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GCRI · 시스템 과학과 모델링

결합 시스템 모델링

Water, energy, food, health, the economy and infrastructure depend on each other, so models of one system miss effects that arrive through the others. Coupled modelling links models so that drought can reduce hydropower, raise food prices and strain health services in one simulation. This page sets out how coupled models are built, where coupling introduces error, and what evidence serves the institutions that use integrated assessments.

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01등록

Coupled systems modelling on the record.

자료집Systems Science and Modelling · topic
  1. 01질문메커니즘 4개
  2. 02분야육각형 필드 판
  3. 03지표6
  4. 04출처5
  5. 05결정 권한 보유자3
  6. 06방법4
02질문

Coupled systems modelling: how the risk develops.

Linking water, energy, food, health and infrastructure models without hiding assumptions. The dossier below sets out how the risk develops, what is measured, where the data come from, how it is modelled and who decides.

메커니즘

Feedbacks cross boundaries

Effects travel between 시스템 and sometimes return, as when water scarcity raises energy demand for pumping, which raises water demand for cooling.

메커니즘

Scales and units must match

Coupled models must reconcile different time steps, spatial resolutions and units. Mismatches create artefacts that look like results.

메커니즘

Interfaces carry assumptions

What passes between models, and how often, is a modelling choice. Loose coupling is simpler; tight coupling captures feedback but is harder to test.

메커니즘

Uncertainty compounds

Uncertainty in each component propagates through the chain, so coupled results can be more uncertain than any single model.

03지리

북미의 재해와 노출.

NASA GIBS의 북미 인구 밀도, 홍수, 야간 조명. 각 레이어에는 고유한 날짜가 있습니다.

대화형 지도에는 JavaScript가 필요합니다. 레이어 목록과 출처는 아래에 있습니다.

레이어 3

이 페이지의 재해와 노출

이 레이어 소개
증거
추정
출처
세계 격자 인구 v4.11(NASA SEDAC(CIESIN, 컬럼비아 대학교))
제공자
NASA SEDAC(CIESIN, 컬럼비아 대학교)
라이선스
CC BY 4.0
생산 연도
null; 인구조사 기반 추정치, 정적(2020)
해결
약 1 km 격자
불확실성
2020년 제곱킬로미터당 인구에 대한 인구총조사 기반 추정값으로 노출 맥락으로 표시되며, 어떤 재해로 영향받은 사람의 수가 아닙니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
증거
관측(구름이 있으면 빈틈이 생김)
출처
VIIRS 글로벌 홍수 산출물(NASA LANCE)
제공자
NASA LANCE
라이선스
NASA 공개 데이터
생산 연도
매일, 위성 탐지, 구름이 있으면 빈틈이 생김
빌드 시점 최신
2026-10-14
해결
약 250 m 격자
불확실성
위성 탐지로, 구름이 있으면 빈틈이 생깁니다. 제공자가 게시한 그대로의 위성 또는 모형 래스터입니다. 구름, 관측 폭 공백, 산출 오차로 인해 빈틈과 잡음이 생기며, 값은 특정 장소의 측정치가 아니라 지표입니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
증거
관측
출처
VIIRS Black Marble(VNP46A2)(NASA LAADS DAAC)
제공자
NASA LAADS DAAC
라이선스
NASA 공개 데이터
생산 연도
매일, 달빛과 대기를 보정한 위성 복사휘도
빌드 시점 최신
2026-10-12
해결
약 500 m 격자
불확실성
표시된 날짜의 위성 야간 복사휘도로, 불빛은 전력 사용과 정전의 대리 지표이며 공급이나 접근성의 측정치가 아닙니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
증거
관측
출처
VIIRS NOAA-20 보정 반사율(NASA LANCE)
제공자
NASA LANCE
라이선스
NASA 공개 데이터
생산 연도
매일, 위성 영상
빌드 시점 최신
2026-10-14
해결
약 250 m 격자
불확실성
위성 영상. 제공자가 게시한 그대로의 위성 또는 모형 래스터입니다. 구름, 관측 폭 공백, 산출 오차로 인해 빈틈과 잡음이 생기며, 값은 특정 장소의 측정치가 아니라 지표입니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
증거
모형 산출(GIBS가 게시한 최신 연도)
출처
MODIS Terra 및 Aqua 토지 피복(MCD12Q1)(NASA LP DAAC)
제공자
NASA LP DAAC
라이선스
NASA 공개 데이터
생산 연도
매년, 위성 분류, GIBS가 게시한 최신 연도
빌드 시점 최신
2024-01-01
해결
약 500 m 격자
불확실성
표시된 연도의 위성 토지 피복 분류로, 농경지를 포함합니다. 알려진 오차가 있는 분류이며 농장 등록부가 아닙니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다
이 레이어 소개
증거
관측(구름과 통과 시각으로 인해 빈틈이 생김)
출처
VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS)(NASA LANCE FIRMS)
제공자
NASA LANCE FIRMS
라이선스
NASA 공개 데이터
생산 연도
매일, 위성 탐지, 구름과 통과 시각으로 인해 빈틈이 생김
빌드 시점 최신
2026-10-13
해결
약 500 m 격자
불확실성
표시된 날짜의 위성 열점 탐지 결과로, 가스 플레어와 산업 열을 포함합니다. 확인된 화재, 사고 보고서 또는 경보가 아닙니다.
접근 경로
실시간 지도를 허용한 뒤에만 gibs.earthdata.nasa.gov에 접속합니다

