• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.887-887
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• 2012

기후변화에 의한 강우패턴의 변화는 강우량 및 강우강도의 증가로 대표되며 국립기상연구소 (2011)에 의하면 현재와 같은 탄소배출이 줄어들지 않는다면 2050년 우리나라의 강수량은 16% 증가하고 일 강수량 80mm 이상의 호우발생일수가 60%이상 증가될 것으로 전망하고 있다. 이와 같이 기후변화로 인해 발생빈도가 증가추세인 집중호우는 산사태와 같은 2차 피해를 유발하고 있으며 강우의 예측 및 실시간 모니터링은 재해 예방 및 수자원관리, 국가 방재역량 강화를 위해 연구되어야 할 분야이다. 이에 본 연구에서는 광역적 강우자료로서 미국 NOAA의 기후예측센터에 의해 제공되는 글로벌 강우량 CMORPH와 지상 강우자료와의 비교 분석을 통해 CMORPH 자료의 수자원 분야 이용 가능성을 분석하는 것을 목적으로 한다. CMORPH는 고급의 시공간적 해상도를 가지며, 단기간의 기후 예측센터 모핑(morphing) 방법에 의한 "CMORPH"라 불리우는 강우평가 알고리즘과 새로운 위성 기반 기술을 이용하여 개발되었다. CMORPH 기술에 의해 생산된 글로벌 강우 추정은 저궤도 위성 수동 마이크로파(passive microwaves, PMW) 관측으로부터 유도되고, 그 형태는 전적으로 정지궤도 위성(geostationary satellite) 적외선(IR) 데이터로부터 얻어진 공간적 전파 정보 (모션 벡터)를 통해 전송된다. 이 기술은 PMW 데이터로부터 유도된 비교적 고품질의 추정 강우를 전파하기 위하여 30분 간격의 정지궤도 위성 IR 이미지로부터 파생된 모션 벡터를 이용하며, 때때로 레이더보다 더 나은 성능을 보이기도 하고(Apip 등 2010), CMORPH의 지역적 제공범위는 $60^{\circ}N-60^{\circ}S$이고 2002년 12월부터 제공하고 있다. 본 연구에서는 CMORPH 자료 중 2002년 12월부터 제공하는 3시간 누가강우 자료를 수집하였고, 자료의 정확도 분석은 갑천유역을 대상으로 하였다. 3시간 누가 강우량을 1일 누가 강우량으로 변환한 후 금강홍수통제소의 갑천 유역 강우관측소 5곳의 강우자료를 티센 평균에 의한 유역 평균강우자료와 비교하였다. 2009년 1년간의 지상관측자료와 CMORPH자료를 비교한 결과 가 0.34 정도로 분석되었으나 추가 연구를 통해 마이크로 웨이브 강우자료 및 3시간 강우자료, 그리고 30분 강우자료의 분석을 통해 다양한 형태의 강우자료 확보뿐만 아니라 광역적인 강우특성 분석도 가능하여 연구 결과의 동아시아지역 등으로 확대 적용할 수 있을 것으로 기대한다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.18 no.2
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• pp.117-125
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• 2002

Multitemporal analysis with remotely sensed data is complicated by numerous intervening factors, including atmospheric attenuation and occurrence of clouds that obscure the relationship between ground and satellite observed spectral measurements. Using an adaptive reconstruction system, dynamic compositing approach was developed to recover missing/bad observations. The reconstruction method incorporates temporal variation in physical properties of targets and anisotropic spatial optical properties into image processing. The adaptive system performs the dynamic compositing by obtaining a composite image as a weighted sum of the observed value and the value predicted according to local temporal trend. The proposed system was applied to the sequence of NDVI images of AVHRR observed on the Korean Peninsula from 1999 year to 2000 year. The experiment shows that the reconstructed series can be used as an estimated series with complete data for the observations including bad/missing values. Additionally, the gradient image, which represents the amount of temporal change at the corresponding time, was generated by the proposed system. It shows more clearly temporal variation than the data image series.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.601-601
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• 2016

