• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2007년도 특별 심포지엄 논문집
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• pp.63-72
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• 2007

Current estimates of the ice-mass balance over the Greenland and the Antarctica using retrievals of time-varying gravity from GRACE are presented. Two different GRACE gravity data, UTCSR RL01 and UTCSR RL04, are used for the estimates to examine the impact of the relative accuracy of background models in the GRACE data processing for inter-annual variations of GRACE gravity data. In addition, the ice-mass balance is appraised from the conventional GRACE data, which represents global gravity, and the filtered GRACE data, which isolates the terrestrial gravity effect from GRACE gravity data. The former estimate shows that there exists similar negative trends of ice-mass balance over the Greenland from UTCSR RL01 and UTCSR RL04 while the time series from the both GRACE data over the Antarctica differ significantly from each other, and no apparent trends are observed. The result for the Greenland from the latter calculation is similar to the former estimate. However, the latter calculation presents positive trends of ice-mass balance for the Antarctica from both GRACE data. These results imply that residual oceanic geophysical signals, particularly for ocean tides, significantly corrupt the ice-mass estimate over the Antarctica as leakage error. In addition, the spatial alias of GRACE is likely to affect the ice-mass balance because the spatial spectrum of ocean tides is not conserved via GRACE sampling, and thus ocean tides contaminate terrestrial gravity signal. To minimize the alias effect, I suggest to use the combined gravity models from GRACE, SLR and polar motion.

• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.586-594
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• 2011

2002년 4월에 발사된 Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) 위성의 중력시간변화 측정을 통해, 기후 및 환경 변화에 의한 지구 내 질량 재배치 연구가 가능해 졌다. GRACE 중력 자료는 구면조화 함수의 계수인 중력 스펙트럼 형태로 제공이 되며, 이를 구면조화 함수를 이용하여 원하는 지역의 중력 변화 또는 질량 변화로 환산을 해야 한다. 하지만, GRACE 중력 자료는 측정 잡음 이외에도 공간적인 알리아스 에러가 존재하여, 질량 재배치 효과를 확인하기 위해서는 중력 스펙트럼의 처리 과정이 필요하다. 이 연구에서는 GRACE 자료를 처리하는 가장 일반적인 방법을 소개하고, 처리된 중력 자료를 이용한 연구 사례를 소개하였다. GRACE 중력 자료를 이용하여 광범위한 지구과학 연구가 진행 중이지만, 그 중 가장 활발한 연구 분야인 육지의 물수지 연구, 빙하 변화 연구 그리고 해수면 상승 연구 등을 중심으로 소개하였다. GRACE 위성과 유사한 인공위성 중력 관측 사업이 2020년까지 계획되어 있으며, 향후 수십년간 축적된 인공위성 중력 자료는 지구 환경 변화 연구에 핵심적인 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권4호
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• pp.255-264
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• 2006

2002년 3월에 발사 된 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)는 미국과 독일 합작으로 개발된 최초의 지구중력장 측정 전용 위성으로 동일한 궤도를 비행하는 두 개의 위성 사이 거리 변화를 측정하여 지구 중력장을 추정하는 사업이다. 위성 발사 후 이전 보다 수 십배 정확한 지구중력장 모델을 생성하였으며, 지구중력장 변화도 30일마다 추정하고 있다. GRACE 위성의 핵심 관측기인 위성간 거리 측정기의 원리에 대해 소개하고, 운용 결과 및 성능에 대해 소개 하였다. 발사 전 성능 분석 단계에서 고려되지 못했던 거리측정기 오차 요인에 대해 분석하고, 향후 연구 방향을 제시 하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권4호
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• pp.445-458
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• 2021

Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) gravimeter satellites observed the Earth gravity field with unprecedented accuracy since 2002. After the termination of GRACE mission, GRACE Follow-on (GFO) satellites successively observe global gravity field, but there is missing period between GRACE and GFO about one year. Many previous studies estimated terrestrial water storage (TWS) changes using hydrological models, vertical displacements from global navigation satellite system observations, altimetry, and satellite laser ranging for a continuity of GRACE and GFO data. Recently, in order to predict TWS changes, various machine learning methods are developed such as artificial neural network and multi-linear regression. Previous studies used hydrological and climate data simultaneously as input data of the learning process. Further, they excluded linear trends in input data and GRACE/GFO data because the trend components obtained from GRACE/GFO data were assumed to be the same for other periods. However, hydrological models include high uncertainties, and observational period of GRACE/GFO is not long enough to estimate reliable TWS trends. In this study, we used convolutional neural networks (CNN) method incorporating only climate data set (temperature, evaporation, and precipitation) to predict TWS variations in the missing period of GRACE/GFO. We also make CNN model learn the linear trend of GRACE/GFO data. In most river basins considered in this study, our CNN model successfully predicts seasonal and long-term variations of TWS change.

• 한국측량학회지
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• 제27권3호
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• pp.375-384
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• 2009

2002년 3월에 발사되어 현재까지 임무 수행중인 GRACE위성의 관측자료는 극지방 빙하의 융해, 빙하 지각균형 조정, 해수면 변화, 하천유역의 저수량변화, 대규모 지진 등 지구시스템의 질량재분배에 대한 연구에 활발히 이용되고 있다. 본 연구에서는 GRACE위성의 Level-2 월별 중력장 모델을 이용하여 2002년 8월부터 2009년 1월 사이 양자강유역의 육지저수량 변화를 분석하였으며, 특히는 2003년, 2006년 및 2008년에 수행된 삼협댐의 3단계 저수과정에 의한 삼협댐 지역에서의 중력변화를 등가수분두께로 계산하여 살펴보았다. 연구결과, 연구기간 내의 양자강유역은 뚜렷한 연변화와 계절변화를 나타내었으며, 연변화의 진폭은 2.3cm로 계산되었다. 또한, 실제 수자원통계자료 및 수문관측자료와의 비교를 통하여 GRACE위성자료 이용 가능성을 확인하였으며, 이는 향후 위성중력자료를 이용하여 하천유역 내에서의 물의 이동 및 주기적인 변화 연구에 큰 도움이 될 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권7호
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• pp.537-542
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• 2014

