• 대한원격탐사학회지
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• 제31권6호
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• pp.583-598
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• 2015

본 연구에서는 천리안위성 기반의 지표면 열적 특성 감시 및 기상현상 탐지에 이용할 수 있는 배경 온도장을 산출하고 지상관측자료 및 지리정보와 비교하여 정확도를 검증하였다. 배경온도장은 밝기온도를 선택하였으며 2012년 자료를 이용하여 월별로 매 시간대에 대해 산출되었다. 밝기온도 자료에서 청천화소와 구름화소를 구별하기 위해 천리안 구름탐지를 사용하였고, 천리안 구름탐지의 입력자료로 사용된 수치모델자료와 공간 균질성 검사 부분에서 구름 오탐지현상을 발견하였다. 과다하게 구름으로 오탐지된 화소는 통계적인 방법에 기반한 구름화소 복원을 통해 해결하였다. 산출된 밝기온도 배경장은 지상관측 기온과 0.95의 상관관계를 보였으며 0.66 K의 편향과 4.88 K의 평균 제곱근 오차를 보였다. 밝기온도 배경장과 고도는 시간대와 계절에 따라 변동성을 보이는 음의 상관관계를 보였다. 녹지와의 상관관계는 기온이 높은 계절 및 주간에 높게 나타났으며, 상관관계의 시간에 따른 변화가 관측되었다. 이러한 이유로 지표면온도 산출 시 시간에 따른 방출률을 별도로 구성해야 할 필요성이 제기되었다.

• 대기
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• 제32권4호
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• pp.381-394
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• 2022

The Korea Meteorological Administration (KMA) National Typhoon Center has been officially releasing reanalyzed best tracks for the previous year's northwest Pacific typhoons since 2015. However, while most typhoon researchers are aware of the data released by other institutions, such as the Joint Typhoon Warning Center (JTWC) and the Regional Specialized Meteorological Center (RSMC) Tokyo, they are often unfamiliar with the KMA products. In this technical note, we describe the best track data released by KMA, and the algorithms that are used to generate it. We hope that this will increase the usefulness of the data to typhoon researchers, and help raise awareness of the product. The best track reanalysis process is initiated when the necessary database of observations-which includes satellite, synoptic, ocean, and radar observations-has become complete for the required year. Three categories of best track information-position (track), intensity (maximum sustained winds and central pressure), and size (radii of high-wind areas)-are estimated based on scientific processes. These estimates are then examined by typhoon forecasters and other internal and external experts, and issued as an official product when final approval has been given.

• Proceedings of the National Institute of Ecology of the Republic of Korea
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• 제3권2호
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• pp.67-72
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• 2022

Ecological research relies on the interpretation of large amounts of visual data obtained from extensive wildlife surveys, but such large-scale image interpretation is costly and time-consuming. Using an artificial intelligence (AI) machine learning model, especially convolution neural networks (CNN), it is possible to streamline these manual tasks on image information and to protect wildlife and record and predict behavior. Ecological research using deep-learning-based object recognition technology includes various research purposes such as identifying, detecting, and identifying species of wild animals, and identification of the location of poachers in real-time. These advances in the application of AI technology can enable efficient management of endangered wildlife, animal detection in various environments, and real-time analysis of image information collected by unmanned aerial vehicles. Furthermore, the need for school education and social use on biodiversity and environmental issues using AI is raised. School education and citizen science related to ecological activities using AI technology can enhance environmental awareness, and strengthen more knowledge and problem-solving skills in science and research processes. Under these prospects, in this paper, we compare the results of our early 2013 study, which automatically identified African cichlid fish species using photographic data of them, with the results of reanalysis by CNN deep learning method. By using PyTorch and PyTorch Lightning frameworks, we achieve an accuracy of 82.54% and an F1-score of 0.77 with minimal programming and data preprocessing effort. This is a significant improvement over the previous our machine learning methods, which required heavy feature engineering costs and had 78% accuracy.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권4호
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• pp.441-458
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• 2023

Tropical cyclones frequently occur in the Southwest Pacific Ocean and are considered one of the driving forces for coastal alterations. Therefore, this study investigates the frequency and intensity of tropical cyclonesfrom 2000 to 2021 and their influence on the surface winds and wave conditions around the atoll nation Tuvalu. Cyclone best-track and ERA5 single-level reanalysis data are utilized to analyze the condition of the surface winds, significant wave heights, mean wave direction, and mean wave period. Additionally, the scatterometer-derived wind information was employed to compare wind conditions with the ERA5 data. On average, nine cyclones per year originated here, and the frequency increased to 11 cyclones during the last three years while the intensity decreased by 25 m/s (maximum sustained wind speed). Besides, a total of 14 cyclones were observed around Tuvalu during the period from 2015 to 2021, which showed an increase of 3 cyclones compared to the preceding period of 2001 to 2007. During cyclones, the significant wave height reached the highest 4.8 m near Tuvalu, and the waves propagated in the east-southeast direction during most of the cyclone events (52%). In addition, prolonged swells with a mean wave period of 7 to 11 seconds were generated in the vicinity of Tuvalu, for which coastal alteration can occur. After this preliminary analysis, it was found that the waves generated by cyclones have a crucial impact in altering the coastal area of Tuvalu. In the future, remotely sensed high-resolution satellite data with this wave information will be used to find out the degree of alterations that happened in the coastal area of Tuvalu before and after the cyclone events.

