• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권4호
• /
• pp.285-291
• /
• 2020

이 연구에서는 Noah 3.3 지면모형을 이용하여 표층과 근역층(root-zone)의 토양함수비를 추정하고, 이를 위성기반 및 재분석 토양수분자료와 비교·검증하였다. 먼저, Noah 3.3 지면모형으로부터 추정한 4개 토양층 중 지면에 가까운 3개층(즉, 표층으로부터 1 m 깊이까지) 토양함수비를 이용하여 3개층의 깊이 가중평균값을 근역층 토양 함수비로 정의하였다. 이렇게 Noah 3.3 지면모형으로 추정한 토양함수비를 위성기반 표층 토양 함수비(European Space Agency Climate Change Initiatives Soil Moisture Product v04.4, ESA CCI SM v04.4)와 ERA-interim 재분석 표층 및 근역층 토양함수비와 비교·검증하였다. 또한, 전지구의 주요 5개 유역(Yangtze, Mekong, Mississippi, Murray-Darling, Amazon)에 대해 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) 관측 Total Water Storage Anomaly (TWSA) 와 TWS Change (TWSC)를 이용하여 비교·검증하였다. Noah 3.3 지면모형으로 산정한 토양수분 자료는 동아시아 지역과 남아시아 지역, 호주, 북미와 남미 등 대부분의 아시아·태평양지역에서 높은 아노말리 상관관계를 보였으며, 5개 유역에서 호주의 머레이-달링(Murray-Darling)유역에서 다소 낮은 상관관계를 보였으나, 나머지 4개 유역에서는 대체로 높은 상관성을 보였다. Noah 3.3 지면모형은 준실시간 토양수분 모의가 가능하기 때문에 이에 기반한 가뭄감시가 가능하며, 선제적 가뭄 대응 대책 마련에 활용성이 클 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권6_1호
• /
• pp.1185-1193
• /
• 2023

위성 영상을 활용하여 정확한 토양 수분도를 산정하는 연구는 원격탐사 응용 분야에 포함되는 중요한 기본 연구 주제 중 하나이다. 이 연구의 목적은 KOMPSAT-3/3A 영상과 KOMPSAT-5 SAR 영상을 적용하여 시험 지역에 대하여 토양수분도를 제작하고 산정된 결과를 정확도 검증 차원에서 미국 NASA에서 제공하는 Soil Moisture Active Passive (SMAP)의 토양수분 자료와 정량 비교하는 것이다. 한편 농림 식생 지대를 중심으로 토양수분도를 산정하기 위하여 환경공간정보서비스에서 제공하는 토지피복지도를 연구에 적용하였다. 시험 연구 지역은 이 연구에 적용한 수분 구름 모델(Water Cloud Model)에 기반한 토양수분 산정 알고리즘 적용에 필요한 입력 자료가 모두 가용한 제주 서부 지역을 선정하였다. 토양수분도 제작에 사용한 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상은 KOMPSAT-5 HV와 Sentinel-1 VV 영상이며, 식생지수는 KOMPSAT-3 영상의 지표반사도를 사용하였다. 이 연구에서 산출한 토양수분도 산정 결과와 SMAP (L-3) 자료를 차분 연산으로 비교하면 차이 값이 평균 4.13±3.60p%의 높은 일치도를 보이는 것으로 나타났고, SMAP (L-4) 자료와의 차분 연산 결과는 평균 14.24±2.10p% 수준의 일치도를 보였다. 이 연구를 통하여 향후 우리나라 위성영상과 공공 제공자료를 이용하여 정확도가 높은 정밀 토양수분도를 제작할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국습지학회지
• /
• 제18권2호
• /
• pp.132-147
• /
• 2016

동아시아 지역의 위성 토양수분 데이터 활용을 위해 Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) 위성에 탑재된 Microwave Imaging Radiometer using Aperture Synthesis (MIRAS) 센서와 Global Change Observation Mission-Water (GCOM-W1) 위성에 탑재된 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) 센서 기반 토양수분 데이터를 자료동화 데이터인 Global Land Data Assimilation System (GLDAS)를 기준 값으로 Cumulative Distribution Function (CDF) 기법과 회귀식을 활용하여 보정하는 연구를 수행하였다. 동아시아 지역에서 발생하는 전파간섭의 영향을 고려하여 토양수분 산출에 적합하다고 판단되는 Radio Frequency Interference (RFI), Data Quality indeX (DQX) 한계값과, 합성일수를 제시하였다. 보완된 위성 토양수분 데이터를 지점 토양수분 데이터와 비교한 결과 상관계수가 평균 27%, 11% 증가하였고, Root Mean Square Deviation (RMSD, 평균제곱근 편차)는 평균 61%, 57% 감소하였다. 추가적으로, 보정된 위성데이터를 GLDAS 토양수분 데이터와 비교했을 때, 보정된 MIRAS 및 AMSR2 데이터는 한반도의 80% 및 90%의 지역에서 상관계수가 증가하였으며, 한반도 전역에서 RMSD가 감소하였다. 본 연구를 통해 향후 MIRAS 및 AMSR2 위성 데이터를 융합하여 각 위성의 토양수분 데이터를 보완 할 수 있는 가능성을 제시하였다.