제공 가능한 최신

NASA GIBS / EOSDIS · ASTER GDEM (METI, NASA) · Blue Marble (NASA) · © OpenStreetMap 기여자 (ODbL) · Natural Earth

최신 NASA 이미지를 불러오는 중입니다.

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북미를 중심으로 본 재해와 노출.NASA가 게시한 그대로의 위성 및 모형 산출물로, 각각 고유한 날짜가 있습니다. 지표이며 어떤 장소에 대한 평가도 아닙니다.

데이터: NASA GIBS · ASTER GDEM · Blue Marble · © OpenStreetMap 기여자 · Natural Earth · NASA EONET · U.S. Geological Survey · NASA JPL OPERA DIST-ALERT출처와 라이선스

  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 공개 데이터
  • We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified). NASA 공개 데이터
  • Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). CC BY 4.0 라이선스. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
  • VIIRS 준실시간 산출물(홍수, 지표면 온도, 적설 피복, 보정 반사율), NASA LANCE; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
  • VIIRS Black Marble 야간 조명, NASA 고다드 우주비행센터; NASA 레벨1 및 대기 아카이브·배포 시스템(LAADS DAAC)에서 배포; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
  • MODIS 육상 산출물(식생 지수, 총일차생산량, 토지 피복), NASA LP DAAC 및 LANCE; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
  • NASA 자원 관리용 화재 정보 시스템(FIRMS), VIIRS 375 m 활성 화재 산출물, NASA LANCE; 벡터 타일은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
  • ASTER GDEM은 METI와 NASA의 산출물입니다(ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC). 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). 인용: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. NASA 공개 데이터
  • Natural Earth으로 제작. 무료 벡터 및 래스터 지도 데이터 @ naturalearthdata.com. 퍼블릭 도메인
  • © OpenStreetMap 기여자(ODbL), NASA GIBS 경유(해안선, 경계, 도로 및 지명). 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). ODbL
  • Blue Marble, NASA Earth Observatory; 영상은 NASA GIBS 제공. 색상은 공개된 색상표에서 다시 그렸으며, 표시된 곳의 값은 육각형 셀로 평균했습니다(수정됨). NASA 공개 데이터
  • 지구본과 평면 지도의 맥락 정보: NASA GIBS 참조 레이어의 해안선, 경계, 도로, 지명(OpenStreetMap 데이터, ODbL, © OpenStreetMap 기여자). 선택 기본 지도로 Blue Marble 영상. 3D 지형과 고도 표시는 ASTER GDEM 고도 색상 지수(5 m에서 200 m 구간, 가독성을 위해 과장). 경계는 공표된 대로 그렸으며 어떤 영토에 대한 입장도 뜻하지 않습니다.
  • 실시간 사건: NASA 지구관측소 자연 사건 추적기(EONET). 사건은 참고용이며 원출처 링크를 그대로 유지합니다.
  • 실시간: NASA EONET. 사건은 참고용이며 당국의 경보가 아닙니다.
  • 실시간: 미국 지질조사국. 사건은 참고용이며 당국의 경보가 아닙니다.
  • Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
  • 하천 유량 예측, 범위를 포함한 30일 (Open-Meteo를 통한 GloFAS): 수정된 Copernicus 긴급상황관리서비스 정보 2026 포함. 홍수 경보가 아닙니다.
  • Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), 제공 날씨 데이터, CC BY 4.0 라이선스 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
  • 선택 레이어(레이어 목록의 출처 11개: 실시간, 예보, 관측 및 배경)는 켜면 지도와 이곳에 제공자 출처가 표시됩니다. 예보는 모형 산출물이며 파생 지수는 추정치입니다.

