GEMS 위성관측에 기반한 지면반사도 산출 시에오차 유발 변수에 대한 민감도 실험 (Sensitivity Experiment of Surface Reflectance to Error-inducing Variables Based on the GEMS Satellite Observations)

서지정보

· 발행기관 : 한국지구과학회
· 수록지 정보 : 한국지구과학회지 / 39권 / 1호 / 53 ~ 66페이지
· 저자명 : 신희우, 유정문

초록

지면반사도 정보는 열평형 및 환경/기후 모니터링에 중요하다. 본 연구에서는 정지궤도위성의 Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS) 관측에서 300-500 nm 파장 영역의 지면반사도 산출 시에 오차 유발 요소에 대한 민감도를 조사하였다. 장차 GEMS 지면반사도 산출 시에 오차 분석을 위하여 극궤도 위성의 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS; 공간 해상도 1 km×1 km) 자료 및 Ozone Mapping Instrument (OMI; 12 km×24 km) 자료 그리고 복사전달모델 수치실험도 분석에 사용하였다. 본 연구에서 오차 유발 요소는 구름, 레일리 산란, 에어로졸, 오존 그리고 지면 특성이다. GEMS 저해상도(8 km×7 km)에서의 구름 탐지율은 MODIS 대비 약 79% 이었으나, GEMS 화소의 운량이 40% 이하에서는 상대적으로 낮았다. 이러한 경향은 구름 이외의 다른 효과(에어로졸, 지면 특성)로 인하여 주로 발생하였다. RGB 영상과 복사전달모델 계산을 기초로 조사된 레일리 산란 효과는 육지에비하여 해양 지역에서 뚜렷하였다. 지면반사도가 0.2보다 작은 경우에 위성관측 대기상단 반사도는 에어로졸 양에 비례하였으나, 0.2보다 큰 경우에는 그 반대 경향을 보였다. 또한 에어로졸 양에 의한 지면반사도 산출 오차는 자외선 영역에서 파장에 따라 급격하게 증가하였으나, 가시광선에서는 일정하거나 다소 감소하였다. 오존 흡수는 자외선 영역(328- 354 nm) 중 328 nm에서 가장 크게 나타났다. 지면반사도가 0.15인 육지 경우에 음의 오존전량 아노말리(-100 DU)로인한 지면반사도 산출 오차는 +0.1이었다. 본 연구는 GEMS 위성관측을 이용한 지면반사도 원격탐사의 정확도를 높이는데 기여할 수 있다.

영어초록

The information of surface reflectance (Rsfc) is important for the heat balance and the environmental/climate monitoring. The Rsfc sensitivity to error-induced variables for the Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS) retrieval from geostationary-orbit satellite observations at 300-500 nm was investigated, utilizing polar-orbit satellite data of the MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) and Ozone Mapping Instrument (OMI), and the radiative transfer model (RTM) experiment. The variables in this study can be cloud, Rayleigh-scattering, aerosol, ozone and surface type. The cloud detection in high-resolution MODIS pixels (1 km×1 km) was compared with that in GEMS-scale pixels (8 km×7 km). The GEMS detection was consistent (~79%) with the MODIS result. However, the detection probability in partially-cloudy (≤40%) GEMS pixels decreased due to other effects (i.e., aerosol and surface type). The Rayleigh-scattering effect in RGB images was noticeable over ocean, based on the RTM calculation. The reflectance at top of atmosphere (Rtoa) increased with aerosol amounts in case of Rsfc <0.2, but decreased in Rsfc≥0.2. The Rsfc errors due to the aerosol increased with wavelength in the UV, but were constant or slightly decreased in the visible. The ozone absorption was most sensitive at 328 nm in the UV region (328-354 nm). The Rsfc error was +0.1 because of negative total ozone anomaly (-100 DU) under the condition of Rsfc=0.15. This study can be useful to estimate Rsfc uncertainties in the GEMS retrieval.

참고자료

· 없음