• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.209-209
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• 2018

국토교통부는 대하천에서의 홍수 감시를 위해 전국에 6기의 강우레이더를 도입 완료하였다. 비슬산레이더는 2009년에 맨 먼저 도입된 강우레이더로 국내 최초로 도입된 이중편파 S밴드 레이더이다. 이중편파레이더는 반사도 외에도 차등반사도, 차등위상차, 비차등위상차 등 다양한 레이더 편파변수들을 제공하고 있다. 이중 반사도, 차등반사도, 비차등위상차는 레이더 강수량 추정에 적용되는 편파변수들로 이 변수들에 오차가 내재 시 레이더 강우의 오차에 전파되게 된다. 이에 레이더 강우 추정에 적용되는 편파변수들에 내재되어 있는 오차를 정량화하고 제거하는 것은 레이더 강우 품질에 직결되는 문제이다. 본 연구에서는 2009년부터 2016년까지의 비슬산레이더로부터 관측된 총 351개의 강수사례를 수집하여 레이더 반사도와 차등반사도의 오차를 정량화 하였다. 그리고 이러한 편파변수들의 오차 제거시 레이더 강우량의 정확도가 어느 정도 향상되는 지를 확인하였다. 그 결과 레이더 강우량의 정확도는 편파변수 오차 제거 전에는 40 ~ 80% 범위에서 오차제거 후 60 ~ 80 % 범위로 정확도가 향상되었고 그 범위도 줄어들었다.

• Magazine of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.3 no.3 s.10
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• pp.23-27
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• 2003

수문학자들의 주요 관심사 중 하나인 정확한 면적 강우량을 파악하는데 있어서 강우레이더는 아주 우수한 첨단 장비이다. 그러나 S 밴드나 C 밴드 레이더를 고지대에서 운영하는 것은 많은 시설비와 운영비가 필요하다. 따라서 연구 및 대도시 소유역에 대한 강우 관찰 목적으로는 차량 탑재가 가능한 소형 X 밴드 레이더가 유용할 수 있다. X 밴드 전파는 강우 도래시 전파특성상 감쇠(減衰:attenuation)가 크며, 감쇠도는 강우강도에 영향을 받는다. 이를 극복하기 위한 이중-편파 이론이 1970년대에 제시되었으나, 기술적인 어려움으로 20여년이 지난 1990년대에 실무적용이 가능하게 되었다. 현재 이중-편파 레이더의 도입으로 감쇠보정 알고리듬이 성공적으로 개발되고 있으며, 그와 같은 발상의 전환은 차등위상(differential phase)에 의한 강우 측정방법 개발로 전파 감쇠에 영향을 받지 않는 강우 관측이 가능하게 하였다. 본 기사에서는 소형 X밴드 이중-편파(偏波) 레이더의 강우량 산정방법에 대하여 간략히 검토하고자 한다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.40 no.1
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• pp.9-23
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• 2019

Super-refraction of radar beams tends to occur primarily under a particular vertical structure of temperature and water vapor pressure profiles. A quality control process for the removal of anomalous propagation (AP) ehcoes are required because APs are easily misidentified as precipitation echoes. For this purpose, we collected X-band polarimetric radar parameters (differential reflectivity, cross-correlation coefficient, and differential phase) only including non-precipitation echoes (super-refraction and clear-sky ground echoes) and precipitation echoes, and compared the echo types regarding the relationships among radar reflectivities, polarimetric parameters, and the membership functions. We developed a removal algorithm for the non-precipitation echoes using the texture approach for the polarimetric parameters. The presented algorithm is qualitatively validated using the S-band Jindo radar in Jeollanam-do. Our algorithm shows the successful identification and removal of AP echoes.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.417-417
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• 2023

