한반도 주변해역 대기환경에 대한 싱글채널 온도추정 알고리즘의 불확도 추정 (Uncertainty Estimation of Single-Channel Temperature Estimation Algorithm for Atmospheric Conditions in the Seas around the Korean Peninsula)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 39권 / 3호 / 355 ~ 361페이지
· 저자명 : 이종혁, 강경웅, 백승일, 김원국

초록

지구 표면에 대한 정보는 기상 및 대기 역학의 이해나 인간을 포함한 동물에 큰 영향을 미치는 극한 열현상에 대응함에 있어서 핵심적인 지구 물리량이다. 지구 영역에 대한 온도를 추정하기 위하여 위성에 탑재된열적외 센서가 널리 활용되어 왔는데, 정밀한 활용을 위해서는 온도 추정 과정의 불확도에 대한 이해가 선행되어야 한다. 하지만 온도추정 불확도에 영향을 미치는 많은 요소 중에서 한반도 주변의 환경 하에서의 온도추정 알고리즘의 불확도 산정에 대한 연구는 미미하였다. 본 연구에서는 한반도 주변의 대기 및 해양 조건하에서 범용성이 높은 single-channel 알고리즘의 불확도를 추정하는 연구를 수행하였다. 알고리즘의 입력자료로 필요한 재분석자료(reanalysis)의 영향성을 평가하기 위하여 두 가지의 재분석자료, 즉 fifth generation of EuropeanCentre for Medium-Range Weather Forecasts reanalysis of the global climate and weather (ERA5)와 Modern-EraRetrospective analysis for Research and Applications-2 (MERRA-2)를 사용하였고, 복사전달모델은 MODerateresolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN)을 사용하였다. MODTRAN 모의와 온도 추정 정확도 검증에 사용되는 현장 관측 수온은 한반도 인근 해역에 위치한 해양 기상 부이(buoy)로부터 획득했다. 실험 결과,알고리즘 불확도는 대기 수증기량에 따라서 선형에 가깝게 증가하는 것을 확인하였고, 가장 건조한 조건에서는 약 0.35K 그리고 평균적으로 0.45K 가량의 불확도가 발생함을 확인하였다. 이러한 결과는 재분석자료의 종류에 상관없이 유사하게 도출되어 알고리즘이 가지는 순수한 불확도라고 추정할 수 있었다.

영어초록

Temperature of the Earth’s surface is a crucial physical variable in understanding weatherand atmospheric dynamics and in coping with extreme heat events that have a great impact on livingorganismsincluding humans. Thermalsensors on satellites have been a useful meansfor acquiring surfacetemperature information for wide areas on the globe, and thus characterization of its estimationuncertainty is of central importance for the utilization of the data. Among various factors that affect theestimation, the uncertainty caused by the algorithm itself has not been tested for the atmosphericenvironment of Korean vicinity. Thisstudy derivesthe uncertainty of the single-channel algorithm underthe local atmospheric and oceanic conditions by using reanalysis data and buoy temperature data collectedaround Korea. Atmospheric profiles were retrieved from two types of reanalysis data, the fifth generationof European Centre for Medium-Range Weather Forecasts reanalysis of the global climate and weather(ERA5) and Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications-2 (MERRA-2) toinvestigate the effect of reanalysis data. MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN)was used as a radiative transfer code for simulating top of atmosphere radiance and the atmosphericcorrection for the temperature estimation. Water temperatures used for MODTRAN simulations anduncertainty estimation for the single-channel algorithm were obtained from marine weather buoyslocatedin seas around the Korean Peninsula. Experiment results showed that the uncertainty of the algorithmvaries by the water vapor contents in the atmosphere and is around 0.35K in the driest atmosphere and 0.46K in overall, regardless of the reanalysis data type. The uncertainty increased roughly in a linearmanner as total precipitable water increased.

참고자료

· 없음