레이어와 날짜

  • 인구 밀도, 2020년: 인구: CIESIN, 컬럼비아 대학교, 세계 격자 인구 v4.11(2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · 정적
  • 홍수 수역, 3일 합성: VIIRS 전지구 홍수 산출물, NASA LANCE · 2026년 10월 14일
  • 야간 조명, 일별: VIIRS Black Marble(VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 2026년 10월 12일
  • 트루컬러: VIIRS NOAA-20 보정 반사도, NASA LANCE · 2026년 10월 13일
  • 토지 피복 유형(IGBP), 연간: MODIS Terra 및 Aqua 토지 피복(MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
  • 활성 화재 및 열 이상: VIIRS NOAA-20 375 m(FIRMS), NASA LANCE FIRMS · 2026년 10월 13일

04영역 전반

Coupled models are how the domains are joined in analysis.

Coupled analyses are designed for the 시나리오와 스트레스 테스트 시리즈. Linking models multiplies uncertainty; results are reported as scenario evidence.

  • Coupling interface specifications.
  • Coupled model evaluations.
05트윈 및 캐스케이드 시뮬레이터

Model coupled systems modelling as a system. Run the cascade.

Assembled from the Nexus Standards area profile 복합 및 연쇄 재해 표준: the hazards it names, the 시스템 and sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the full System Builder.

재해

통제 수단

  • NS-0 헌장과 원칙
  • NS-3 리스크 기록 UNI(문법, 기존 체계 대응, 할당 권한)
  • NS-9 맥락 UNI(배치, 인스턴스, 프로그램 인스턴스)
  • NS-11 검증 및 모니터링(근거, 증명, 제로 트러스트 적합성 관찰)
  • NRS-H61 재해군: 연쇄 실패(NHS-1 sys.cascade)
  • NRS-H62 재해 유형: 복합 및 다중 재해 사건(NHS-1 sys.compound)
  • NRS-H60 재해 계열: 공급망 및 흐름 차질(NHS-1 sys.supply-chain)
  • NRS-H94 재해군: 시스템적 사이버 사건(NHS-1 cyber.systemic-cyber)
  • NRS-H107 재해군: 디지털 인프라 집중과 단일화(NHS-1 tech.digital-concentration)
  • NRS-H7 재해 계열: 대규모 순환 이상(NHS-1 atmo.climate-mode)

관측

  • Copernicus EMS rapid mapping activations (listed for reference)
  • OpenStreetMap planet and replication (listed for reference)
  • ERA5 재분석(Copernicus Climate Data Store)(참고용으로 게재)
  • 세계 GDP 대비 재난으로 인한 직접 경제 손실
  • Number of disruptions to basic services attributed to disasters

예시 지리

  • 방글라데시: 육각형 셀 134개
  • 오늘 밤 야간 조명과 정전(VIIRS 주야간 밴드), NASA GIBS
  • Carbon monoxide, smoke transport (AIRS), NASA GIBS
  • Vegetation disturbance alerts, 30 m (OPERA DIST-ALERT), NASA GIBS
06지표

측정되는 것과 그 정확도.