도시홍수는 도시의 주요 기능을 마비시킬 수 있는 수재해로서, 최근 집중호우로 인해 홍수 및 침수 위험도가 증가하고 있다. 집중호우는 한정된 지역에 단시간 동안 집중적으로 폭우가 발생하는 현상을 의미하며, 도시 지역에서 강우 추정 및 예보를 위해 레이더의 활용이 증대되고 있다. 레이더는 수상체 또는 구름으로부터 반사되는 신호를 분석해서 강우량을 측정하는 장비이다. 기상청의 기상레이더(S밴드)의 주요 목적은 남한에 발생하는 기상현상 탐지 및 악기상 대비이다. 관측반경이 넓기에 도시 지역에 적합하지 않는 반면, X밴드 이중편파레이더는 높은 시공간 해상도를 갖는 관측자료를 제공하기에 도시 지역에 대한 강우 추정 및 예보의 정확도가 상대적으로 높다. 따라서, 본 연구에서는 딥러닝 기반 초해상화(Super Resolution) 기술을 활용하여 저해상도(Low Resolution. LR) 영상인 S밴드 레이더 자료로부터 고해상도(High Resolution, HR) 영상을 생성하는 기술을 개발하였다. 초해상도 연구는 Nearest Neighbor, Bicubic과 같은 간단한 보간법(interpolation)에서 시작하여, 최근 딥러닝 기반의 초해상화 알고리즘은 가장 일반화된 합성곱 신경망(CNN)을 통해 연구가 이루어지고 있다. X밴드 레이더 반사도 자료를 고해상도(HR), S밴드 레이더 반사도 자료를 저해상도(LR) 입력자료로 사용하여 초해상화 모형을 구성하였다. 2018~2020년에 발생한 서울시 호우 사례를 중심으로 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터로부터 훈련된 초해상도 심층신경망 모형으로부터 저해상도 이미지를 고해상도로 변환한 결과를 PSNR(Peak Signal-to-noise Ratio), SSIM(Structural SIMilarity)와 같은 평가지표로 결과를 평가하였다. 본 연구를 통해 기존 방법들에 비해 높은 공간적 해상도를 갖는 레이더 자료를 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.27-27
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• 2015

본 연구에서는 강우레이더 관측망의 효과적인 운영관리 측면에서 관측과 운영 성능의 목표를 설정하고 평가하는 방안을 검토하였다. 레이더 관측망의 운영관리 측면에서 정량화가 가능한(정량적으로 평가된) 관측과 운영 목표를 설정하고 활용하는 것은, 관측의 정확도와 운영효율성을 과학적으로 평가 및 제고하기 위해 반드시 필요한 사안이다. 국토교통부는 2015년 현재, 기존에 설치 운영 중인 임진강, 소백산, 비슬산 레이더와 함께 예봉산, 가리산, 모후산, 서대산 총 7대의 S밴드 이중편파 레이더를 설치 운영할 계획이다. 이에 따라 강우레이더를 활용한 최적의 홍수예경보를 위해서는, 강우레이더 관측성능의 현 수준을 파악하여 홍수예경보 측면에서 관측정확도와 운영효율을 높이기 위한 방법(목표설정 및 평가 방법)의 모색이 필요하다. 가장 이상적인 방법은 관측 자료를 기반으로 분석하여 도출하는 것이겠으나, 현재 설치 단계로 모든 관측소의 관측 자료가 생산되고 있는 것은 아니므로, 본 연구에서는 관측 정확도에 영향을 미치는 관측환경 요소를 분석하는 방법을 선택하였다. 관측환경 요소로는 차폐, 빔고도, 빔높이, 빔폭 등이 이에 해당하며, 홍수예경보 측면을 고려하면 홍수취약성 요소(홍수예경보목표 대상유역 면적, 도달시간, 경사, 인구 등)도 고려해야 할 것이다. 즉, 강우레이더는 홍수예경보 정확도 향상을 위해 운영되므로, 홍수예경보 정확도 향상에 어느 정도 기여할 수 있는지 평가해야 한다. 이는 현재 지역별로 홍수예경보 취약 정도를 평가해야 하고 이를 위해서는 관측 취약성과 홍수 취약성을 함께 고려해야 한다. 따라서 본 연구에서는 관측 취약성과 홍수 취약성을 함께 고려한 강우레이더 관측망의 관측 운영 성능 목표설정 및 평가 방안을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.1
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• pp.57-67
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• 2015

One of main benefits of a dual polarization radar is improvement of quantitative rainfall estimation. In this paper, performance of two representative rainfall estimation methods for a dual polarization radar, JPOLE and CSU algorithms, have been compared by using data from a MOLIT S-band dual polarization radar. In addition, this paper presents evaluation of specific differential phase ($K_{dp}$) retrieval algorithm proposed by Lim et al. (2013). Current $K_{dp}$ retrieval methods are based on range filtering technique or regression analysis. However, these methods can result in underestimating peak $K_{dp}$ or negative values in convective regions, and fluctuated $K_{dp}$ in low rain rate regions. To resolve these problems, this study applied the $K_{dp}$ distribution method suggested by Lim et al. (2013) and evaluated by adopting new $K_{dp}$ to JPOLE and CSU algorithms. Data were obtained from the Mt. Biseul radar of MOLIT for two rainfall events in 2012. Results of evaluation showed improvement of the peak $K_{dp}$ and did not show fluctuation and negative $K_{dp}$ values. Also, in heavy rain (daily rainfall > 80 mm), accumulated daily rainfall using new $K_{dp}$ was closer to AWS observation data than that using legacy $K_{dp}$, but in light rain(daily rainfall < 80mm), improvement was insignificant, because $K_{dp}$ is used mostly in case of heavy rain rate of quantitative rainfall estimation algorithm.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.7
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• pp.453-462
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• 2021

