Synthetic Aperture Radar is able to provide images of wide coverage in day, night, and all-weather conditions. Recently, as the SAR image resolution improves up to the sub-meter level, their applications are rapidly expanding accordingly. Especially there is a growing interest in the use of geographic information of high resolution SAR images and the change detection will be one of the most important technique for their applications. In this paper, an automatic threshold tracking and change detection algorithm is proposed applicable to high-resolution SAR images. To detect changes within SAR image, a reference image is generated using log-ratio operator and its amplitude distribution is estimated through K-S test. Assuming SAR image has a non-gaussian amplitude distribution, a generalized thresholding technique is applied using Kittler and Illingworth minimum-error estimation. Also, MoLC parametric estimation method is adopted to improve the algorithm performance on rough ground target. The implemented algorithm is tested and verified on the simulated SAR raw data. Then, it is applied to the spaceborne high-resolution SAR images taken by Cosmo-Skymed and KOMPSAT-5 and the performances are analyzed and compared.
Wildfires release a large amount of greenhouse gases (GHGs) into the atmosphere. Fire radiative power (FRP) data obtained from geostationary satellites can play an important role for tracing the GHGs. This paper describes an estimation of the Himawari-8 FRP and fire emissions for Samcheock and Gangnueng wildfire in 6 May 2017. The FRP estimated using Himawari-8 well represented the temporal variability of the fire intensity, which cannot be captured by MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) because of its limited temporal resolution. Fire emissions calculated from the Himwari-8 FRP showed a very similar time-series pattern compared with the AirKorea observations, but 1 to 3 hour's time-lag existed because of the distance between the station and the wildfire location. The estimated emissions were also compared with those of a previous study which analyzed fire damages using high-resolution images. They almost coincided with 12% difference for Samcheock and 2% difference for Gangneung, demonstrating a reliability of the estimation of fire emissions using our Himawari-8 FRP without high-resolution images. This study can be a reference for estimating fire emissions using the current and forthcoming geostationary satellites in East Asia and can contribute to improving accuracy of meteorological products such as AOD (aerosol optical depth).
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2011.05a
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pp.351-351
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2011
최근 지구온난화와 더불어 이상기후가 대두됨에 따라 기상 예측이 더욱더 중요시되고 있다. 또한 이전부터 가뭄 및 홍수와 같은 기상현상으로 인한 피해 사례가 빈번하였으며, 이로 인하여 물 관리의 어려움을 겪고 있다. 한 예로 이상기후가 유난히 잦았던 2010년 여름철 경우 평년보다 발달한 북태평양고기압의 영향으로 여름철 92일 가운데 81일의 전국 평균기온이 평년보다 높게 나타났다. 또한 강우 일수가 평년에 비해 7.4일 많은 44.2일을 기록하였으며, 국지성 집중호우 사례가 빈번하였다. 또한 8월 9일 발생한 태풍 `뎬무'를 포함해서 한 달 동안 3개의 태풍이 한반도에 영향을 끼치는 이례적인 사례가 발생하였다. 따라서 본 연구는 이러한 기상재해에 따른 물 관리를 장기적으로 대비하고자 고해상도 전지구 모델 GME를 이용하여 2010년 여름철 강수 예측을 실시하였다. 강수 예측에 사용된 전지구 모델 GME는 기존의 카테시안 격자체계를 가진 모델과 달리 전구를 삼각형으로 구성된 20면체로 격자화 한 Icosahedral-hexagonal grid 격자체계로 구성되어 있어, 해상도 증가에 용이할 뿐만 아니라, HPC(High Performance Computing)환경에서 효율성이 높은 장점을 가지고 있다. 