• 한국농공학회지
• /
• 제37권5호
• /
• pp.81-89
• /
• 1995

One of the most difficult problem to estimate the flood inflow is how to understand the effective rainfall. The effective rainfall is absolutely influenced by the condition of soil moisture in the watershed just before the storm event. DAWAST model developed to simulate the daily streamflow considering the meteologic and geographic characteristics in the Korean watersheds was applied to understand the soil moisture and estimate the effective rainfall rather accurately through the daily water balance in the watershed. From this soil moisture and effective rainfall, concentration time, dimensionless hydrograph, and addition of baseflow, the rainfall-runoff model for flood flow was developed by converting the concept of long-term runoff into short-term runoff. And, real-time flood forecasting model was also developed to forecast the flood-inflow hydrograph to the river and reservoir, and called RETFLO model. According to the model verification, RETFLO model can be practically applied to the medium and small river and reservoir to forecast the flood hydrograph with peak discharge, peak time, and volume. Consequently, flood forecasting and warning system in the river and the reservoir can be greatly improved by using personal computer.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
• /
• pp.678-682
• /
• 2006

In order to analyze movement of soil moisture, Time Domain Reflectometry(TDR) with multiplex system has been installed at the Bumreunsa hillslope of Sulmachun Watershed to configure spatial-temporal variation pattern considering seasonal characteristic. An intensive surveying was performed to build a refined digital elevation model(DEM) and flow determination algorithms with inverse surveying have been applied to establish an efficient soil moisture monitoring system. Soil moisture data were collected through an intensive and long term monitoring 380 hrs in November of 2003 and 1037 hrs in May and June of 2004. Soil moisture data shows corresponding variation characteristics of soil moisture on the up slope, buffer, main channel zones of the hillslope which were classified from terrain analysis. Inferences and limitations of measured soil moisture data were discussed in conjunction with flow characteristic through terrain analysis.

• 한국농공학회논문집
• /
• 제62권1호
• /
• pp.51-60
• /
• 2020

The purpose of this study is to determine the spatial and temporal resolutions that can represent land surface characteristics comprised of various land use using Landsat/AMSR2-based soil moisture data. We estimated the Landsat (30 m×30 m)-based soil moisture values using the soil moisture regression model. Then, the Landsat (30 m×30 m)-based soil moisture (reference values) were resampled to the relatively coarse resolutions from 1 km to 4 km, respectively. Comparing the reference values to the resampled soil moisture values, we confirmed that uncertainties were increased with the spatial resolutions of 2 km~4 km indicating that the spatial resolution of 1 km×1 km is required to represent the complicated land surface. Also, the AMSR2 soil moisture values have less uncertainties compared to SMAP data with the temporal resolution of 1~2 days. Thus, our findings can be useful for various areas such as agriculture, hydrology, forest, etc.

• 한국물환경학회지
• /
• 제32권1호
• /
• pp.60-69
• /
• 2016

In this study, we estimated root zone soil moisture dynamics using remotely sensed (RS) data. A soil moisture data assimilation scheme was used to derive the soil and root parameters from MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data. Based on the estimated soil/root parameters and weather forcings, soil moisture dynamics were simulated at spatio-temporal scales based on a hydrological model. For calibration/validation, the Little Washita (LW13) in Oklahoma and Chungmi-cheon/Seolma-cheon sites were selected. The derived water retention curves matched the observations at LW 13. Also, the simulated soil moisture dynamics at these sites was in agreement with the Time Domain Reflectrometry (TDR)-based measurements. To test the applicability of this approach at ungauged regions, the soil/root parameters at the pixel where the Seolma-cheon site is located were derived from the calibrated MODIS-based (Chungmi-cheon) soil moisture data. Then, the simulated soil moisture was validated using the measurements at the Seolma-cheon site. The results were slightly overestimated compared to the measurements, but these findings support the applicability of this proposed approach in ungauged regions with predictable uncertainties. These findings showed the potential of this approach in Korea. Thus, this proposed approach can be used to assess root zone soil moisture dynamics at spatio-temporal scales across Korea, which comprises mountainous regions with dense forest.

