Abstract
Solar radiation is scattered and absorbed atmospheric compositions in the atmosphere before it reaches the surface and, then after reflected at the surface, until it reaches the satellite sensor. Therefore, consideration of the radiative transfer through the atmosphere is essential for the quantitave analysis of the satellite sensed data, specially at shortwave region. This study examined a feasibility of using radiative transfer code for estimating the atmospheric effects on satellite remote sensing data. To do this, the flux simulated by LOWTRAN7 is compared with CAGEX data in shortwave region. The CAGEX (CERES/ARM/GEWEX Experiment) data provides a dataset of (1) atmospheric soundings, aerosol optical depth and albedo, (2) ARM(Aerosol Radiation Measurement) radiation flux measured by pyrgeometers, pyrheliometer and shadow pyranometer and (3) broadband shortwave flux simulated by Fu-Liou's radiative transfer code. To simulate aerosol effect using the radiative transfer model, the aerosol optical characteristics were extracted from observed aerosol column optical depth, Spinhirne's experimental vertical distribution of scattering coefficient and D'Almeida's statistical atmospheric aerosols radiative characteristics. Simulation of LOWTRAN7 are performed on 31 sample of completely clear days. LOWTRAN's result and CAGEX data are compared on upward, downward direct, downward diffuse solar flux at the surface and upward solar flux at the top of the atmosphere(TOA). The standard errors in LOWTRAN7 simulation of the above components are within 5% except for the downward diffuse solar flux at the surface(6.9%). The results show that a large part of error in LOWTRAN7 flux simulation appeared in the diffuse component due to scattering mainly by atmispheric aerosol. For improving the accuracy of radiative transfer simulation by model, there is a need to provide better information about the radiative charateristrics of atmospheric aerosols.
위성 탐사 지구 관측 자료, 특히 가시광선 영역의 자료는 태양광이 지구 대기계와 복잡 한 상호 작용을 거친후 위성센서에 의해서 감지되어 수집된 것이다. 따라서 가시광선 영역의 지 구 관측 위성 자료를 정량적으로 분석하기 위해서는 대기의 산란과 흡수에 의한 대기효과에 대한 정량적 보정이 필요하다. 본 연구에서는 대기효과에 대한 정량적 보정을 위해서 복사 전달 모델 의 활용 가능성을 조사하였다. 이를 위해 위성 원격탐사 응용 분야에 이용되고 있는 복사 전달 모델 중의 하나인 LOWTRAN7의 복사 전달 모의 결과 중 단파 자료를 복사 관측 자료인 CAGEX 자료와 비교하였다. CAGEX 관측 자료는 대기복사 모델의 검정을 위하여 NASA Langley Research Center에서 수집한 자료로써, 1)대기 sounding, aerosols, 구름의 특성 자료, 2) 지구복사계, 직달일사계, 차광전천일사계에 의해 측정된 ARM(Aerosol Radiation Measurement) 자료, 3)Fu-Luio 모델에 의해 모의된 장파, 단파 flux 등의 자료로 구성되어 있다. 대기복사 전달 모의를 위하여 에어로졸의 광학적 특성은 CAGEX의 column optical depth, Spinhime의 산란 계 수 수직 분포와 D' Almeida의 에어로졸 복사 특성 값으로부터 도출되었다. LOWTRAN7의 복사 모의는 완전히 맑은 날에 해당하는 31개의 경우에 대하여 수행되었으며, 이 모의 결과 중 단파영 역에서의 지표면에서의 상향복사와 지표면으로의 하향직달복사 및 하향 확산 복사 그리고 대기 상단에서의 상향 복사를 CAGEX 관측 자료와 각각 비교 하였다. 비교 결과 CAGEX 자료에 대한 LOWTRAN7 결과의 표준 오차는 지표면에서의 하향 확산 복사(6.9%)를 제외한 모든 복사 항목 들이 5%이내였다. 이 결과로 보아 하향 확산 복사항의 오차가 가장 크며 이 오차가 관련된 나머 지 항목의 오차를 일으키는 역할을 하는 것으로 추측할 수 있다. 결론적으로 지표면에서의 하향 확산 복사 항목은 에어로졸에 의해 생기는 항목이므로 향후 복사 모델을 고려할 때 에어로졸의 산란에 의한 부분이 더 고려 된다면 복사 전달 모델을 이용하여 정량적으로 대기 효과를 보정하 는데 오차를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.