• Ocean and Polar Research
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• 제26권3호
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• pp.439-451
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• 2004

Total solar irradiance (750), total UV irradiunce (TUV) and erythemal UV irradiance (EUV) measured at King Sejong station $(62.22^{\circ}S,\;58.78^{\circ}W)$ in west Antarctica have been used together with total ozone, cloud amount and snow cover to examine the effects of ozone, cloud and snow surface on these surface solar inadiunce over the period of 1998-2003. The data of three solar components for each scan were grouped by cloud amount, n in oktas $(0{\leq}n<3,\;3{\leq}n<4,\;4{\leq}n<5,\;5{\leq}n<6,\;6{\leq}n<7\;and\;7{\leq}n<8)$ and plotted against solar zenith angle (SZA) over the range of $45^{\circ}\;to\;75^{\circ}$. The radiation amplification factor (RAE) is used to quantify ozone effect on EUV. RAF of EUV decreases from 1.51 to 0.94 under clear skies but increases from 0.94 to 1.85 under cloudy skies as SZA increases, and decreases from 1.51 to 1.01 as cloud amount increases. The effects of cloud amount and snow surface on EUV are estimated as a function of SZA and cloud amount after normalization of the data to the reference total ozone of 300 DU. In order to analyse the transmission of solar radiation by cloud, regression analyses have been performed for the maximum values of solar irradiance on clear sky conditions $(0{\leq}n<3)$ and the mean values on cloudy conditions, respectively. The maximum regression values for the clear sky cases were taken to represent minimum aerosol conditions fur the site and thus appropriate for use as a normalization (reference) factor for the other regressions. The overall features for the transmission of the three solar components show a relatively high values around SZAs of $55^{\circ}\;and\;60^{\circ}$ under all sky conditions and cloud amounts $4{\leq}n<5$ and $5{\leq}n<6$. The transmission is, in general, the largest in TUV and the smallest in EUV among the three components of the solar irradiance. If the ground is covered with snow on partly cloudy days $(6{\leq}n<7)$, EUV increases by 20 to 26% compared to snow-free surface around SZA $60^{\circ}-65^{\circ}$, due to multiple reflections and scattering between the surface and the clouds. The relative difference between snow surface and snow-free surface slowly increases from 9% to 20% as total ozone increases from 100 DU to 400 DU under partly cloud conditions $(3{\leq}n<6)$ at SZA $60^{\circ}$. The snow effects on TUV and TSO are relatively high with 32% and 34%, respectively, under clear sky conditions, while the effects changes to 36% and 20% for TUV and TSO, respectively, as cloud amount increases.

• 대기
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• 제23권2호
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• pp.123-130
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• 2013

Despite the extensive investigations to understand the difference between ground-based and space-borne measurements, there still exist differences in total ozone (TO) measured at those two different platforms. Comparisons were carried out for the first time between TO data obtaiend from the ground based Dobson and Brewer spectrophotometers, and the Ozone Monitoring Instrument (OMI) on board EOS-Aura satellite in a megacity site in Northeast Asia. The TO values retrieved by the OMI-DOAS (Differential optical absorption spectroscopy) algorithm tend to be lower than those measured by the ground based sensors in spring and summer as well as the low solar zenith angle condition. We found that such underestimation of the OMI-DOAS TO is caused by tropospheric ozone underestimated by the OMI-DOAS algorithm when tropospheric ozone are significantly enhanced.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.49.3-49.3
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• 2009

Geostationary Ocean Colour Imager (GOCI) is the first ocean color instrument that will be operating in a geostationary orbit from 2010. GOCI will provide the crucial information of ocean environment around the Korean peninsula in high spatial and temporal resolutions at eight visible bands. We report an on-going development of imaging and radiometric performance prediction model for GOCI with realistic data for reflectance, transmittance, absorption, wave-front error and scattering properties for its optical elements. For performance simulation, Monte Carlo based ray tracing technique was used along the optical path starting from the Sun to the final detector plane for a fixed solar zenith angle. This was then followed by simulation of red-tide evolution detection and their radiance estimation, following the in-orbit operational sequence. The simulation results proves the GOCI flight model is capable of detecting both image and radiance originated from the key ocean phenomena including red tide. The model details and computational process are discussed with implications to other earth observation instruments.

