MODIS 지표면온도 자료를 이용한 기상관측소의 열적 공간 대표성 조사

Thermal Spatial Representativity of Meteorological Stations using MODIS Land Surface Temperature

본 연구에서는 위성 기반의 지표면 온도 자료를 이용하여 기상관측소의 열적 공간 대표성을 조사하였다. 전국에는 총 76개의 기상관측소가 있으며, 그 중에서 서울, 부산, 대전, 대구, 광주, 춘천을 선택하여 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) LST(Land Surface Temperature) 자료와 비교를 하였다. 비교 방법은 위성 자료의 window size를 지상 기온 관측소에 해당하는 화소를 중심으로 $1km{\times}1km$, $3km{\times}3km$, $5km{\times}5km$, $7km{\times}7km$, $9km{\times}9km$, $11km{\times}11km$, $15km{\times}15km$, $19km{\times}19km$, $25km{\times}25km$로 변환하여 만들어진 window size별 평균값을 계산하고, 지상기온과 MODIS LST를 비교하여 선형회귀분석을 하였다. 분석의 요소로 FVC(Fraction Vegetation Cover)와 DEM(Digital Elevation Model)을 순차적으로 사용하였다. 선형회귀분석으로 도출한 식으로 LST를 기온값으로 추정하여 지상관측 기온과의 RMSE를 계산하였다. 기상관측소의 열적 대표성 조사를 위한 RMSE의 임계값은 일 최고 기온 산출 모델에 관한 연구를 참고하여 $4^{\circ}C$이하로 결정하였다. 분석결과 6곳의 기상관측소의 대표성은 대전이 $15km{\times}15km$, 춘천 $11km{\times}11km$, 서울 $7km{\times}7km$, 대구 $5km{\times}5km$, 광주 $3km{\times}3km$, 부산 $3km{\times}3km$로 나타났다.

Thermal spatial representativities of meteorological stations over Korea have been investigated using land surface temperature (LST) based on MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite observation. The linear regression method was used to estimate air temperatures from MODIS LST product. To compare MODIS LST with observed air temperatures at six meteorological stations, the mean values of MODIS LST with nine given window sizes were calculated. In this case, the position of centered pixel in each given window size is correspond to that of each meteorological station. We also applied $4^{\circ}C$ threshold for RMSE comparison, which is based on a analogous study on daily maximum air temperature model using satellite data. In this study, the results showed that each station has a different representativity; Deajeon $15km{\times}15km$, Chuncheon $11km{\times}11km$, Seoul $7km{\times}7km$, Deagu $5km{\times}5km$, Kwangju $3km{\times}3km$, and Busan $3km{\times}3km$.