글로벌 위성 기반의 강수량 관측에 대한 역사는 1979년에 Arkin의 의해 제안된 IR방법에 의해 위성으로 부터 강우자료를 유도하는 개념이 도입된 이후 1987년 해양에서의 비교적 정확한 강수량 추정이 가능한 다중 채널의 마이크로파(MW) 복사계를 이용한 방법으로 위성강수 추정에 대한 연구가 활발히 진행되었다. 이 후 두 IR과 MW를 혼합한 방법에서, 또다시 1997년 TRMM위성의 PR(Precpipitation Radar)의 레이더를 이용하는 방법, 그리고 2014년 GPM 핵심 위성(GPM Core Observatory)에 탑재된 Dual PR에 의한 방법으로 위성강수의 정확도를 매우 높여가고 있다. 전지구강수관측위성(GPM, Global Precipitation Measurement Mission) 사업은 미국우주항공국(NASA)과 일본우주항공국(JAXA)의 주도로 전 지구 규모의 강수관측을 목적으로 시작되었으며, 추가 파트너로 프랑스의 CNES(French Centre National d'?tudes Spatiales), 인도의 ISRO(Indian Space Research Organisation), 미국 NOAA, 그리고 유럽연합의 EUMETSAT(European Organisation for the Exploitation of Meteorological Satellites)가 참여하고 있다. 본 연구는 2014년 4월 발사된 GPM핵심 위성의 발사에 따라 제공되는 GPM 위성강우 자료의 정확도 평가를 목적으로 하고 있다. GPM 데이터는 Level-1에서 Level-3까지 다양한 데이터를 제공하고 있으며 본 연구에서는 Level-3의 IMERG 데이터를 이용하여 위성강우의 정확도를 평가하였다. IMERG 위성강우자료는 GPM 위성군의 모든 수동 MW 데이터를 조합하여 강우량을 추정하는 데이터이다. 자료의 시간적 범위는 2015년 8월 18일~8월 20일이고 공간적 범위는 한반도 영역으로 하였으며, 자료의 정확도 평가를 위한 지상계측자료는 기상청 ASOS(Automated Synoptic Observing System)의 강수량 자료를 이용하였다. 자료분석 결과 GPM에서 제공되는 IMERG 데이터의 공간적 분포는 그림 1과 같이 전라도 지역에 많은 강수가 분포하는 것을 확인할 수 있다. 이 기간 동안의 기상청 ASOS 관측 강수량 기록은 전국적으로 1순위가 고창군 25.5mm, 2순위가 부안군 21.9mm, 3순위가 정읍 및 영광군이 19.0mm로 위성으로부터 관측된 값과 지상계측값의 공간적 분포가 매우 유사한 경향을 보이는 것으로 분석되었다. 향후 위성강우 및 지상계측강우의 시계열적 정확도와 총강우량 등의 정확도 평가를 수행할 계획이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.197-201
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• 2018

인공위성 기반의 원격탐사자료는 홍수, 가뭄 등 자연재해에 대한 모니터링 및 예측에 활용되어 왔으며, 특히 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료는 지형적 제약을 받는 지상관측자료와 비교하여 시공간적으로 연속적이고 균질한 강수량 자료 취득이 가능하다는 장점이 있다. 우리나라의 경우 상대적으로 조밀한 지상관측망이 구축되어 있어 공간적으로 상세한 강수량 정보를 생산할 수 있는 여건을 갖추고 있지만, 북한 지역의 경우 기상, 수문, 통계자료에 관한 자료의 접근 및 품질의 제한성으로 인해 미계측 지역에 대한 강수량의 추정에 한계가 있다. CHIRPS (Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Stations) 데이터는 1999년부터 미국국제개발처 (U.S. Agency for International Development, USAID), 미국항공우주국 (National Aeronautics and Space Administration, NASA), 미국해양대기청 (National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 지원으로 개발된 전지구 강우데이터 자료이다. CHIRPS는 1981년부터 현재까지 전지구 강우자료를 0.05도 격자 해상도로 제공하고 있으며, 강수량의 추세 분석 및 가뭄 모니터링을 위해 활용되고 있다. 본 연구에서는 CHG (Climate Hazards Group)에서 제공하고 있는 인공위성을 이용한 광역적 강수량 추정 자료인 CHIRPS와 남한 및 북한의 지상관측 강수량 자료와의 비교를 통해 위성으로부터 유도된 격자 강수량자료의 정확도 및 지역적인 강수추정의 불확실성을 평가하고, 수자원 및 재해 분야 이용 가능성을 검토하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.104-104
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• 2020