각 지표에는 단위, 주기, 그 뒤의 출처 종류, 값에 붙을 근거 표시가 있습니다. 값은 표시하지 않습니다. 값은 프로그램이 자체 권한으로 제공합니다.

지표단위주기출처 유형라벨
Components coupledcount of models in a coupled systemper configurationModel documentation신고됨
Coupling frequencyexchanges per simulated periodper configurationModel documentation신고됨
Conservation error at interfacesimbalance of mass or energy실행당Model diagnostics모형 산출
Coupled uncertainty rangerange of outputsper experimentEnsemble runs모형 산출
Feedbacks representedcount by typeper configurationModel documentation신고됨
Validation of coupled outputserror against observationsper evaluationValidation studies추정
07방법과 근거

How coupled systems modelling is modelled, measured and tested.

모형, 그 가정, 데이터, 불확실성을 과학자나 엔지니어가 확인할 형태로 제시합니다. 구조는 발행된 방법을 따릅니다. 제시된 값은 예시이며 결과가 아닙니다.

모형, 방정식 및 가정

The model structure used for coupled systems modelling, the assumptions it makes and how each is tested.

요소 i의 리스크Ri = f(Hi, Ei, Vi, Ci)재해, 노출, 취약성, 대처 역량
연간 기대 손실EAL = ∑k pk · Lk연간 확률이 pk
결합 시스템xt+1 = A xt + B ut + εtA carries the couplings, u the shock, ε the error
가정만드는 이유시험 방법
한 사건 안에서 재해와 노출은 서로 독립적임손실 적분을 다루기 쉽게 유지함결합 기록에 적합한 코퓰러와 비교
결합은 운전점 근처에서 선형이다충격이 A를 통해 전파되게 함선형 범위를 넘어 섭동을 주고 비교하십시오
취약성 곡선은 장소 간에 옮겨 쓸 수 있다지역 곡선은 거의 없다관측된 손실이 있는 곳에서는 이에 대해 검증
투입 자료
출처 정보가 있는 버전 관리 데이터세트
산출물
분포이며 결코 단일 숫자가 아님
코드
모델 카드 및 시험과 함께 공개
재현
같은 데이터, 코드, 환경과 시드
표준 리스크 및 상태공간 정식화로, 나열된 가정은 해당 방법에 일반적인 것이며 검토를 위해 명시한 것으로 결과가 아닙니다.
FAIR 지침 원칙 · GO FAIR와 FORCE11W3C PROV · 월드 와이드 웹 컨소시엄불확실성의 일관된 처리에 관한 지침 · IPCCCEOS 분석 준비 데이터(Analysis Ready Data) · 지구관측위성위원회
08출처

근거의 출처.

이름이 명시된 공개 데이터셋과 기관 기록으로, 각각 라이선스 등급이 있습니다. 협약에 따른 출처는 그 조건에 따라서만 사용하며 결코 재게시하지 않습니다.

출처제공하는 것라이선스 등급
Integrated assessment model documentation (IAMC wiki)Structure and assumptions of integrated assessment modelsPublic, terms to check
ISIMIP cross-sectoral simulationsLinked impact model resultsOpen, licence per dataset (to check)
Coupling frameworks such as OASIS, BMI and preCICE documentationTechnical standards for linking modelsOpen source, licence per project
Water-energy-food nexus modelling literatureApproaches and case studiesLicence per publication
National integrated planning models where publishedApplied coupled modelsLicence per publisher
09결정

누가 결정하며 근거는 무엇에 쓰이는지.

시스템 Science and Modelling prepares evidence. The decisions below are taken by the authorities named, under their own rules, and never by the platform.

