KOMPSAT-5 후방산란계수 자료로 산출된 해상풍 검증 (Validation of Sea Surface Wind Estimated from KOMPSAT-5 Backscattering Coefficient Data)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 34권 / 6호 / 1383 ~ 1398페이지
· 저자명 : 장재철, 박경애, 양도철

초록

해상풍은 복잡한 해양 현상을 이해하는 데 가장 기초 요소 중 하나이다. 1990년대 초부터 산란계를 활용하여 전세계 바람장 자료를 생산해왔지만, 낮은 해상도로 인해 해양 연구에 제한적으로 사용되었다. Synthetic Aperture Radar(SAR)는 이러한 한계점을 보완하여 고해상도의 바람장 자료 생산이 가능하다. KOMPSAT-5는 한반도 최초의 X-band SAR 탑재 인공위성으로 고해상도 해상풍 산출이 가능하다. 본 연구는 KOMPSAT-5 후방산란계수 자료를 활용하여 산출한 해상풍의 검증 결과를 최초로 제시하였다. 18장의 KOMPSAT-5 ES 모드자료를 수집하여 해양 부이와의 일치점 데이터베이스를 생산하였다. 정확한 해상풍 산출을 위해 육지 화소, 스페클 잡음, 선박 화소를 제거하는 전처리 과정을 거쳤고, 해양 부이 실측 자료에 Liu-Katsaros-Businger (LKB) 모델을 통해 10-m 중성 바람으로 변환하여 기준 자료로 활용하였다. XMOD2를 활용하여 산출한 해상풍은 후방산란계수 산출식에 따라 2.41–2.74 m s–1의 평균 제곱근 오차를 보였다. 분석 결과 KOMPSAT-5 후방산란계수자료를 활용하여 해상풍을 산출하는 경우, 대기 중력파, 파랑, 내부파를 포함한 해양 기상 환경과 레인지 모호성(range ambiguity), 입사각의 이산적·불연속적 분포를 포함한 영상 품질에 의한 잠재적 오차 요인이 존재함을 규명하였다.

영어초록

Sea surface wind is one of the most fundamental variables for understanding diverse marine phenomena. Although scatterometers have produced global wind field data since the early 1990’s, the data has been used limitedly in oceanic applications due to its low spatial resolution, especially at coastal regions. Synthetic Aperture Radar (SAR) is capable to produce high resolution wind field data.
KOMPSAT-5 is the first Korean satellite equipped with X-band SAR instrument and is able to retrieve the sea surface wind. This study presents the validation results of sea surface wind derived from the KOMPSAT-5 backscattering coefficient data for the first time. We collected 18 KOMPSAT-5 ES mode data to produce a matchup database collocated with buoy stations. In order to calculate the accurate wind speed, we preprocessed the SAR data, including land masking, speckle noise reduction, and ship detection, and converted the in-situ wind to 10-m neutral wind as reference wind data using Liu-Katsaros- Businger (LKB) model. The sea surface winds based on XMOD2 show root-mean-square errors of about 2.41–2.74 m s-1 depending on backscattering coefficient conversion equations. In-depth analyses on the wind speed errors derived from KOMPSAT-5 backscattering coefficient data reveal the existence of diverse potential error factors such as image quality related to range ambiguity, discrete and discontinuous distribution of incidence angle, change in marine atmospheric environment, impacts on atmospheric gravity waves, ocean wave spectrum, and internal wave.

참고자료

· 없음