강수량은 수문 순환의 결정적인 연결 고리이며 공간적, 시간적 변화는 매우 크며, 또한 전 세계적인 범위의 강수량 자료는 지구상의 수문 순환에 대한 이해와 날씨 및 기후 예측을 위해 필요하다. 그리고 지역적 강수량에 대한 지식은 사회 복지에 필수적이다. 지상에 있는 강우관소에서 관측된 강우는 본질적으로 강우의 공간적 불균일성을 반영하기 어려우며, 관측 주기가 하루 이상으로 긴 경우에는 홍수와 연계한 생태-수문학 연구에 적용하는데 한계가 있다. 또한, 지상계측 방법은 해양, 극지방 및 산악지역의 강수량을 관찰하는데 어려움이 있다. 이에 반하여 원격탐사 기술은 지구 강수를 관찰하는데 많은 도움을 주는 기술로 인식되고 있다. 위성자료를 이용한 강우 추정은 지상 강우관측소 및 기상레이더와 비교하여 광역적 공간범위를 대상으로 하며, 지속적이고 균일한 강우를 생산한다는 장점을 갖고 있다(Hong et al. 2016). 위성강우 자료는 일반적으로 전 세계 강수량에 대한 지식과 글로벌 수문순환에 대한 연구를 촉진하고 있으며, 특히, 동아시아, 동남아시아, 아프리카 등지에는 수문학적 미계측 지역이 많기 때문에 위성강우 자료를 이용한 강수량 평가에 대한 연구가 다수 진행되고 있다(Hoscilo et al., 2015; Dembélé et al., 2016; Dandridge et al., 2019; Kim et al., 2019; Yuan et al., 2019). 본 연구는 위성으로부터 유도된 강수자료 중 NASA의 IMERG, NOAA의 CMORPH, 그리고 일본 JAXA의 GSMaP의 위성강우자료와 국내의 ASOS 시간강우자료의 비교를 통해 위성강우의 정확도를 평가하는 것을 목적으로 하고 있다. 분석 결과 총강우에 대한 편이는 그림 1에서 보는바와 같이 CMORPH가 가장 작고 가장 최근에 제공되기 시작한 IMERG 강수자료가 가장 큰 것으로 분석되었다. 지상계측강우와의 상관계수는 1시간 및 3시간의 시간해상도에서 2019년 18호 태풍 미탁(Mitak)의 경우 IMERG 및 GSMaP 각각 0.63 및 0.60와 0.73 및 0.70으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.383-383
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• 2021