결정 주체질문이 페이지가 제공하는 근거
Planning ministries and integrated assessment teamsWhich interactions to represent in national scenariosCoupling designs; comparisons
Modelling groupsHow to link models soundlyInterface checks
Users of integrated scenariosHow much to trust coupled resultsUncertainty analyses

이 주제가 생산하는 산출물

  • Coupling designs for cross-sector scenarios
  • Interface and conservation checks
  • Coupled uncertainty analyses
  • Comparisons of coupled and uncoupled results
10핵심 질문

What experts ask about coupling.

  • Which interactions between 시스템 matter enough to represent explicitly?
  • How are differences in time step, spatial resolution and units reconciled?
  • Is the coupling one-way, with outputs passed downstream, or two-way, with feedback?
  • How does uncertainty propagate across coupled models?
  • Which assumptions in one model constrain another, and are they visible?
11메커니즘과 동인

Why coupling is difficult.

Each sector model is built for its own purpose. A hydrological model may run daily on river basins; a power system model may run hourly on grid nodes; an economic model may run annually on national sectors. Coupling them requires translating between scales, which involves aggregation and disaggregation choices that can change results.

Feedbacks matter. In a two-way coupling, reduced river flow lowers power output, which changes electricity prices, which changes water pumping demand. One-way couplings miss such loops; two-way couplings are harder to build and to stabilise numerically.

Assumptions travel silently. A demand projection embedded in one model becomes a hidden constraint on another. Without documentation, users of the coupled system may not know which assumptions drive the result.

12방법과 데이터

방법과 그 한계.

  1. 01

    Soft and hard coupling

    Exchanging outputs between separate models, or integrating them in one framework. Hard coupling is more consistent but less flexible.

  2. 02

    Scale bridging

    Aggregation, downscaling and interpolation between resolutions. Each step adds error.

  3. 03

    Interface standards

    Shared data formats and variable definitions, drawing on 시스템 공학.

  4. 04

    Coupled uncertainty analysis

    Propagating uncertainty through the chain, using 불확실성 정량화. Computationally demanding.

Coupled models can show interactions that single models miss, but their complexity makes errors harder to detect. Results state which couplings were represented and which were not.

13방법

연구되는 방식과 방법이 말할 수 없는 것.

  1. 시스템 공학의사결정 모델의 요구사항 · 결합 모델의 인터페이스 관리이곳에서의 적용
    정본 · STEM Commons
  2. 복잡계와 행위자 기반 모델링행위자 기반 모델 표준 · 되먹임과 티핑 포인트 분석 · 조기경보 지표이곳에서의 적용
    정본 · STEM Commons
  3. 불확실성 정량화와 모델 검증불확실성 예산 · 고비용 시뮬레이션을 위한 대리 모델 · 신뢰성 평가이곳에서의 적용
    정본 · STEM Commons
  4. 고성능, 클라우드 및 엣지 컴퓨팅예산 내 앙상블 설계 · 워크플로 조정 · 재현 가능한 환경이곳에서의 적용
    정본 · STEM Commons
14Where this page’s references

Where this page’s references lead.

이 페이지를 읽을 때 기준이 되는 기구와 문서. 상태와 판은 바뀌며, 각 링크는 발행 기구로 연결됩니다.

15질문

질문과 답변.

What is a coupled model?
A set of models linked so that outputs of one become inputs to others during a simulation, representing interactions between systems.
What is the water-energy-food nexus?
The interdependence of water, energy and food systems, where decisions in one affect the others.
Why not build one large model?
Because specialised models capture each system better. Coupling them keeps that expertise while representing interactions, at the cost of interface complexity.
Should every model be coupled to every other?
No. Coupling adds complexity and error. Only interactions that matter for the question should be represented.
What is the difference between soft and hard coupling?
Soft coupling passes outputs between separate models; hard coupling integrates them in one framework with consistent equations.
How are hidden assumptions avoided?
Through documentation of each component’s assumptions and interfaces, and through sensitivity tests on the coupled system.
Does the platform maintain a coupled model?
Not yet. Its designed work is to document coupling methods and run intercomparisons.
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보고서 is the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.

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시스템 과학과 모델링

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법률

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