CMDPS (COMS Meteorological Data Processing System) is the operational meteorological products extraction system for data observed from COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite) meteorological imager. CMDPS baseline products consist of 16 parameters including cloud information, water vapor products, surface information, environmental products and atmospheric motion vector. Additionally, CMDPS includes the function of calibration monitoring, and validation mechanism of the baseline products. The main objective of CMDPS validation module development is near-real time monitoring for the accuracy and reliability of the whole CMDPS products. Also, its long time validation statistics are used for upgrade of CMDPS such as algorithm parameter tuning and retrieval algorithm modification. This paper introduces the preliminary design on CMDPS validation module.
A heavy (93 mm hr-1) rainfall event accompanied by lightning occurred over Gangneung in the Yeongdong region of South Korea on August 6, 2018. This study investigated the underlying mechanism for the heavy rainfall event by using COMS satellite cloud products, surface- and upper-level weather charts, ECMWF reanalysis data, and radiosonde data. The COMS satellite cloud products showed rainfall exceeding 10 mm hr-1, with the lowest cloud-top temperature of approximately -65℃ and high cloud optical thickness of approximately 20-25. The radiosonde data showed the existence of strong vertical wind shear between the upper and lower cloud layers. Furthermore, a strong inversion in the equivalent potential temperature was observed at a pressure altitude of 700 hPa. In addition, there was a highly developed cloud layer at a height of 13 km, corresponding with the vertical analysis of the ECMWF data. This demonstrated the increased atmospheric instability induced by the vertical differences in equivalent potential temperature in the Yeongdong region. Consequently, cold, dry air was trapped within relatively warm, humid air in the upper atmosphere over the East Sea and adjacent Yeongdong region. This caused unstable atmospheric conditions that led to rapidly developing convective clouds and heavy rainfall over Gangneung.
Lee, Jaewon;Park, Inchun;cho, Jungho;Ki, GyunDo;Kim, Young Chul
Atmosphere
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v.28
no.3
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pp.317-324
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2018
In this study, we review the ground-based whole-sky camera (WSC), which is developed to continuously capture day and night cloud images using the illumination data from a precision Lightmeter with a high temporal resolution. The WSC is combined with a precision Lightmeter developed in IYA (International Year of Astronomy) for analysis of an artificial light pollution at night and a DSLR camera equipped with a fish-eye lens widely applied in observational astronomy. The WSC is designed to adjust the shutter speed and ISO of the equipped camera according to illumination data in order to stably capture cloud images. And Raspberry Pi is applied to control automatically the related process of taking cloud and sky images every minute under various conditions depending on illumination data from Lightmeter for 24 hours. In addition, it is utilized to post-process and store the cloud images and to upload the data to web page in real time. Finally, we check the technical possibility of the method to observe the cloud distribution (cover, type, height) quantitatively and objectively by the optical system, through analysis of the captured cloud images from the developed device.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.24
no.5
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pp.604-612
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2008
The ozone concentration is one of the important environmental issue for measurement of the atmospheric condition of the country. This study focuses on applying the Autoregressive Error (ARE) model for analyzing the ozone data at middle part of the Gyeonggi-Do, Anyang monitoring site in Korea. In the ARE model, eight meteorological variables and four pollution variables are used as the explanatory variables. The eight meteorological variables are daily maximum temperature, wind speed, amount of cloud, global radiation, relative humidity, rainfall, dew point temperature, and water vapor pressure. The four air pollution variables are sulfur dioxide $(SO_2)$, nitrogen dioxide $(NO_2)$, carbon monoxide (CO), and particulate matter 10 (PM10). The result shows that ARE models both overall and monthly data are suited for describing the oBone concentration. In the ARE model for overall ozone data, ozone concentration can be explained about 71% to by the PM10, global radiation and wind speed. Also the four types of ARE models for high level of ozone data (over 80 ppb) have been analyzed. In the best ARE model for high level of ozone data, ozone can be explained about 96% by the PM10, daliy maximum temperature, and cloud amount.