본 계절 예측을 수행함에 있어 발생하는 잡음을 최소화하고자, Time-lag 기법을 이용하여 5개의 앙상블 멤버로 구성되어있으며, 이를 비교 분석하기위해 Climatology를 이용하여 총 10개의 앙상블 멤버로 규준실험을 수행하였다. 선행 연구에 따르면 1개월 이상의 장기 적분의 경우 초기조건보다 외부 강제력이 더 중요한 역할을 한다고 연구된 바 있다. (Yang et al., 1998) 특히 계절 변동성의 경우 대기-해양간의 상호작용에 의해 지배되며, 이를 고려하여 본 연구는 해수면 온도를 경계 자료로 사용하여 계절 예측을 수행하였다. 앞서 말한 실험 계획을 바탕으로 하여 나온 결과를 통해 동아시아지역 및 한반도 도별 강수 및 온도 변수에 대해 순별 및 월별 카테고리맵 분석을 실시하여 한눈에 보기 쉽게 나타냈다. 또한 주요 도시별 강수량 및 온도의 시계열 분석을 실시하여 시간이 지남에 따라 나타나는 변동성을 확인하였다. 계절 예측 결과에서 온도의 경우 평년보다 높게 나타났으며, 이는 실제 온도 예측과도 유사한 패턴을 가졌다, 강수의 경우 7월부터 8월 중순까지 평년보다 다소 적게 모의되었으며, 8월 하순경 회복하는 것으로 예측하였다. 따라서 본 계절 강수 예측은 다소 역학 모델이 가지는 한계를 가지고 있으나, 실제와 비교하여 어느 정도의 경향성이나 패턴에 있어 유사성을 보임을 확인하였으며, 이를 장기적 차원의 물관리를 함에 있어 참고 및 활용 가능할 것으로 예상한다.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2011.05a
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pp.93-93
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2011
전 세계적으로 기후변화로 인한 기상재해의 피해가 매년 증가하고 있으며, 기후변화로 인한 시민들의 안전, 재산, 인명피해 또한 늘어나고 있다. 이러한 피해를 최소화하기 위해서는 도시지역을 중심으로 한 신뢰성 높은 미래 기후전망 기법이 필수적이며, 미래 기후전망을 바탕으로 하여 기후변화로 인한 향후 발생할 수 있는 위험성의 정도를 전망하여 적응대책을 수립할 필요가 있다. 본 연구에서는 도시지역의 미래 기후전망 기법을 개발하여 서울시의 미래기후를 전망한다. 본 연구를 수행하기 위하여 먼저 IPCC 기후시나리오에 대한 조사를 수행하여 자료를 수집한다. 수집한 자료를 바탕으로 역학적 상세화와 통계적 상세화 기법을 이용하여 고해상도 기후 시나리오를 생산하였다. 역학적 상세화 기법은 A2시나리오의 ECHO-G/S에서 생산된 기후 시나리오를 이용하여 지역 기후모델인 RegCM3에 적용하여 상세화 과정을 수행하였다. RegCM3를 이용하여 60km로 상세화한 후에 one-way double-nested system을 구축하여 20km까지 상세화 하였다. 20km 해상도의 기후 시나리오는 서울시와 같은 좁은 지역의 기후를 분석하기에는 어려움이 있으므로, RegCM3에 사용할 수 있는 Sub-BATS라는 기법을 이용하여 5km의 고해상도 기후 시나리오를 생산하였다. 역학적 상세화 결과는 관측결과에 비해 과소 추정되는 경향이 있어, 편차보정을 통하여 관측값에 가까운 자료를 만들어 주었다. 역학적 상세화 결과를 분석한 결과, 기준기간에 비해 미래기간(S3)에는 전체적으로 약 4.9도의 기온상승과 강수량 증가가 나타났으며, 특히 9월에 가장 큰 상승폭을 나타내고 있었다. 강수량의 경우 증가 경향이 뚜렷이 나타나고 있었으며, 여름철에 큰 증가폭을 나타내고 있었다. 통계적 상세화 기법은 역학적 상세화 기법에서 사용된 ECHO-G/S를 포함한 13개의 GCM결과와 우리나라의 57개 지점에 대한 CSEOF기법을 이용하여 기후 시나리오를 생산하였다. 이 자료는 서울시에 대하여 하나의 지점밖에 존재하지 않아, 서울시내의 지역별 미래 기후전망에는 문제가 있었으므로, Delta method라는 기법을 이용하여 서울 및 인근지역의 AWS 35개 지점에 대하여 미래 기후시나리오를 생산하였다. 통계적 상세화 결과, 13개 GCM의 기온변화는 전체평균 약 3.1도 상승하였고, 겨울과 여름철의 변화폭이 가장 크며, 모델의 불확실성 또한 겨울과 여름에 가장 큰 특징을 가지고 있다. 강수량의 경우 MME에서는 약간의 상승은 나타나고 있었지만 모델간의 불확실성은 여름철에 크게 나타나고 있었다. 역학적 및 통계적 상세화 기후 시나리오(ECHO-G/S, A2)를 비교 분석한 결과, 기온은 역학적 상세화 결과가 약간 크게 나타났으며, 전체적으로 유사한 패턴을 보이고 있었다. 강수량 또한 역학적 상세화 결과가 크게 나타나고 있었다. 역학적 및 통계적 상세화 결과는 S1의 경우 유사한 특징을 보이고 있었지만 S3로 갈수록 차이가 크게 나타나고 있었다.
Son, Young Baek;Moh, Taejun;Jung, Seom-Kyu;Hwnag, Jae Dong;Oh, Hyunju;Kim, Sang-Hyun;Ryu, Joo-Hyung;Cho, Jin Hyung
Korean Journal of Remote Sensing
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v.34
no.2_2
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pp.419-429
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2018
An unmanned autonomous maritime surface system can move the vehicle to the areas for observing the ocean accidents, disasters, and severe weather conditions. Detection and monitoring technologies have been developed by the converging of the regional and local surveillance system. Wave Glider, one of the autonomous maritime surface systems, is ocean-wave propelled autonomous surface vehicle and controlled using Iridium satellite communication. In this study, we carried out two-time Wave Glider observations for 2016 and 2017 summer in the East China Sea that the area was influenced by low-salinity water. We observed the sea surface warming effect due to the low-salinity water using the regional (satellite) and local (Wave Glider) surveillance system. We also monitored the effect of the typhoon and understood the change of the ocean-atmosphere environments in real-time. New unmanned surface system with autonomous system and high endurance structure can measure comprehensively and usefully a long observation in complicated ocean environments because of connecting with other surveillance systems.