As the frequency of localized heavy rainfall has increased during recent years, the importance of high-resolution radar data has also increased. This study aims to correct the bias of Dual Polarization radar that still has a spatial and temporal bias. In many studies, various statistical techniques have been attempted to correct the bias of radar rainfall. In this study, the bias correction of the S-band Dual Polarization radar used in flood forecasting of ME was implemented by a Convolutional Autoencoder (CAE) algorithm, which is a type of Convolutional Neural Network (CNN). The CAE model was trained based on radar data sets that have a 10-min temporal resolution for the July 2017 flood event in Cheongju. The results showed that the newly developed CAE model provided improved simulation results in time and space by reducing the bias of raw radar rainfall. Therefore, the CAE model, which learns the spatial relationship between each adjacent grid, can be used for real-time updates of grid-based climate data generated by radar and satellites.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.34 no.5
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• pp.1443-1454
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• 2014

In this study, we assess impact of spatial resolution of radar rainfall and a distributed hydrologic model on parameter estimation and rainfall-runoff response. Radar data measured by S-band polarimetric radar located at Mt. Bisl in the year of 2012 are used for the comparative study. As different rainfall estimates such as R-KDP, R-Z, and R-ZDR show good agreement with ground rainfall, R-KDP are applied for rainfall-runoff modeling due to relatively high accuracy in terms of catchment averaged and gauging point rainfall. GRM (grid based rainfall-runoff model) is implemented for flood simulations at the Geumho River catchment with spatial resolutions of 200m, 500m, and 1000m. Automatic calibration is performed by PEST (model independent parameter estimation tool) to find suitable parameters for each spatial resolution. For 200m resolution, multipliers of overlandflow and soil hydraulic conductivity are estimated within stable ranges, while high variations are found from results for 500m and 1000m resolution. No tendency is found in the estimated initial soil moisture. When parameters estimated for different spatial resolution are applied for other resolutions, 200m resolution model shows higher sensitivity compared to 1000m resolution model.

• Atmosphere
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• v.26 no.1
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• pp.47-58
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• 2016

On 10 July 2014, tornado outbreak occurred over Goyang province in Korea. This was the first supercell tornado ever reported or documented in Korea. The characteristics of the supercell tornado were investigated using an X-band polarimetric radar, surface meteorological observation, wind profiler, and operational numerical weather prediction (Regional Data Assimilation and Prediction System, RDAPS). The supercell tornado developed along a preexisting dryline that was contributed to surface wind shear. The radar analyses examined here show that the supercell tornado indicated a hook echo with mesocyclone. The decending reflectivity core as well was detected before tornadogenesis and prior to intensification of supercell. The supercell tornado exhibited characteristics similar to typical supercell tornado over the Great Plains of the United States, such as hook echo, bounded weak echo region, and slower movement speed relative to the mean wind. Compared to the typical supercell tornado over U.S., this tornado showed horizontal scale of the mesocyclone was relatively smaller and left-mover.

• Atmosphere
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• v.27 no.4
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• pp.467-481
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• 2017

A correction method of reflectivity in partial beam blockage (PBB) area is suggested, which is based on the combination of digital terrain information and self-consistency principle between polarimetric observation. First, the reflectivity was corrected by adding the radar energy loss estimated from beam blockage simulation using digital elevation model (DEM) and beam propagation geometry in standard atmosphere. The additional energy loss by unexpected obstacles and non-standard beam propagation was estimated by using the coefficient between accumulated reflectivity ($Z_H$) and differences of differential phase shift (${\Phi}_{DP}$) along radial direction. The proposed method was applied to operational S-band dual-polarization radar at Jindo and its performance was compared with those of simulation method and self-consistency method for six rainfall cases. When the accumulated reflectivity and increment of ${\Phi}_{DP}$ along radial direction are too small, the self-consistency method has failed to correct the reflectivity while the combined method has corrected the reflectivity bias reasonably. The correction based on beam simulation showed the underestimation. For evaluation of rainfall estimation, the FBs (FRMSEs) of simulation method and self-consistency principle were -0.32 (0.59) and -0.30 (0.57), respectively. The proposed method showed the lowest FB (-0.24) and FRMSE (0.50). The FB and FMSE were improved by about 18% and by 19% in comparison to those before correction (-0.42 and 0.70). We can conclude that the proposed method can improve the accuracy of rainfall estimation in PBB area.