• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_1호
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• pp.1517-1522
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• 2023

본 연구에서는 Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum Vector를 활용하여 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aerosol optical depth (AOD)의 기대 오차(expected error, EE)가 KOMPSAT-3A 지표반사도(surface reflectance, SR)의 정확도에 미치는 영향을 평가한다. 연구에서 다양한 지상 AOD와 그에 따른 MODIS AOD EE를 고려함으로써, 파장이 짧고 태양천정각(solar zenith angle, SZA)이 높을수록 SR 오류가 증가한다는 결과를 확인했으며, 이는 파장과 SZA 고려 사항을 통합하여 대기보정 알고리즘을 개선하기 위한 추가 연구가 필요하다는 점을 강조한다. 또한, 이 연구는 대기보정 과정에서 다른 위성의 AOD 자료 활용에 대해 더 잘 이해하기 위한 기초 자료를 제공하고 대기보정 기술 발전에 기여할 것으로 예상한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.543-557
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• 2021

에어로솔은 입자의 크기와 조성 및 관측센서에 따라 상이한 분광특성을 보이기 때문에, 다양한 센서의 에어로솔 산출물에 대한 비교분석이 반드시 필요하다. 그러나, 우리나라에서 다종위성의 공식적인 AOD (Aerosol Optical Depth) 산출물을 대상으로 수년간의 자료를 수집하여 정확도 비교평가를 수행한 사례는 아직 보고된 바가 없다. 이에, 본 연구에서는 2015년 1월부터 2019년 12월까지 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer), VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite), Himawari-8, Sentinel-3 AOD 산출물과 AERONET (Aerosol Robotic Network) 지상 태양광도계 자료의 비교분석을 통하여 위성 AOD의 성능을 평가하고, 계절적 및 지리적 차이에 따른 정확도 특성을 분석하였다. 오랜 기간 축적되어온 산출 기술에 MAIAC (Multiangle Implementation of Atmospheric Correction) 알고리듬을 추가하여 최적화된 MODIS 산출물이 가장 높은 정확도를 나타냈고(CC=0.836), VIIRS와 Himawari-8이 그보다 약간 낮은 정도의 성능을 보였으며, Sentinel-3는 비교적 최근에 발사되어 알고리듬 최적화가 아직 덜 이루어진 관계로 정확도가 낮게 나타났다. MODIS, VIIRS, Himawari-8 AOD 산출물은 계절에 따라, 그리고 도시/비도시에 따라 별다른 정확도 차이를 보이지는 않았지만, 일부 해안지역에서는 혼합화소 문제로 인하여 약간 정확도가 떨어지는 경우도 존재했다. AOD는 위성영상 대기보정의 핵심 인자이기 때문에, 본 연구의 AOD 비교평가는 향후 국토위성, 농림위성 등의 대기보정 연구에도 중요한 참고자료가 될 것으로 사료된다.

• Asian Journal of Atmospheric Environment
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• 제12권2호
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• pp.165-177
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• 2018

Particulate matter (PM) measurements are important in air quality, public health, epidemiological studies and decision making for short and long-term policies implementation. However, only few cities in the word have advance air quality-monitoring networks able to provide reliable information of PM leaves in the ambient air, trends and extent of the pollution. In Colombia, only major cities measure PM concentrations. Available measurements from Bogota, Medellin and Bucaramanga show that PM concentration are well above World Health Organization guidelines, but up to now levels and trends of PM in other cities and regions of the country are not well known. Satellite measurements serve as an alternative approach to study air quality in regions were surface measurements are not available. The aim of this study is to perform a spatial and temporal assessment of PM in the ambient air of Colombia. We used Aerosol optical depth (AOD) retrieved by the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) satellite of NASA and surface measurements from the air quality networks of Bogota, Medellin and Bucaramanga. In a first step, we estimated the correlation between MODIS-AOD and monthly average surface measurements (2000 to 2015) from these three cities, obtaining correlation coefficient R values over 0.4 for the cities under study. After, we used AOD and $PM_{10}$ measurements to study the temporal evolution of PM in different cities and regions. Finally, we used AOD measurements to identify cities and regions with the highest AOD levels in Colombia. All the methods presented in this paper may serve as an example for other countries or regions to identify and prioritize locations that require the implementation of more accurate air quality measurements.

