GRIB 표기: 분석은 'anl', 중간 시각은 '3 hour fcst', 플럭스는 '0-3 hour ave', 강수량·유출은 '0-3 hour acc', 최고·최저 기온은 '0-3 hour max/min'
apcp는 3시간 누적량(kg/m^2 = mm)이고, lhtfl·dswrf 등 플럭스는 3시간 평균 강도(W/m^2)입니다
PSL 파일 속성에는 평균 구간 정보(avg_period·cell_methods)가 없고 statistic이 모두 'Ensemble Mean'입니다. 평균/누적 여부는 long_name('3-hourly accumulated …')과 원본 GRIB 표기로 판단했습니다
누적·평균 구간이 표시 시각에서 시작하는지 끝나는지는 PSL 파일에 따로 적혀 있지 않습니다. 원본 GRIB는 예보 출발 시각부터 3시간 구간(0~3시간, 3~6시간)으로 표기합니다
spreads/ 폴더 값은 같은 시각의 앙상블 표준편차이며, Dailies·Monthlies는 3시간 값을 평균한 일·월평균입니다

근거: 20CR 개발진 제공 20CRv3 출력 파일 목록(reanalyses.org: pgrbensmeananl, +3, sflxgrbensmeanfg) + PSL netCDF 파일 속성

순간값 평균 누적 최대 최소 고정값 — 순간값: 표시 시각의 값 · 평균/누적/최대/최소: 표시된 구간 동안의 값 · 고정값: 시간에 따라 변하지 않음

기압면 (prsSI·prsMO, 3시간, 1000~1 hPa)¶

기온 — air (degK) 순간값
지위고도 — hgt (m) 순간값
동서·남북 바람 — uwnd, vwnd (m/s) 순간값
비습(1000~100 hPa) — shum (kg/kg) 순간값

근지표 (2mSI·2mMO, 10mSI·10mMO)¶

2 m 기온 — air (degK, 파일 air.2m) 순간값
10 m 동서 바람 — uwnd (m/s, 파일 uwnd.10m) 순간값

단일면·연직 적분 (miscSI·miscMO)¶

평균 해면기압 — prmsl (Pa) 순간값
전운량(대기 전층) — tcdc (%, 파일 tcdc.eatm) 3시간 평균 — 원본 GRIB에서 대기 전층 전운량은 '0-3 hour ave fcst'

누적·적설 (accumsSI·accumsMO, 3시간 누적)¶

총강수량 — apcp (kg/m^2) 3시간 누적
적설 물당량 — weasd (kg/m^2) 순간값 (3시간) — 폴더는 accums지만 상태량입니다. 원본 GRIB 표기 '3 hour fcst'(순간값)

지표 플럭스 (sfcFlxSI·sfcFlxMO)¶

잠열 순플럭스 — lhtfl (W/m^2) 3시간 평균
지표 하향 단파복사 — dswrf (W/m^2, 파일 dswrf.sfc) 3시간 평균

전체 변수 목록은 공식 문서에서 확인하세요.

받는 방법¶

NOAA PSL — 20세기 재분석 프로젝트 페이지 — 안내·버전별 문서·그림 도구 연결
NOAA PSL 다운로드 서버 (20CR v3) — HTTPS 직접 다운로드
- 계정 없이 받을 수 있습니다. 변수·연도별 netCDF이며, 일평균은 Dailies/, 월평균은 Monthlies/, 앙상블 스프레드은 spreads/에 있습니다.
NOAA PSL THREDDS / OPeNDAP (20CR v3) — OPeNDAP 원격 읽기
NSF NCAR GDEX — 20CR Version 3 (d131003) — 웹 다운로드 / 부분 추출
- 앙상블 평균·스프레드, netCDF4, 약 105 TB. 데이터셋 DOI 10.5065/H93G-WS83, CC BY 4.0.
NERSC 20C Reanalysis 포털 (멤버별 자료) — 웹 다운로드 (일부는 HPSS 보관)
- 80개 멤버 각각의 분석·예보장이 필요할 때 씁니다. 변수·연도별 tar 묶음입니다.

예시 코드¶

1981년 이후는 MO 폴더, 1980년 이전은 SI 폴더에 있습니다.

import xarray as xr

base = "https://psl.noaa.gov/thredds/dodsC/Datasets/20thC_ReanV3"
slp = xr.open_dataset(f"{base}/miscMO/prmsl.2014.nc")["prmsl"]   # Pa, 3시간 간격 앙상블 평균
print(slp.sel(lat=37.5, lon=127.0, method="nearest").resample(time="1D").mean())

