| 초록 |
□연구개요 본 연구의 목적은 한반도 부근에서 여명기(일출 후 2시간 이내)에 기존의 부정확한 안개 탐지 방법을 개선하기 위하여 두 개 이상의 정지궤도 기상위성의 동시관측과 복사전달모델을 이용하여 새로운 다중 위성 방법(Dual Satellite Method; DSM)의 개발을 제안하는 데에 있다. 본 연구에서는 동아시아 지역에 대하여 시공간적으로 일치(co-location)시킨 다중 정지궤도위성 관측자료를 이용하여 한반도 부근에 대한 여명기 안개탐지 프로그램을 개발하여 여러 동시관측 위성들을 활용한 탐지 기술을 복사전달 이론과 함께 개선하고자 한다. □연구 목표대비 연구결과 1차년도에는 차세대 위성자료 (일본 Himawari-8, 중국 FY-4A)와 지상관측자료를 수집하여 이들 관측자료를 시공간적으로 상호 일치시키고, 안개와 청천 화소를 분리하여 안개탐지를 위한 경계값들을 다중 위성의 다채널에서 유도하였다. 이 과정에서 기존 연구에서 시도되지 않았던 Normalized Difference Snow Index (NDSI)의 차이값(ΔNDSI), 13.5μm 채널과 8.5μm 채널간의 밝기온도 차이값(BTD<sub>13.5-8.5</sub>)등을 추가로 이용함으로써 다중 위성 및 차세대 위성 다채널의 장점을 통하여 안개탐지 정확도를 높였다. 안개의 광학적 특성을 파악하기 위하여 복사전달모델(Radiative Transfer Model; RTM)을 이용한 시뮬레이션도 활용하였다. RTM 사전 계산을 통하여 Look-UP Table (LUT; 조견표) 형태로 데이터베이스화 한 후에, 실시간 위성관측값(ΔR<sub>3.7-11</sub>,ΔBTD<sub>3.7-11</sub>)이 존재할 때 RTM LUT에서 안개 정보를 산출하여 안개의 광학적 특성을 다각도로 분석하였다. 2차년도에는 1차년도에 마련된 위성관측 및 지상관측 정보, 그리고 모델 시뮬레이션 자료를 기초로 안개 발생 가능성의 공간 분포를 확률지수(Probability Index)로 제시하였다. 다중위성 방법에서 개발된 안개 확률지수는 안개탐지에 도움이 되는 위성관측 주성분을 결합하여 유도되므로, 단일 위성관측 경계값에서 산출된 probability of detection (POD)에 비하여 독립적인 안개탐지 정보가 추가되어 우수하였다. 해당 연구결과는 국내 학술대회에서 5회 발표되었으며, 국제 SCI급 저널(Remote Sensing, IF:4.509)에도 게재되었다. □연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) 다중위성방법은 추가적인 경제적 비용없이 두 개의 정지궤도 위성들의 동시관측이 가능한 전지구 어느 지역에서든 3차원적인 입체적인 구조로 목표물을 관측가능하다는 점에서 활용 분야가 다양하다. 이는 위성 분야의 국제적인 협력을 강화하는 계기를 마련할 수 있다. 특히 과거 위성들에 비하여 다양한 채널과 함께 높은 시공간 해상도를 가지는 차세대위성(대한민국 GK-2A, 일본 Himawari-8, 그리고 중국 FY-4A)들이 한반도를 포함한 동아시아 지역을 관측·모니터링하게 되므로, 다중위성방법을 활용하면 동아시아의 안개/하층운 탐지 정확도는 전에 비하여 상당히 개선될 수 있다. 수 시간 지속되기도 하지만 수 십분 내로 소산되기도 하는 안개 특성을 고려할 때, 짧은 시간 간격(2-10 분)으로 여러 위성들로부터 얻은 동시관측 자료를 종합적으로 활용한다면 과거에서 현재까지의 일기상태 추적을 통하여 미래 일기 예측이 정확해진다. 또한 작은 규모(예, 중규모)의 안개 현상에 대한 광역적이고 연속적인 관측이 가능해지므로 국지적인 안개발생을 신속하고 정확하게 탐지할 수 있다. 또한 차세대 위성은 다채널 위성이므로 현재 사용하는 가시반사도와 근적외 채널 외에 추가 채널(1.3, 6.9, 8.6, 13.5 ㎛)을 사용하여 안개 원격탐사에 장애가 되는 상층운을 더 정확하게 탐지하여 안개탐지 개선을 시도할 수 있다. 현재까지는 위성관측을 통한 안개탐지가 상대적으로 부정확하고 상층운 유무에 따라 활용할 수 있는 화소가 감소하기도 하여 정확한 예보가 절실하였던 여명기/황혼기 예보에서 적극 활용되기가 어려웠다. 그러나 다중 위성 방법을 통하여 개발된 안개 확률지수는 위성관측과 수치예보 모델과의 비교분석을 통하여 상호 검증을 할 수 있을 뿐만 아니라 ‘nowcasting’을 ‘forecasting’ 으로도 확장시킬 수 있는 가교 역할을 할 수 있다. (출처 : 요약문 2p) |