• 한국융합학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.63-70
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• 2021

고해상도 심층신경망을 이용하여 기상데이터를 초해상화하면 보다 더 정밀한 연구와 실생활에 유용한 서비스를 제공할 수 있다. 본 논문에서는 고해상도 심층신경망 학습에 사용하기 위한 개선된 훈련자료 생산기술을 최초로 제안한다. 기상전문 지식으로 고해상도 기상 자료를 생성하기 위해, 전문 기관의 관측자료와 ERA5 재분석장 자료를 바탕으로 람베르트 정각원추도법과 객관분석을 적용했다. 그 결과, 기상 전문 지식 기반의 기온 및 습도 분석자료는 기존 배경장 대비 RMSE 값이 각각 최대 42%, 46% 개선되었다. 다음으로, 기상 전문 기술을 이용한 수동적인 데이터 생성 기법을 자동화하기 위해 인공지능 기술 중 하나인 SRGAN을 이용했고, 10 km 해상도를 가지는 전지구모델자료로부터 1 km 해상도를 가지는 고해상도 자료를 생성하는 실험을 진행했다. 최종적으로, SRGAN으로 생성한 결과는 전지구모델입력자료에 비해 높은 해상도를 가지며 수동으로 생성한 고해상도 분석자료와 유사한 분석 패턴을 보이면서도 부드러운 경계를 보였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권2_1호
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• pp.213-225
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• 2018

본 연구는 우리나라 주변 해역에서 Advanced Scatterometer(ASCAT) 해상풍 격자 자료(Daily Advanced Scatterometer, DASCAT)의 정확성을 평가하고자 우리나라 주변 해양관측부이 자료와 비교 분석을 수행하였다. 뿐만 아니라 European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ECMWF, 이하 ECMWF), National Centers for Environmental Prediction and National Center for Atmospheric Research(NCEP/NCAR, 이하 NCEP), Modern Era Retrospective-analysis for Research and Applications-2(MERRA-2, 이하 MERRA)에서 제공하는 10-m 해상풍 재분석자료에 대한 비교 및 분석이 추가적으로 수행되었다. 그 결과, DASCAT은 전반적으로 실제 풍속(해양관측부이)에 비하여 약 3 m/s의 RMSE를 나타내며 상관 관계는 동서 바람 성분의 경우 전 지역 0.8 이상의 높은 상관성을 보이지만 남북 바람 성분에 대한 상관성은 서해에서 0.7이하로 낮게 나타난다. 실제 풍속이 10 m/s 이하로 불 때 풍속에 대한 가장 높은 정확성을 나타내는 것은 ECMWF이며 DASCAT, MERRA, NCEP 순이다. 하지만 10 m/s 이상의 실제 풍속에서는 DASCAT이 가장 높은 정확성을 나타낸다. 풍향에 따른 오차 특성은 실제 바람이 동서방향으로 불 때 $70^{\circ}$ 이상의 풍향에 대한 오차가 모든 자료에서 발생하며 남북 성분의 바람이 강화될 때 약 $50^{\circ}$ 수준의 오차가 발생한다. 이러한 결과에서 ECMWF가 가장 높은 정확성을 보인다. 풍향에 따른 풍속의 오차 수준은 실제 바람이 부는 방향에 따라 풍속에 대한 정확성 수준이 변화한다. 특히, 서풍 및 남풍 계열의 바람이 불 때 풍속에 대한 RMSE가 큰 자료는 MERRA이지만 동풍 및 북풍 계열의 바람이 불 때는 NCEP이 가장 큰 RMSE를 나타낸다.

• 대기
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• 제23권2호
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• pp.187-204
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• 2013

This study analyzed the synoptic distribution and vertical structure about four cases of precipitation occurrences using NCEP/NCAR reanalysis data and upper level data of winter intensive observation to be performed by National Institute of Meteorological Research at Bukgangneung, Incheon, Boseong during 63days from 4 JAN to 6 MAR in 2012, and Observing System Experiment (OSE) using 3DVAR-WRF system was conducted to examine the precipitation predictability of upper level data at western and southern coastal regions. The synoptic characteristics of selected precipitation occurrences were investigated as causes for 1) rainfall events with effect of moisture convergence owing to low pressure passing through south sea on 19 JAN, 2) snowfall events due to moisture inflowing from yellow sea with propagation of Siberian high pressure after low pressure passage over middle northern region on 31 JAN, 3) rainfall event with effect of weak pressure trough in west low and east high pressure system on 25 FEB, 4) rainfall event due to moisture inflow according to low pressures over Bohai bay and south eastern sea on 5 MAR. However, it is identified that vertical structure of atmosphere had different characteristics with heavy rainfall system in summer. Firstly, depth of convection was narrow due to absence of moisture convergence and strong ascending air current in middle layer. Secondly, warm air advection by veering wind with height only existed in low layer. Thirdly, unstable layer was limited in the narrow depth due to low surface temperature although it formed, and also values of instability indices were not high. Fourthly, total water vapor amounts containing into atmosphere was small due to low temperature distribution so that precipitable water vapor could be little amounts. As result of OSE conducting with upper level data of Incheon and Boseong station, 12 hours accumulated precipitation distributions of control experiment and experiments with additional upper level data were similar with ones of observation data at 610 stations. Although Equitable Threat Scores (ETS) were different according to cases and thresholds, it was verified positive influence of upper level data for precipitation predictability as resulting with high improvement rates of 33.3% in experiment with upper level data of Incheon (INC_EXP), 85.7% in experiment with upper level data of Boseong (BOS_EXP), and 142.9% in experiment with upper level data of both Incheon and Boseong (INC_BOS_EXP) about accumulated precipitation more than 5 mm / 12 hours on 31 January 2012.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권6_1호
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• pp.1407-1419
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• 2020