Jo, Sera;Shim, Kyo Moon;Park, Joo Hyeon;Kim, Yong Seok;Hur, Jina
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.22
no.3
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pp.164-170
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2020
The weather conditions, such as temperature, precipitation, and sunshine duration, play one of the key roles in Agriculture. In particular, extreme weather events have crucial impacts on growth and yields of crops. This study estimates statistics of extreme weather events in 167 Si-gun over South Korea derived from high-resolution(30 and 270m) topo-climatology model for key three meteorological variables(temperature, precipitation and sunshine duration). It is shown that the characteristic of each extreme weather frequency in the topo-climatology model is in good agreement with observation from Korean Meteorological Administration's Automatic Surface Observing System. Moreover, it is possible to analyze the statistics of extreme weather more realistically because this data can cover the weather at not-observed regions. Hence, this data is expected to be used as baseline data for assessing vulnerability to extreme weather and politic decisions for damage reduction in agricultural sector.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.21
no.5
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pp.599-607
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2015
The purpose of this study is to reproduce long-term wave fields in coastal waters of Korea based on wave hind-casting modelling and discuss its applications. To validate wind data(NCEP, ECMWF, JMA-MSM), comparison of wind data was done with wave buoy data. JMA-MSM predicted wind data with high accuracy. But due to relatively longer period of ECMWF wind data as compared to that of JMA-MSM, wind data set of ECMWF(2001~2014) was used to perform wave hind-casting modelling. Results from numerical modelling were verified with the observed data of wave buoys installed by Korea Meteorological Administration(KMA) and Korea Hydrographic and Oceanographic Agency(KHOA) on offshore waters. The results agree well with observations at buoy stations, especially during the event periods such as a typhoon. Consequently, the wave data reproduced by wave hind-casting modelling was used to obtain missing data in wave observation buoys. The obtained missing data indicated underestimation of maximum wave height during the event period at some points of buoys. Reasons for such underestimation may be due to larger time interval and resolution of the input wind data, water depth and grid size etc. The methodology used in present study can be used to analyze coastal erosion data in conjunction with a wave characteristic of the event period in coastal areas. Additionally, the method can be used in the coastal disaster vulnerability assessment to generate wave points of interest.