• 한국지구과학회지
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• 제33권3호
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• pp.269-279
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• 2012

동아시아에서 대기 에어로졸의 광역적 분포를 분석하기 위해 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectrometer) 센서에서 산출된 AOD (Aerosol Optical Depth)와 AE (${\AA}$ngstr$\ddot{o}$m Exponent)를 이용하였다. 2009년 동아시아 지역에서 AOD는 3월($0.44{\pm}0.25$)에 높았고, 9월($0.24{\pm}0.21$)에 낮았다. 봄에는 중국 북부와 몽골의 사막, 건조지역에서 발생한 모래폭풍이 광역적으로 이동하여 동아시아의 AOD에 기여하고 있다. 그러나 동아시아의 풍하측에 위치한 한반도 중부의 안면도, 청원, 울릉도에서 $PM_{10}$ ($d{\leq}10{\mu}m$) 질량 농도는 2월에 최고를 보인 반면, AOD는 5월에 가장 높았다. 장마 전 상대습도의 증가에 따른 흡습성 에어로졸의 성장이 5월의 높은 AOD에 기여하고 있다. 여름(8월)에는 북태평양으로부터 해양성 기류와 잦은 강수에 의한 습윤 침전으로 AOD는 낮지만 중국 동부의 산업지역에서 광역적으로 발생한 미세 에어로졸로 인해 AE ($1.30{\pm}0.37$)가 가장 높은 값을 보였다. 안면도, 청원, 울릉도에서 MODIS AOD와 지상 $PM_{10}$ 질량 농도의 상관계수는 0.4-0.6이었다. 2009년 한반도 중부에서 관측한 황사 사례는 4회(6일)였고, 인위적 대기오염 이동 사례는 6회(12일)였다. 황사 사례와 인위적 대기오염의 이동 사례에서 안면도와 청원의 $PM_{10}$ 농도가 모두 증가하였다. 황사와 인위적 대기오염 이동으로 $PM_{10}$이 증가하는 영역에서 AOD가 높게 나타나고 있다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume I
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• pp.232-235
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• 2006

Using 30 days of hourly visible channel data and DIScrete Ordinate Radiative Transfer (DISORT) model (6S), Aerosol optical depth (AOD) at $0.55{\mu}m$ was retrieved over the East Asia. In contrast with the AOD retrieval using low-earth-orbit satellites such as MODIS (Moderate-Res olution Spectroradiometer) or MISR (Multiangle Imaging SpectroRadiometer), this algorithm with geostationary satellite can improve the monitoring of AOD without the limitation of temporal resolution. Due to the limited number of channels in the conventional meteorological imager onboard the geostationary satellite, an AOD retrieval algorithm utilizing a single visible channel has been introduced. This single channel algorithm has larger retrieval error of AOD than other multiple-channel algorithm due to errors in surface reflectance and atmospheric property. In this study, the effects of manifold atmospheric and surface properties on the retrieval of AOD from the geostationary satellite, are investigated and compared with the AODs from AERONET and MODIS. To improve the accuracy of retrieved AOD, efforts were put together to minimize uncertainties through extensive sensitivity tests. This algorithm can be utilized to retrieve aerosol information from previous geostationary satellite for long-term climate studies.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권5호
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• pp.413-421
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• 2016

본 연구는 제주 고산에서 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)로 산출된 Aerosol Optical Depth(AOD)와 지표면 $PM_{2.5}$와의 상관성 연구를 수행하였다. 이를 위해 위성자료, 선포토미터, Optical Particle Counter(OPC), Micro Pulse Lidar(MPL)자료가 사용되었다. 2009년 10월 14일부터 24일까지 고산에서 측정된 선포토미터 L2.0자료와 $PM_{2.5}$ 자료의 초기 상관성 검토에서는 $R^2=0.48$의 상관성을 보였지만 고산에서 측정된 Micro-Pulse Lidar Network(MPLNet)의 에어로졸 수직분포 데이터를 사용하여 옅은 구름이나 황사의 영향을 제거한 후에는 상관성이 개선되어 $R^2=0.60$ 이상의 값이 산출되었다. 이러한 결과는 인공위성 자료로부터 측정된 AOD를 이용하여 대기 미세먼지 감시에 활용할 수 있는 가능성을 확인하여 주었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제25권6호
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• pp.487-499
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• 2009

Atmospheric correction of satellite measurements is a major step to estimate accurate surface reflectance of solar spectrum channels. In this study, Simplified Method for the Atmospheric Correction (SMAC) radiative transfer model used to retrieve surface reflectance from MODIS (MODerate resolution Imaging Spectrometer) top of atmosphere (TOA) reflectance. It is fast and simple atmospheric correction method, so it uses for work site operation in various satellite. This study attempts a test of accuracy of SMAC through a sensitivity test to detected error sources and to improve accuracy of surface reflectance using SMAC. The results of SMAC as compared with MODIS surface reflectance (MOD09) was represented that low accuracy ($R^2\;=\;0.6196$, Root Means Square Error (RMSE) = 0.00031, bias = - 0.0859). Thus sensitivity analysis of input parameters and coefficients was conducted to searching error sources. Among the input parameters, Aerosol Optical Depth (AOD) is the most influence input parameter. In order to modify AOD term in SMAC code, Stepwise multiple regression was performed with testing and remove variable in three stages with independent variables of AOD at 550nm, solar zenith angle, viewing zenith angle. Surface reflectance estimation by using Newly proposed AOD term in the study showed that improve accuracy ($R^2\;=\;0.827$, RMSE = 0.00672, bias = - 0.000762).

