Characteristic Response of the OSMI Bands to Estimate Chlorophyll

Correlation between chlorophyll a in the East China Sea and spectral bands (412, 443, 490, (510), 555, (676, 765)nm) of Ocean Scanning Multi-Spectral Imager (OSMI) including the profile multi-spectral radiometer (PRR-800) was studied. The values of remote sensing reflectance (Rrs) at the bands corresponding to the field chlorophyll $\alpha$ in the East China Sea were much higher than those in clear waters off California, USA. In case of the particle absorptions related to the chlorophyll a concentration at the spectral bands (440, 670nm) were much higher in the East China Sea than the ones in the clean waters off California. The normalized water leaving radiances (nLw) at 412, 443, 490, 555 nm of OSMI and the field chlorophyll a in the East China Sea were correlated each other. According to the results, the relationship between field chlorophyll $\alpha$ and nLw 410 nm in OSMI bands was the lowest, whereas that between field chlorophyll a and nLw 555 nm in the bands was the highest. Reciprocal action between the field chlorophyll a and the band ratio of the OSMI bands (nLw410/nLw555, nLw443/nLw555, nLw490/nLw555) was also studied. Relationship between the chlorophyll $\alpha$ and the band ratio (nLw490/nLw555) was highest in the OSMI bands. Relationship between the chlorophyll $\alpha$ and the ratio (nLw490/nLw555) was higher than one in the nLw410/nLw555. The difference in the estimated chlorophyll $\alpha$ (mg/m$^3$) between OSMI and SeaWiFS (Sea Viewing Wide Field-of-View Sensor) at the special observing stations in the northern eastern sea of Jeju Island in February 25, 2002 was about less than 0.3 mg/m$^3$ within 3 hours. It is suggested that OC2 (ocean color chlorophyll 2 algorithm) be used to get much better estimation of chlorophyll $\alpha$ from OSMI than the ones from the updated algorithms as OC4.

클로로필 추정시 OSMI 밴드의 광학 반응 특성

해수광 특성이 시공간적으로 심하게 변동하는 동중국해 북부해역에서 현장 클로로필 $\alpha$와 OSMI 밴드(412, 443, 490, 555nm) 및 해수 다중 광측정기(PRR-800) 밴드(412, 443, 490, 510, 555, 670, 765nm)간의 관계성을 구한 결과, 클로로필 $\alpha$에 대한 각 밴드별 remote sensing reflectance (Rrs) 값이 맑은 해수(미국 캘리포니아 근해)에서 보다 동중국해 북부해역에서 크게 나타났다. 또한 440nm와 670nm 영역에서 현장 관측 클로로필 $\alpha$에 대한 입자 물질들의 광흡수 값이 맑은 해수의 경우보다 큰 값을 보였다. 그러므로, OSMI밴드에서 클로로필로 인해 최대 흡수가 일어나는 밴드가 443nm을 추정할 수 있었다. 동중국해를 관측한 OSMI 위성의 각 band (412, 443, 490, 555 nm)로부터 nLw (normalized water-leaving radiance)와 현장 클로로필 $\alpha$(Chl $\alpha$)값의 관계성(Chl $\alpha$= f(nLw)을 구하였다. OSMI 밴드에서 클로로필 $\alpha$ 값과 각 밴드별 nLw 값과의 상관성은 412nm에서 최저 상관성을, 555nm에서 최고 상관성을 나타내었다. 클로로필 $\alpha$ 현장 관측 값 및 OSMI 복합밴드 비 값(nLw412/nLw555, nLw443/nLw555, nLw490/nLw555)을 비교 분석한 결과, nLw490/nLw555 비 값과 현장 클로로필 $\alpha$ 값간에 최고 높은 상관성을 나타내었다. 다음으로 nLw443/nLw555 순으로 안정된 값을 보였으나, nLw412/nLw555와 클로로필 $\alpha$ 값간의 상관성이 가장 낮게 나타났다. 3시간이내 현장 측정 클로로필 $\alpha$ 값을 기준으로 OSMI 및 SeaWiFS 위성 자료를 OC2 알고리즘을 이용하여 추정한 클로로필 값간의 차이는 해양의 수평 공간 변동에 관계없이 OSMI 추정 값이 약 0.3mg/m$^3$ 정도 일정하게 낮게 나타났다. 향후 OSMI 위성 밴드를 이용한 클로로필 $\alpha$ 추정시에는 SeaWiFS 위성과 관련된 global algorithms 중에서 490nm와 555nm의 복합밴드를 포함하는 OC2 알고리즘(ocean color chlorophyll 2 algorithm)을 사용하는 것이 OC2 series 및 OC4 알고리즘보다 좋은 추정 값을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.