지구환경 변화를 파악하는 데 있어서는 장기 시계열의 격자자료가 필수적이며, 기후 재분석장과 위성자료는 대기 및 지표면 변수에 대하여 전 지구 규모에서 주기적이고 정량적인 정보로 활용되고 있다. 본 연구에서는 위성자료의 결측 문제를 해결하기 위한 방안으로 DCT-PLS (penalized least square regression based on discrete cosine transform) 기반의 결측복원 기법을 서로 다른 특성을 가진 복수의 격자자료에 적용하고, 정량적인 검증을 통하여 그 활용성을 평가하였다. 원본 자료와의 객관적인 비교를 위하여 결측이 없는 LDAPS (Local Data Assimilation and Prediction System) 모델로부터 상대습도, 풍속 일자료를 추출하고, MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)의 월간 합성 LST (land surface temperature), NDVI (normalized difference vegetation index) 영상을 사용하여, 임의로 생성된 결측 블록이 원본에 매우 가깝게 복원됨을 확인하였고, 4가지 변수 모두에서 상관계수 0.95 이상의 일치도를 나타내었다. DCT-PLS 기반 결측복원 기법은 별도의 보조자료를 필요로 하지 않고, 필요시 시간 및 공간 정보를 모두 활용할 수 있으며, 처리속도가 비교적 빠르기 때문에 현업시스템에 사용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 대기
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• 제19권1호
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• pp.37-51
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• 2009

Kinematic characteristics of a heavy rainfall event occurred in Changma front are analyzed using synoptic weather charts, satellite imagery and NCEP(National Centers for Environmental Prediction) / NCAR(National Centers for Atmospheric Research) reanalysis data. The heavy rainfall is accompanied with mesoscale rain clouds developing over the Southwest region of Korea during the period from 0300 LST to 2100 LST 25 June 2006. The surface cyclone in the Changma front is generated and developed rapidly when it meets following vertical conditions: The maximum value of relative vorticity is appeared at 700 hPa and is extended gradually near the surface. It is thought that the vertical structure of relative vorticity is closely related with the descent of strong wind zone exceeding $10ms^{-1}$. The jet core at 200 hPa is shifted southward and extended downward and the low-level jet stream associated with upper-level jet stream appeared at 850 hPa. Kinematic features of heavy rainfall system at cyclone-generating point are as follows: In the generating stage of cyclone, the relative vorticity below 850 hPa increased and the convergence below 850 hPa and the divergence at 400 hPa are intensified by southward movement of jet core at 200 hPa. The heavy rainfall system seems to locate to the south of the exit region of upper-level jet streak; In the developing stage of cyclone, the relative vorticity below 850 hPa and the convergence near surface are further strengthened and upward vertical velocity between 850 hPa and 200 hPa is increased.

• 한국지구과학회지
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• 제37권7호
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• pp.465-475
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• 2016

본 연구에서는 전구에 걸쳐 나타나는 대기의 일주기 및 반일주기 조석을 최신의 3시간 간격 재분석자료를 이용하여 분석하였다. 선행연구들과는 달리 조석의 공간구조 및 계절성에 대한 분석이 표면으로부터 성층권에 걸쳐 수행되었다. 대부분의 층에서 일주기 조석은 중위도 지역에서 강한 반면, 반일주기 조석은 열대 지역에서 지배적으로 나타난다. 일주기 조석은 각 반구의 겨울철보다 여름철에 그 크기가 강하게 나타나는 강한 계절적 변동성을 보인다. 반면에 반일주기 조석은 계절적 변동성을 보이지 않는다. 반일주기 조석은 연직구조를 거의 가지지 않으나, 일주기 조석은 높이에 따라 그 크기가 증가하는 뚜렷한 연직구조를 가진다. 특히 열대지역 일주기 조석은 표면과 자유 대류권, 상층 성층권에서 거의 반대의 위상을 보인다. 그 크기 역시 고도에 따라 비선형적으로 변화하여 수증기, 오존, 중력파 그리고 태양복사에 영향을 받았을 가능성을 시사한다.