The characteristics of solar resources in South Korea were analyzed by comparing the solar irradiance derived from COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite) with in-situ ground observation data (Pyranometer). Satellite-derived solar irradiance and in-situ observation showed general coincidence with correlation coefficient higher than 0.9, but the satellite observations tended to overestimate the radiation amount compared to the ground observations. Analysis of hourly and monthly irradiance showed that relatively large discrepancies between the satellite and ground observations exist after sunrise and during July~August period which were mainly attributed to uncertainties in the satellite retrieval such as large atmospheric optical thickness and cloud amount. But differences between the two observations did not show distinct diurnal or seasonal cycles. Analysis of regional characteristics of solar irradiance showed that differences between satellite and in-situ observations are relatively large in metrocity such as Seoul and coastal regions due to air pollution and sea salt aerosols which act to increase the uncertainty in the satellite retrieval. It was concluded that the satellite irradiance data can be used for assessment and prediction of solar energy resources overcoming the limitation of ground observations, although it still has various sources of uncertainty.
The vertical distribution of hydrometeor before precipitation near the cloud base has been analyzed using a scanning lidar, rawinsonde data, and Cloud-Resolving Storm Simulator (CReSS). This study mostly focuses on 13 Desember 2016 only. The typical synoptic pattern of lake-effect snowstorm induced easterly in the Yeongdong region. Clouds generated due to high temperature difference between 850 hPa and sea surface (SST) penentrated in the Yeongdong region along with northerly and northeasterly, which eventually resulted precipitation. The cloud base height before the precipitation changed from 750 m to 1,280 m, which was in agreement with that from ceilometer at Sokcho. However, ceilometer tended to detect the cloud base 50 m ~ 100 m below strong signal of lidar backscattering coefficient. As a result, the depolarization ratio increased vertically while the backscattering coefficient decreased about 1,010 m~1,200 m above the ground. Lidar signal might be interpreted to be attenuated with the penetration depth of the cloud layer with of nonspherical hydrometeor (snow, ice cloud). An increase in backscattering signal and a decrease in depolarization ratio occured in the layer of 800 to 1,010 m, probably being associated with an increase in non-spherical particles. There seemed to be a shallow liquid layer with a low depolarization ratio (<0.1) in the layer of 850~900 m. As the altitude increases in the 680 m~850 m, the backscattering coefficient and depolarization ratio increase at the same time. In this range of height, the maximum value (0.6) is displayed. Such a result can be inferred that the nonspherical hydrometeor are distributed by a low density. At this time, the depolarization ratio and the backscattering coefficient did not increase under observed melting layer of 680 m. The lidar has a disadvantage that it is difficult for its beam to penetrate deep into clouds due to attenuation problem. However it is promising to distinguish hydrometeor morphology by utilizing the depolarization ratio and the backscattering coefficient, since its vertical high resolution (2.5 m) enable us to analyze detailed cloud microphysics. It would contribute to understanding cloud microphysics of cold clouds and snowfall when remote sensings including lidar, radar, and in-situ measurements could be timely utilized altogether.
The aircraft observation campaign was performed to investigate thermodynamic conditions of snowfall cloud over the East Sea of Korean peninsula from 2 February to 16 March 2018. During this period, four snowfall events occurred in the Yeongdong region and three cases were analyzed using dropsonde data. Snowfall cases were associated with the passage of southern low-pressure (maritime warm air mass) and expansion of northern high-pressure (continental polar air mass). Case 1 and Case 2a were related to low-pressure systems, and Case 2b and Case 3 were connected with high-pressure systems, respectively. And their thermodynamic properties and horizontal distribution of snowfall cloud were differed according to the influence of the synoptic condition. In Case 1 and Case 2a, atmospheric layers between sea surface and 350 hPa contained moisture more than 15 mm of TPW with multiple inversion layers detected by dropsonde data, while the vertical atmosphere of Case 2b and Case 3 were dry as TPW 5 mm or less with a single inversion inversion layer around 750~850 hPa. However, the vertical distributions of equivalent potential temperature (θe) were similar as moist-adiabatically neutral condition regardless of the case. But, their values below 900 hPa were about 10 K higher in Case 1 and Case 2a (285~290 K) than in Case 2b and Case 3 (275~280 K). The difference in these values is related to the characteristics of the incoming air mass and the location of the snowfall cloud.
