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위성관측과 복사전달모델을 이용한 안개 탐지의 개선 가능성

Title
위성관측과 복사전달모델을 이용한 안개 탐지의 개선 가능성
Other Titles
Improvement on the Fog Detection from Satellite Observations and a Radiative Transfer Model
Authors
허영민
Issue Date
2009
Department/Major
교육대학원 지구과학교육전공
Publisher
이화여자대학교 교육대학원
Degree
Master
Advisors
유정문
Abstract
The purpose of the study was to analyze effects of the higher clouds over the fog layer and present the improvement on the fog detection over the Korean peninsula, utilizing the data of the MTSAT-1R or the MODIS onboard the AQUA/TERRA satellites and the look-up tables (LUT) derived from a radiative transfer model of SBDART. Ground observations have been used over 52 meteorological stations of the Korean Peninsula from Mach 2006 to February 2007 in order to validate the fog detection, obtained from satellite data of reflected solar channel (0.68 ㎛), and emissive channels (3.75 ㎛ and 10.8 ㎛). The threshold values for fog sensing were derived from the difference of the brightness temperature between 3.75 ㎛ (T3.7) and 10.8 ㎛ (T11) (i.e., T3.7-11) during day and night, and also from the reflectance at 0.68 ㎛ (R0.68) in the daytime. In the twilight, however, the difference between maximum brightness temperature at 10.8 ㎛ within previous 15 days and the brightness temperature at 10.8 ㎛ (i.e., T11max-11) was used because the 3.75 ㎛ channel was inaccurate for the fog detection at dawn/dusk. This study investigated sensitivities of the T3.7-11 threshold with respect to the higher clouds, based on the cloud variables such as cloud height, cloud optical thickness, and cloud amount. The threshold values of T3.7-11 and R0.68 were very sensitive to cloud height as well as cloud optical thickness and cloud effective radius. The sensitivity experiments were performed with cloud phases (water/ice), day/night (i.e., solar zenith angles), two atmospheric profiles (US62 and tropics). With the correction from look-up tables, sixteen fog cases among eighteen fog cases over the Korean peninsula have been properly detected with a significant improvement. The method of fog detection in this study can be useful to the CMDPS (COMS Meteorological Data Processing System).;본 연구에서는 정지위성(MTSAT-1R)이나 극궤도 위성(MODIS) 관측을 이용한 한반도 부근의 안개 원격탐지에서 SBDART 복사전달모델에서 유도된 조견표를 활용하여 안개층 위의 상층운에 의한 안개탐지 오차를 분석하고 개선 가능성을 제시하였다. 안개탐지를 위하여 2006년 3월-2007년 2월 기간의 위성관측 채널(0.68 , 3.75, 10.8 ㎛)의 자료, 그리고 안개 검증을 위하여 52개 지점의 지상관측 자료가 사용되었다. 안개탐지를 위한 경계값은 주야간에 3.75 ㎛ 휘도온도(T3.7)와 10.8 ㎛ 휘도온도(T11) 간의 차이값(T3.7-11; 적외차)에서 유도되었으며, 주간에는 0.68 ㎛ 반사도(R0.68)가 추가되었다. 3.75 ㎛ 채널은 여명기의 안개탐지에 부적절하므로, T11값과 사전 15일의 T11 최대값 사이의 차이값(T11max-11)을 이용하였다. 상층운에 대한 안개탐지 경계값의 민감도를 여러 구름 변수(운고, 구름의 광학적 두께, 효율반경, 운량 등)에 대하여 조사하였다. 적외차 경계값은 운고에 가장 민감하였으며, 구름의 광학적 두께와 효율반경에도 상당한 영향을 받았다. 이러한 민감도 실험은 각각 수적/빙정, 주야간(i.e., 태양천정각), 대기 종류(중위도, 열대)에 대하여도 실시되었다. 조견표에 의한 보정을 통하여 조견표 미사용하는 방법으로 대체로 안개탐지에 실패한 18개 안개 사례 중에 16개 사례가 개선되었다. 본 연구의 안개탐지 방법은 안개탐지에서의 상층운 효과를 설명하며, 2009년에 발사될 대한민국 COMS 정지위성의 자료처리시스템에서 유용하게 사용될 수 있다.
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교육대학원 > 지구과학교육전공 > Theses_Master
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