인천 국제공항 부근의 안개 발생 시에 MODIS 위성관측 자료의 특성

Abstract

Simultaneous observations of Moderate-Resolution Imaging Spectrometer(MODIS) Aqua and Terra during fog condition near Inchon International Airport have been utilizedin order to analyze the characteristics ofsatellite-observed infrared data and visible data. The difference value(T3.7-11)between 3.75㎛ and 11.0㎛ in brightness temperature was used for the remote-sensing of daytime and nighttime with fog phenomena and low-level clouds, consistent with the previous study. T3.7-11 was a good indicator of fog detection using satellite in daytime and nighttime. The threshold of T3.7-11 near the airport during fog condition are greater than during daytime with clear sky condition, whereas fewer than during nighttime. The3.75 ㎛ channel for daytime fog detection has been discussed, because the 3.75 ㎛ was sensitive to some scattering and reflection of solar radiation due to fog particles, and noise. Fog in a visible region had high radiance and reflectance. The brightness temperatures observed at the satellites observation were analyzed by Empirical Orthogonal Function(EOF) method, to examine the correlation between the foggy day and the atmospheric condition. The variability of AQUA and TERRA appeared similarly in both of daytime and nighttime. For the first mode, the variation of T3.7-11 during daytime of summer are higher than that of winter. On the other hand, the variation during nighttime showed different result with that of daytime. For the second mode, the variation of ocean showed the negative correlation with that of land during both of daytime and nighttime. T11 analysis reflected seasonal cycle and convective flow of surface temperature. The change of T11 variation in February and March was bigger than the other month. Due to the solar radiation effect, the variation of T3.7 during daytime was bigger than nighttime. For being accurate fog detection, this paper indicates a role of seasonal variation and noise in the satellite data analysis.;본 연구에서는 2002년 10월∼2004년 9월 기간에 인천 국제공항 부근의 안개 발생 시 AQUA (1:30, 13:30 LST)와 TERRA (10:30, 22:30)위성에 탑재된 MODIS 가시 및 적외 자료의 특성을 조사하고 안개 원격탐사에 활용하기 위하여 청천 시와 비교·분석하였다. 여기서는 위성관측 적외선 3.7 ㎛ 밝기온도(T_(3.7))와 11 ㎛ 밝기온도(T_(11)) 간의 차이(T_(3.7-11))를 해당 지역의 안개탐지를 위한 경계값으로 사용하였다. 야간 안개 시 T_(3.7-11)값(3.3 K)은 청천 경우(4.7 K)에 비하여 감소한 반면에, 주간 안개 시에 경계값(35.9 K)은 시그날 외에 여러 잡음의 포함으로 인하여 청천의 14.4 K에 비하여 현저하게 증가하였다. 주간 경우에 안개 입자에 의한 태양복사의 산란·방출로 인하여 근적외 채널인 3.7 ㎛에서의 밝기온도가 증가하였다. 주간 안개 분석에서는 3.7 ㎛에서의 잡음을 제거하고 적외 채널 정보를 보완하기 위하여 가시채널의 복사휘도(radiance)와 반사율(reflectance)도 사용하였다. 가시채널에서의 이들 값은 청천에 비하여 안개 시에 높았다. 안개 시의 반사율값은 그것의 광학적 두께가 두꺼울수록 증가하였다. 안개 발생과 관련된 기상 상태의 시공간 변동을 조사하기 위하여 수도권 지역(37.2-37.7 N, 125.7-127.2 E)에서의 위성관측 밝기온도(T_(3.7), T_(11), T_(3.7-11))에 대한 경험직교함수 분석을 실시하였다. AQUA와 TERRA 자료는 각각 주간이나 야간에 유사한 변동을 보였다. 다시 말해, AQUA (1:30 LST)결과는 TERRA (22:30), 그리고 AQUA (13:30 LST)결과는 TERRA (10:30)과 비슷하였다. 모드 1에서 주간의 경우에 T_(3.7-11)변화는 여름에 비하여 겨울에 컸고, 야간에는 그 반대를 보였다. 안개 발생 시 T_(3.7-11)값이 주간에 상승하고 야간에는 하강함을 고려할 때, 해당 지역에서의 안개 발생 조건은 여름보다 겨울에 더 적절하였다. 모드 2는 주·야간 모두 변동 경향에서 해륙 대비 형태를 보였다. T_(11)분석은 표면 온도의 계절 변화와 대류 현상을 반영하였으며, 이러한 현상은 2～3월 야간에 활발하였다. 태양복사 효과에 기인하여 T_(3.7)의 주간 변동 폭은 야간에 비해 컸다. 보다 정확한 안개 탐지를 위하여 본 연구에서 제시한 위성관측 자료의 계절적 변화와 잡음을 고려할 필요가 있다.