GRACE는 2002년 발사된 이래로 지하수, 빙하, 해수면의 변동에 의한 지구의 질량 재배치를 관측해오고 있다. GRACE 관측으로부터 추정된 지구 중력 모델은 기압보정을 거쳐 대기 질량이 제거된 지구 표면과 그 하부의 질량 변화를 나타낸다. 그러나 대기 총 질량은 지표면과 대기 사이의 물 교환에 의해 변한다. 그 결과 GRACE 중력 모델은 구면 조화 함수의 계수 degree 0, order 0 ($C_{00}$)에 해당하는 총 대기 질량 변화에 관련된 중력 스펙트럼을 가져야 한다. 주로 계절적인 시간 척도 안에서 변하는 수증기 때문에 $C_{00}$의 변화(${\delta}C_{00}$)는 특히 해수면의 계절적 변동과 북반구와 남반구 사이의 질량 균형에 매우 중요하다. 이 결과는 ${\delta}C_{00}$가 기후변동과 관련된 대륙 규모의 질량 변화 연구에 꼭 고려되어야 함을 뜻한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권1호
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• pp.51-57
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• 2005

The currently operating NASA/GFZ Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission is designed to measure small mass changes over a large spatial scale, including the mapping of continental water storage changes and other geophysical signals in the form of monthly temporal gravity field. The European Space Agency's Gravity field and steady state Ocean Circulation Explorer (GOCE) space gravity gradiometer (SGG) mission is anticipated to determine the mean Earth gravity field with an unprecedented geoid accuracy of several cm (rms) with wavelength of 130km or longer. In this paper, we present a summary of present GRACE studies for the recovery of hydrological signals in the Amazon basin using alternative processing and filtering techniques, and local inversion to enhance the temporal and spatial resolutions by two-folds or better. Simulation studies for the potential GRACE detection of slow deformations due to Nazca-South America plate convergence and glacial isostatic adjustment (GIA) signals show that these signals are at present difficult to detect without long-term data averaging and further improvement of GRACE measurement accuracy.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.58-68
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• 2003

정밀한 지구중력장 측정은 지구역학적인 현상을 이해하는데 매우 중요한 역할을 한다. 지구중력장 측정 목적에 관하여 간략히 언급한 뒤, 중력장 측정 전용위성을 이용한 측정 기법에 관해 고찰하였다. 최근에 발사된 NASA/DLR의 중력장 측정 전용위성인 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)의 개요 및 주요 관측기기들을 소개하였다. 두 개의 저궤도 위성으로 구성된 이 사업의 성능분석을 위한 시뮬레이션 기법과 관측기 모델링 방법 등을 소개하였다. 시뮬레이션 결과 GRACE를 이용하여 지구중력장 정확도를 상당히 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권8호
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• pp.805-814
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• 2012

대부분의 수문자료는 지상관측을 통해 얻어진다. 그러나 어떤 지역은 접근이 어렵거나 장기적인 관측에 어려움이 있기 때문에 지상관측을 대체하거나 보완할 새로운 방법이 요구된다. 시 공간적 한계를 극복할 수 있는 대안으로 미항공우주국 NASA에서 2002년 지구 중력장을 측정하는 GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment) 인공위성 자료가 존재한다. 본 연구에서는 GRACE Level-2 중력자료를 이용하여 공간평활화 반경별(0 km, 300 km, 500 km)로 한반도의 수자원변화량(GRACE-based TWSC)을 산정하였다. 산정된 결과의 타당성을 검증하기 위해, 지상 수문 관측자료를 이용한 수자원 변화량(land-based TWSC)과의 비교를 시도하였다. Land-based TWSC는 WAMIS의 강우량, 증발 산량 및 GLDAS의 유출량 자료를 이용해 계산하였다. GRACE-based TWSC와 land-based TWSC의 RMSE 검정 결과, 공간평활화 반경 500 km의 위성자료가 한반도에 가장 적합한 것으로 나타났다. 한반도의 월별 평균 TWSC는 0.986 cm/month로 나타났고, 이러한 큰 변화폭 때문에 안정적수자원 확보를 위한 대처 방안의 마련이 필요한 것으로 평가된다.

• 한국측량학회지
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• 제33권6호
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• pp.497-506
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• 2015

Gravity variations due to the 2011 Tohoku (M9.0) earthquake, which occurred at the plate boundaries near the northeastern coast of Japan, were estimated through the GRACE spherical harmonic (Stokes) coefficients derived from the CSR. About -5 μGal gravity variation by the GRACE data was found in the back-arc basin area with respect to a reference gravity model. The mean gravity variations in the back-arc basin area and the Japan Trench area were -4.4 and -3.2 μGal in order. The small negative gravity variations around the Japan Trench area can be interpreted by both crustal dilatation and the seafloor topography change in comparison with the large negative gravity variations in the back-arc basin area by co-seismic crustal dilatation of the landward plate. From the results of the gravity variations, vertical displacements generated from relatively short wavelength caused by the earthquake were estimated by use of multi-beam bathymetric measurements obtained from JAMSTEC. The maximum seafloor topography changes of about ±50 m were found at west side of the Japan Trench axis by the earthquake. The seafloor topography change by the megathrust earthquake can be considered as the results of the landslide of the seafloor throughout the landward side.