Existing change detection researches have been focused on changes of land use and land cover (LULC), damaged areas, or large vegetated and water regions. On the other hands, increased temporal and spatial resolution of satellite images are strongly suggesting the feasibility of change detection of small objects such as vehicles and ships. In order to check the feasibility, this paper analyzes the performance of existing pixel-based change detection methods over small objects. We applied pixel differencing, PCA (principal component analysis) analysis, MAD (Multivariate Alteration Detection), and IR-MAD (Iteratively Reweighted-MAD) to Kompsat-3A and Google Map images taken within 10 days. We extracted ground references for changed and non-changed small objects from the images and used them for performance analysis of change detection results. Our analysis showed that MAD and IR-MAD, that are known to perform best over LULC and large areal changes, offered best performance over small object changes among the methods tested. It also showed that the spectral band with high reflectivity of the object of interest needs to be included for change analysis.
Drought monitoring is the important system for disasters by climate change. To perform this, it is necessary to measure the precipitation based on satellite rainfall estimation. The data developed in this study provides two kinds of satellite data (raw satellite data and bias-corrected satellite data). The spatial resolution of satellite data is 10 km and the temporal resolution is 1 day. South Korea was selected as the target area, and the original satellite data was constructed, and the bias-correction method was validated. The raw satellite data was constructed using TRMM TMPA and GPM IMERG products. The GRA-IDW was selected for bias-correction method. The correlation coefficient of 0.775 between 1998 and 2017 is relatively high, and TRMM TMPA and GPM IMERG 10 km daily rainfall correlation coefficients are 0.776 and 0.753, respectively. The BIAS values were found to overestimate the raw satellite data over observed data. By using the technique developed in this study, it is possible to provide reliable drought monitoring to Korean peninsula watershed. It is also a basic data for overseas projects including the un-gaged regions. It is expected that reliable gridded data for end users of drought management.
Sunghyun, Min;Sukhee, Yoon;Myongsoo, Won;Junghwa, Chun;Keunchang, Jang
Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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v.24
no.4
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pp.244-255
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2022
This study estimated and evaluated the high resolution (1km) gridded mountain meteorology data of daily mean, maximum and minimum temperature based on ASOS (Automated Surface Observing System), AWS (Automatic Weather Stations) and AMOS (Automatic Mountain Meteorology Observation System) in South Korea. The ASOS, AWS, and AMOS meteorology data which were located above 200m was classified as mountainous area. And the ASOS, AWS, and AMOS meteorology data which were located under 200m was classified as non-mountainous area. The bias-correction method was used for correct air temperature over complex mountainous area and the performance of enhanced daily coefficients based on the AMOS and mountainous area observing meteorology data was evaluated using the observed daily mean, maximum and minimum temperature. As a result, the evaluation results show that RMSE (Root Mean Square Error) of air temperature using the enhanced coefficients based on the mountainous area observed meteorology data is smaller as 30% (mean), 50% (minimum), and 37% (maximum) than that of using non-mountainous area observed meteorology data. It indicates that the enhanced weather coefficients based on the AMOS and mountain ASOS can estimate mean, maximum, and minimum temperature data reasonably and the temperature results can provide useful input data on several climatological and forest disaster prediction studies.
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