실전 팁¶

같은 시점이라도 관측 밀도에 따라 신뢰도가 크게 다릅니다. 앙상블 평균만 쓰지 말고 spreads/ 폴더의 스프레드 값을 함께 확인해, 스프레드이 기후 변동 폭에 가까운 곳은 해석을 피하세요.
SST 경계조건이 1980년까지는 SODAsi.3, 1981년부터는 HadISST2.2라서 PSL 폴더도 SI·MO로 나뉩니다. 1980/1981년을 넘나드는 분석은 두 폴더를 이어 읽어야 하며, 이 시점의 불연속 가능성을 점검하세요.
3판은 2·2c판과 변수 약어가 다릅니다. NERSC 포털도 이 점을 따로 안내하고 있으니, 옛 스크립트를 쓸 때는 변수 이름부터 확인하세요.
개발진 평가로는 열대 강수에 계통적 편향이 있고 남반구 고위도 기압장 편향이 시기에 따라 변합니다. 이 두 분야는 다른 장기 재분석(ERA-20C 등)과 비교해 결과를 확인하세요.

공지 및 변경 이력¶

2021-01-07 · 안내 · 20CR v3, 1806년까지 연장 공개

PSL이 3판을 1806~1835년까지 실험적으로 연장해 전체 210년 자료를 공개했다고 알렸습니다. 연장 구간은 관측이 매우 드물어 불확실성이 큽니다.

원문 보기

2019-08-16 · 안내 · 20CR 3판 공개 예고 (1836년까지 확장)

PSL이 2019년 9월 말부터 3판을 제공한다고 예고했습니다. 2c판보다 불확실성 추정이 일관되고 오차가 작으며, 전지구 해면기압의 인위적 추세가 줄었다고 소개했습니다.

원문 보기

논문에 넣을 레퍼런스¶

논문에 쓰기 전에 꼭 다시 확인하세요

아래 인용 정보는 운영자가 정리한 것으로 오류가 있을 수 있습니다. DOI, 저자, 연도, 접근 날짜 표기 방식은 제공 기관의 공식 데이터셋 페이지와 학술지 투고 규정에서 반드시 더블체크한 뒤 사용하세요.

데이터셋 인용¶

NCAR GDEX 20CR v3 (d131003) — DOI 10.5065/H93G-WS83

NOAA-CIRES-DOE Twentieth Century Reanalysis Version 3. NSF NCAR Geoscience Data Exchange (GDEX), dataset d131003. https://doi.org/10.5065/H93G-WS83 (Accessed DD MMM YYYY) — 저자·연도 등 정확한 형식은 GDEX Citation 탭에서 복사하세요.

논문 인용¶

20CR v3 체계 논문 — DOI 10.1002/qj.3598

Slivinski, L. C., Compo, G. P., Whitaker, J. S., Sardeshmukh, P. D., Giese, B. S., McColl, C., Allan, R., Yin, X., Vose, R., Titchner, H., et al. (2019): Towards a more reliable historical reanalysis: Improvements for version 3 of the Twentieth Century Reanalysis system. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 145(724), 2876–2908.

BibTeX 보기

@article{slivinski2019_20crv3,
  author  = {Slivinski, Laura C. and Compo, Gilbert P. and Whitaker, Jeffrey S. and Sardeshmukh, Prashant D. and Giese, Benjamin S. and McColl, Chesley and Allan, Rob and Yin, Xungang and Vose, Russell and Titchner, Holly and others},
  title   = {Towards a more reliable historical reanalysis: Improvements for version 3 of the Twentieth Century Reanalysis system},
  journal = {Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society},
  volume  = {145},
  number  = {724},
  pages   = {2876--2908},
  year    = {2019},
  doi     = {10.1002/qj.3598}
}

20CR v3 성능 평가 논문 (선택) — DOI 10.1175/JCLI-D-20-0505.1

Slivinski, L. C., et al. (2021): An Evaluation of the Performance of the Twentieth Century Reanalysis Version 3. Journal of Climate, 34(4), 1417–1438.

20CR 프로젝트 원 논문 (선택) — DOI 10.1002/qj.776

Compo, G. P., et al. (2011): The Twentieth Century Reanalysis Project. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society.

사사(Acknowledgements) 작성¶

PSL은 3판을 쓴 논문에 다음 사사 문구를 넣도록 요청합니다: "Support for the NOAA-CIRES-DOE Twentieth Century Reanalysis Project version 3 dataset is provided by the U.S. Department of Energy, Office of Science Biological and Environmental Research (BER), by the National Oceanic and Atmospheric Administration Climate Program Office, and by the NOAA Physical Sciences Laboratory." 아울러 PSL 출처 표기와 논문 사본 송부도 요청합니다.

이 정리가 도움이 되셨다면 기후데이터 길잡이도 인용해 주세요

논문의 사사(Acknowledgements)에 아래 문장을 넣어주세요.

Acknowledgements

Information on the datasets used in this study was compiled with the help of the Korean Climate Data Guide (Sim, 2026; https://doi.org/10.5281/zenodo.23300923).