• 대기
• /
• 제32권4호
• /
• pp.395-409
• /
• 2022

A new soil moisture initialization scheme is applied to the Korea Meteorological Administration (KMA) Global Seasonal forecasting system version 6 (GloSea6). It is designed to ingest the microwave soil moisture retrievals from Soil Moisture Active Passive (SMAP) radiometer using the Local Ensemble Transform Kalman Filter (LETKF). In this technical note, we describe the procedure of the newly-adopted initialization scheme, the change of soil moisture states by assimilation, and the forecast skill differences for the surface temperature and precipitation by GloSea6 simulation from two preliminary experiments. Based on a 4-year analysis experiment, the soil moisture from the land-surface model of current operational GloSea6 is found to be drier generally comparing to SMAP observation. LETKF data assimilation shows a tendency toward being wet globally, especially in arid area such as deserts and Tibetan Plateau. Also, it increases soil moisture analysis increments in most soil levels of wetness in land than current operation. The other experiment of GloSea6 forecast with application of the new initialization system for the heat wave case in 2020 summer shows that the memory of soil moisture anomalies obtained by the new initialization system is persistent throughout the entire forecast period of three months. However, averaged forecast improvements are not substantial and mixed over Eurasia during the period of forecast: forecast skill for the precipitation improved slightly but for the surface air temperature rather degraded. Our preliminary results suggest that additional elaborate developments in the soil moisture initialization are still required to improve overall forecast skills.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제38권5호
• /
• pp.345-354
• /
• 2005

국내 산지사면에서의 토양수분의 시공간적 분포를 파악하기 위한 동축 다중체계의 TDR (Time Domain Reflectometry)을 설마천 유역의 범륜사 사면에 구축하고 토양수분 집중 모니터링을 실시하였다. 대상사면을 정밀 측량하여 정밀 수치지형모형(Digital Elevation Model)을 구축하고 흐름분배알고리즘에 적용하여 측정지점을 선정하였고 역 측량을 통한 효율적인 측정 체계를 구축하였다. 2003년 11월중의 380시간 동안의 집중 모니터링을 통한 토양수분 자료를 확보하였다. 확보된 토양수분자료는 대상사면의 지형분석을 통해 구분된 상부, 중부, 하부사면의 변화특성을 보여주고 있다. 물리적 수문 모형의 구성과정에서 중요한 의미를 부여하는 토양수분 실측치와의 유의성을 논의하였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권11호
• /
• pp.973-983
• /
• 2020

최근 인공위성 자료를 기반으로 한 수자원 관측 분야에서는 공간해상도의 한계를 극복하기 위한 방안으로 SAR (Synthetic Aperture Radar) 센서에 대한 관심이 높아지고 있다. 토양수분을 관측하는 기존 위성 자료가 10 km 이상의 공간해상도를 지닌 반면, SAR 센서는 후방산란계수를 10 m 까지 관측할 수 있으므로 공간적인 분포를 보다 세밀하게 분석할 수 있다. 이러한 자료를 활용하기 위해서는 관측된 후방산란계수에 다양한 수문인자 및 환경적 요인이 미치는 영향을 다각적으로 분석하여 토양수분을 산출하는 과정이 필요하다. 본 연구는 토양수분 산정에 주로 적용되고 있는 WCM(Water Cloud Model)과 선형회귀 기법을 국내 5개 지점에 적용함으로써, SAR 영상을 기반으로 토양수분을 산정하고 이를 지점 관측 자료와 비교하여 평가하고자 하였다. WCM의 경우 토양수분의 즉각적인 변화를 관측하기에 용이하나 오차에 대한 보정이 필요한 것으로 판단되며, 선형회귀 방법은 순간적인 토양수분의 변동이 크게 나타나지 않았으나 안정적인 오차 범위를 나타내었다. 또한 토양수분이 후방산란계수에 미치는 영향은 토지피복, 식생의 분포, 식생 내 수분량의 정도에 따라 모델별로 크게 상이한 결과를 나타냄을 알 수 있으며, 기존의 모델을 동일하게 적용하기에는 한계점이 많음을 알 수 있다. 따라서 복잡한 지형적, 수문학적 특성을 가진 한반도에서 SAR 영상을 수자원 분야에 적용하기 위해서는, 추후 각 지점 별 특성에 따른 영향을 다각적으로 분석하는 과정이 필수적이며 한반도에 적합한 토양수분 모델을 구축하기 위한 연구가 수행되어야 할 것으로 판단된다.