강수는 수자원 분석 및 지리학적 연구에 가장 핵심적으로 쓰이는 수문인자이며, 최근 기후변화와 방재 관련한 다양한 연구에서 정확한 강수자료의 중요성이 부각되고 있다. 특히, 강수는 지표에서의 유출, 침투, 증발 등 다양한 수문현상으로 이어지므로, 수문순환, 물수지 분석에 있어 강우강도 등 강수 발생 양상과 유형에 대한 정확한 자료는 필수불가결하다. 강수량은 Automatic Weather Station (AWS)을 통해 비교적 정확하게 측정되고 있으나, 이러한 계측자료는 기상학적, 지형적 영향을 크게 받으며 대표성이 좁다는 단점을 가지고 있어 유출 및 기후 등 공간적 범위를 대상으로 한 연구에 활용하기에 한계점을 가지고 있다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 지상강우레이더를 통한 국지적 강수자료 및 인공위성 기반 전 지구적 강수 관측 자료가 활용되고 있다. 특히 인공위성을 활용한 강우 측정방법은 미계측 유역에서 수자원 측정 및 관리 계획을 세우거나 전 지구적으로 장기적 변화를 분석하는데 있어 가장 활용도가 높다. National Aeronautics and Space Administration (NASA)의 Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM)을 포함한 기존 강수측정 보조 위성에 더하여 2014년 Global Precipitation Measurement (GPM) 핵심 위성이 발사된 이후 다양한 기관에서 여러 인공위성을 결합한 강수 산출물들을 제공하고 있다(NASA-IMERG, JAXA-GSMAP, NOAA-CMORPH). 본 연구에서는 세 가지 위성 기반 강수 자료의 산출 알고리즘을 비교□분석하고, 강우강도에 따른 산출물들의 정확도를 평가하였다. 본 연구결과는 높은 강우강도 발생 시 나타나는 위성 강수자료의 불확실성을 개선하는 데 기여할 수 있을 것으로 판단되며, 이후 신뢰도 높은 다중 위성 융합 강수 산출물을 구현하기 위한 바탕이 될 것으로 기대된다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.36 no.2
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• pp.139-157
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• 2015

We investigated the relative errors of satellite-observed Surface Skin Temperature (SST) data caused by sea ice in the northern hemispheric ocean ($30-90^{\circ}N$) during April 16-24, 2003-2014 by intercomparing MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) Ice Surface Temperature (IST) data with two types of Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) SST data including one with the AIRS/Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU) and the other with 'AIRS only'. The MODIS temperatures, compared to the AIRS/AMSU, were systematically up to ~1.6 K high near the sea ice boundaries but up to ~2 K low in the sea ice regions. The main reason of the difference of skin temperatures is that the MODIS algorithm used infrared channels for the sea ice detection (i.e., surface classification), while microwave channels were additionally utilized in the AIRS/AMSU. The 'AIRS only' algorithm has been developed from NASA's Goddard Space Flight Center (NASA/GSFC) to prepare for the degradation of AMSU-A by revising part of the AIRS/AMSU algorithm. The SST of 'AIRS only' compared to AIRS/AMSU showed a bias of 0.13 K with RMSE of 0.55 K over the $30-90^{\circ}N$ region. The difference between AIRS/AMSU and 'AIRS only' was larger over the sea ice boundary than in other regions because the 'AIRS only' algorithm utilized the GCM temperature product (NOAA Global Forecast System) over seasonally-varying frozen oceans instead of the AMSU microwave data. Three kinds of the skin temperatures consistently showed significant warming trends ($0.23-0.28Kyr^{-1}$) in the latitude band of $70-80^{\circ}N$. The systematic disagreement among the skin temperatures could affect the discrepancies of their trends in the same direction of either warming or cooling.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.37 no.7
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• pp.434-447
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• 2016

This study analyzed mass concentrations of PM10 and PM2.5, as measured at Tae-ahn and Gang-nae, Cheongju in central Korea over the period from 2011 to 2015. Higher mass concentrations of PM10, with the exception of dustfall cases during the period of winter and spring, reflected the influence of a prevailing westerly airflow, while the level of PM10 stayed at a low level in summer, reflecting the influence of North Pacific air mass and frequent rainfall. Accordingly, cases where a daily PM10 average of $81{\mu}gm^{-3}$ or over (exceeding the status of fine dust particles being 'a little bit bad') were often observed during the period of winter and spring, with more cases occurring in parts of Tae-ahn that are located close to the sources of pollutant emission in eastern China. Dustfall usually originated from dust storms made up of particles $2.5{\mu}m$ or over in diameter. However, anthropogenic haze displayed a high composition ratio of particulate less than $2.5{\mu}m$ in diameter. Accordingly, brightness temperature difference (BTD) values from the Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) were $-0.5^{\circ}K$ or over in haze with fine particulate. PM10 mass concentrations and NOAA 19 satellite BTD for haze cases were analyzed. Though PM10 mass concentrations were found to be lower than $200{\mu}g\;m^{-3}$, the mass concentration ratio of PM2.5/PM10 was measured as higher than 0.4 and BTD was found to be distributed in the range from -0.3 to $0.5^{\circ}K$. However, the BTD of dustfall cases exceeding $190{\mu}g\;m^{-3}$, were found to be less than 0.4 and BTD was found to be distributed in the range less than $-0.7^{\circ}K$. The result of applying BTD threshold values of the large-scale transport of haze proved to fall into line with the range over which aerosols of MODIS AOD and OMI AI were distributed.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.31 no.6
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• pp.600-607
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• 2010