This paper presents a nighttime sea fog detection algorithm incorporating unsupervised learning technique. The algorithm is based on data sets that combine brightness temperatures from the $3.7{\mu}m$ and $10.8{\mu}m$ channels of the meteorological imager (MI) onboard the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS), with sea surface temperature from the Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis (OSTIA). Previous algorithms generally employed threshold values including the brightness temperature difference between the near infrared and infrared. The threshold values were previously determined from climatological analysis or model simulation. Although this method using predetermined thresholds is very simple and effective in detecting low cloud, it has difficulty in distinguishing fog from stratus because they share similar characteristics of particle size and altitude. In order to improve this, the unsupervised learning approach, which allows a more effective interpretation from the insufficient information, has been utilized. The unsupervised learning method employed in this paper is the expectation-maximization (EM) algorithm that is widely used in incomplete data problems. It identifies distinguishing features of the data by organizing and optimizing the data. This allows for the application of optimal threshold values for fog detection by considering the characteristics of a specific domain. The algorithm has been evaluated using the Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization (CALIOP) vertical profile products, which showed promising results within a local domain with probability of detection (POD) of 0.753 and critical success index (CSI) of 0.477, respectively.
Quality control methods for the first G-band vapor radiometer (GVR) mounted on a weather aircraft in Korea were developed using the GVR Precipitable Water Vapor (PWV). The aircraft attitude information (degree of pitch and roll) was applied to quality control to select the shortest vertical path of the GVR beam. In addition, quality control was applied to remove a GVR PWV ≥20 mm. It was found that the difference between the warm load average power and sky load average power converged to near 0 when the GVR PWV increased to 20 mm or higher. This could be due to the high brightness temperature of the substratus and mesoclouds, which was confirmed by the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) data (cloud type, cloud top height, and cloud amount), cloud combination probe (CCP), and precipitation imaging probe (PIP). The GVR PWV before and after the application of quality control on a cloudy day was quantitatively compared with that of a local data assimilation and prediction system (LDAPS). The Root Mean Square Difference (RMSD) decreased from 2.9 to 1.8 mm and the RMSD with Korea Local Analysis and Precipitation System (KLAPS) decreased from 5.4 to 4.3 mm, showing improved accuracy. In addition, the quality control effectiveness of GVR PWV suggested in this study was verified through comparison with the COMS PWV by using the GVR PWV applied with quality control and the dropsonde PWV.
Park, Hye-In;Zo, Il-Sung;Kim, Bu-Yo;Jee, Joon-Bum;Lee, Kyu-Tae
Journal of the Korean earth science society
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v.38
no.2
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pp.129-140
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2017
Global solar radiation was calculated in this research using ground-base measurement data, meteorological satellite data, and GWNU (Gangneung-Wonju National University) solar radiation model. We also analyzed the accuracy of the GWNU model by comparing the observed solar radiation according to the total cloud cover. Our research was based on the global solar radiation of the GWNU radiation site in 2012, observation data such as temperature and pressure, humidity, aerosol, total ozone amount data from the Ozone Monitoring Instrument (OMI) sensor, and Skyview data used for evaluation of cloud mask and total cloud cover. On a clear day when the total cloud cover was 0 tenth, the calculated global solar radiations using the GWNU model had a high correlation coefficient of 0.98 compared with the observed solar radiation, but root mean square error (RMSE) was relatively high, i.e., $36.62Wm^{-2}$. The Skyview equipment was unable to determine the meteorological condition such as thin clouds, mist, and haze. On a cloudy day, regression equations were used for the radiation model to correct the effect of clouds. The correlation coefficient was 0.92, but the RMSE was high, i.e., $99.50Wm^{-2}$. For more accurate analysis, additional analysis of various elements including shielding of the direct radiation component and cloud optical thickness is required. The results of this study can be useful in the area where the global solar radiation is not observed by calculating the global solar radiation per minute or time.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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