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권2호
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• pp.171-187
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• 2017

이 연구에서는 위성의 AOD를 이용하여 지면 시정을 산출하는 방법을 제시했다. 시정을 산출하기 위해서는 에어로졸의 분포 고도가 필요하다. 이 연구에서는 두 가지 에어로졸의 분포 고도를 이용하여 시정을 산출하였다. 하나는 대기층이 분리되어 나타나는 경우로 물리적으로 아래와 위층이 완전히 분리되어 있는 경우를 의미한다. 이 경우 분리된 층의 상한 고도를 에어로졸 층 고도(Aerosol Layer Height: ALH)로 가정하였으며 상대습도의 연직분포에서 뚜렷한 최소값이 나타나는 고도로부터 찾았다. 다른 하나는 분리된 층이 존재하지 않은 경우를 의미한다. 이 경우 행성 경계층 고도(Planetary Boundary Layer Height: PBLH)를 사용하였다. 이 두 고도는 RDAPS 예측장 자료로부터 산출되었다. 따라서 시정은 MODIS AOD와 PBLH/ALH로부터 추정하였다. 여기서 ALH를 사용하는 경우 Koschmieder's Law를 이용하였으며 PBLH를 사용하는 경우 경험적 관계식을 이용하였다. 추정 시정을 검증하기 위해 2015~2016년 봄철에 목측 9개와 PWD22 17개 지점의 시정 자료를 사용하였다. 추정시정의 검증에서 검증 값은 지점, 년도, 오전(Terra)/오후(Aqua)에 따라 상당한 차이가 있었다. 이 중 2016년 Terra위성을 이용한 중서부 지역 지점들의 검증은 가장 좋은 결과를 보였다. 검증 결과를 요약하면 상관계수는 0.65보다 높았고, 낮은 시정에서 RMSE는 3.62 km, ME는 2.29 km 보다 낮았다. 그리고 POD는 0.65보다 높았고, FAR은 0.5보다 낮았다. 이러한 검증 결과는 낮은 시정의 데이터 수가 많을수록 좋아졌다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권1호
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• pp.83-101
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• 2022

Accurate atmospheric correction is essential for the analysis of land surface and environmental monitoring. Aerosol optical depth (AOD) information is particularly important in atmospheric correction because the radiation attenuation by Mie scattering makes the differences between the radiation calculated at the satellite sensor and the radiation measured at the land surface. Thus, it is necessary to use high-quality AOD data for an appropriate atmospheric correction of high-resolution satellite images. In this study, we examined the Second Simulation of a Satellite Signal in the Solar Spectrum (6S)-based atmospheric correction results for the Sentinel-2 images in South Korea using raster AOD (MODIS) and single-point AOD (AERONET). The 6S result was overall agreed with the Sentinel-2 level 2 data. Moreover, using raster AOD showed better performance than using single-point AOD. The atmospheric correction using the single-point AOD yielded some inappropriate values for forest and water pixels, where as the atmospheric correction using raster AOD produced stable and natural patterns in accordance with the land cover map. Also, the Sentinel-2 normalized difference vegetation index (NDVI) after the 6S correction had similar patterns to the up scaled drone NDVI, although Sentinel-2 NDVI had relatively low values. Also, the spatial distribution of both images seemed very similar for growing and harvest seasons. Future work will be necessary to make efforts for the gap-filling of AOD data and an accurate bi-directional reflectance distribution function (BRDF) model for high-resolution atmospheric correction. These methods can help improve the land surface monitoring using the future Compact Advanced Satellite 500 in South Korea.

• 한국환경과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1065-1078
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• 2020

The statistical characteristics of aerosol-cloud interactions over East Asia were investigated using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer satellite data. The long-term relationship between various aerosol and cloud parameters was estimated using correlation analysis, principle component analysis, and Aerosol Indirect Effect (AIE) estimation. In correlation analysis, Aerosol Optical Depth (AOD) was positively Correlated with Cloud Condensation Nuclei (CCN) and Cloud Fraction (CF), but negatively correlated with Cloud Top Temperature (CTT) and Cloud Top Pressure (CTP). Fine Mode Fraction (FMF) and CCN were positively correlated over the ocean because of sea spray. In principle component analysis, AOD and FMF were influenced by water vapor. In particular, AOD was positively influenced by CF, and negatively by CTT and CTP over the ocean. In AIE estimation, the AIE value in each cloud layer and type was mostly negative (Twomey effect) but sometimes positive (anti-Twomey effect). This is related to regional, environmental, seasonal, and meteorological effects. Rigorous and extensive studies on aerosol-cloud interactions over East Asia should be conducted via micro- and macro-scale investigations, to determine chemical characteristics using various meteorological instruments.