In 2008, multiple episodes of large-scale transport of natural airborne particles and anthropogenically affected particles from different sources in the East Asian continent were identified in the National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) satellite RGB-composite images and the mass concentrations of ground level particulate matters. To analyze the aerosol size distribution during the large-scale transport of atmospheric aerosols, both aerosol optical depth (AOD; proportional to the aerosol total loading in the vertical column) and fine aerosol weighting (FW; fractional contribution of fine aerosol to the total AOD) of Moderate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) aerosol products were used over the East Asian region. The six episodes of massive natural airborne particles were observed at Cheongwon, originating from sandstorms in northern China, Mongolia and the loess plateau of China. The $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$ stood at 70% and 16% of the total mass concentration of TSP, respectively. However, the mass concentration of $PM_{2.5}$ among TSP increased as high as 23% in the episode in which they were flowing in by way f the industrial area in east China. In the other five episodes of anthropogenically affected particles that flowed into the Korean Peninsula from east China, the mass concentrations of $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$ among TSP reached 82% and 65%, respectively. The average AOD for the large-scale transport of anthropogenically affected particle episodes in the East Asian region was measured at $0.42{\pm}0.17$ compared with AOD ($0.36{\pm}0.13$) for the natural airborne particle episodes. Particularly, the regions covering east China, the Yellow Sea, the Korean Peninsula, and the east Korean sea were characterized by high levels of AOD. The average FW values observed during the event of anthropogenically affected aerosols ($0.63{\pm}0.16$) were moderately higher than those of natural airborne particles ($0.52{\pm}0.13$). This observation suggests that anthropogenically affected particles contribute greatly to the atmospheric aerosols in East Asia.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2006.03a
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• pp.101-104
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• 2006

In the Korean seas, Sea Surface Temperature (SST) and Thermal Fronts (TF) were analyzed temporally and spatially during 8 years from 1993 to 2000 using NOAA/AVHRR MCSST. As the result of EOF method applying SST, the variance of the 1st mode was 97.6%. It is suitable to explain SST conditions in the whole Korean seas. Time coefficients were shown annual variations and spatial distributions were shown the closer to the continent the higher SST variations like as annual amplitudes. The 2nd mode presented higher time coefficients of 1993, 94, and 95 than those of other years. Although the influence is a little, that can explain ElNINO effect to the Korean seas. TF were detected by Sobel Edge Detection Method using gradient of SST. Consequently, TF were divided into 4 fronts; the Subpola. Front (SPF) dividing into the north and south part of the East sea, the Kuroshio Front (KF) in the East China Sea (ESC), the South Sea Coastal Front (SSCF) in the South sea, and the Tidal Front in the West sea. TF located in steep slope of submarine topography. The distributions of 1st mode in SST were bounded in the same place, and these results should be considered to influence of seasonal variations. To discover temporal and spatial variations of TF,SST gradient values were analyzed by EOF. The time coefficients fo the 1st mode (variance : 64.55%) showed distinctive annual variations and SPF, KF, and SSCF was significantly appeared in March. the spatial distributions of the 2nd mode showed contrast distribution, as SPF and SSCF had strong '-' value, where KF had strong '+' value. The time of '+' and '-' value was May and October, respectively. Time coefficients of the 3rd mode had 2 peaks per year and showed definite seasonal variations. SPF represented striking '+' value which time was March and October That was result reflected time of the 1st and 2nd mode. We can suggest specific temporal and spatial variations of TF using EOF.