• 대한원격탐사학회지
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• 제9권1호
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• pp.1-19
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• 1993

A simple bispectral threshold technique which reflects the temporal and spatial characteristics of the analysis area has been developed to classify the cloud type and estimate the cloud cover from GMS/S-VISSR(Stretched Visible and Infrared Spin Scan Radiometer) imagery. In this research, we divided the analysis area into land and sea to consider their different optical properties and used the same time observation data to exclude the solar zenith angle effects included in the raw data. Statistical clear sky radiance(CSRs) was constructed using maximum brightness temperature and minimum albedo from the S-VISSR imagery data during consecutive two weeks. The CSR used in the cloud anaysis was updated on the daily basis by using CSRs, the standard deviation of CSRs and present raw data to reflect the daily variation of temperature. Thresholds were applied to classify the cloud type and estimate the cloud cover from GMS/S-VISST imagery. We used a different thresholds according to the earth surface type and the thresholds were enough to resolve the spatial variation of brightness temperature and the noise in raw data. To classify the ambiguous pixels, we used the time series of 2-D histogram and local standard deviation, and the results showed a little improvements. Visual comparisons among the present research results, KMA's manual analysis and observed sea level charts showed a good agreement in quality.

• 대한공간정보학회지
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• 제24권4호
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• pp.105-113
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• 2016

산불방사열에너지(fire radiative power)는 산불로부터 방출되는 에너지로서 산불의 연소과정에서 발생하는 온실가스를 추정하기 위한 기초자료로 이용된다. 유럽, 아프리카, 아메리카 지역의 정지궤도 위성센서들은 준실시간의 산불방사열에너지를 산출 및 제공하고 있지만 아시아권에는 아직까지 정지궤도 위성기반의 공식적인 산불방사열에너지 산출물이 제공되지 않고 있다. 본 연구에서는 중적외 복사휘도법(mid-infrared radiance method)을 이용하여 히마와리(Himawari-8) 위성 기반의 산불방사열에너지를 최초로 산출하였으며, 산출정확도를 검증하기 위해 인도네시아 수마트라 지역에 대해 Aqua/Terra 위성의 MODIS(moderate resolution imaging spectroradiometer) 산불방사열에너지 산출물과의 비교검증을 실시하였다. 이 과정에서 NDVI(normalized difference vegetation index)와 FVC(fraction of vegetation coverage)를 이용하여 중적외 복사휘도법의 중요인자인 지표면 방출률을 지면피복 종류에 따라 계산하였으며, 최적화 실험을 통하여 히마와리 AHI(advanced Himawari imager)의 센서계수 a = 3.11을 도출하였다. 본 연구를 통해 산출된 히마와리 산불방사열에너지는 MODIS를 기준으로 약 20%의 평균절대백분비오차를 나타내었으며 이는 미국과 유럽연합의 정지궤도위성의 산불방사열에너지 검증결과와 유사한 수준의 정확도로 평가된다. 히마와리 산불방사열에너지의 산출정확도는 산불의 크기와 위성관측각에 따라 일부 차이를 보였으나 태양천정각과 토지피복에 따른 영향은 거의 없는 것을 알 수 있었다. 이 연구는 아시아권의 정지궤도위성 산불방사열에너지 산출을 위한 참고자료로서 활용가치가 있으며 산불방출 온실가스 추정에 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권6호
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• pp.507-518
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• 2006

지표면에서 방출된 $11{\mu}m$와 $12{\mu}m$의 복사량은 대기 입자에 의해 선택적으로 산란되고 흡수된다. 에어로솔이 대기 중에 존재할 경우 지표면에서 방출되는 $11{\mu}m$의 복사량이 $12{\mu}m$보다 흡수를 많이 하므로 밝기 온도가 낮게 나타나고, 반대로 구름에 대해서는 $12{\mu}m$가 흡수를 많이 하여 $11{\mu}m$의 밝기 온도가 높게 나타난다. 그러므로 $11{\mu}m$와 $12{\mu}m$의 밝기 온도 차이(BTD)를 통해 구름과 에어로솔의 존재 유무를 판별할 수 있고, 에어로솔의 광학 두께를 추정할 수 있다. 본 연구에서는 대기의 구성 물질과 연직 분포 상태, 지표면의 온도와 형태, 그리고 에어로솔의 구성성분에 따라 BTD 경계값과 민감도를 분석하였다. BTD 경계값은 이론적으로 $0^{\circ}K$라고 알려져 있으나 본 연구에서 US 표준 대기 상태일 때 $0.8^{\circ}K$의 경계값을 보인다. BTD 값은 태양 천정각, 에어로솔의 고도, 지표면 반사도, 그리고 대기의 연직적 온도 분포에 따라서는 영향을 적게 받았다. 그러나 위성 천정각, 지표면 온도와 방출율, 연직적 수증기 분포에 대해 영향이 크게 나타나며 에어로솔 탐지에 50%이상의 오차를 유발할 수도 있다. 그러므로 BTD 방법을 사용하는데 있어 주의가 요구되며, BTD값에 영향을 미치는 인자를 보정해 준다면 좀 더 정확한 에어로솔 탐지가 가능하리라 사료된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_3호
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• pp.1369-1382
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• 2018

국내 외 다중분광 위성의 수가 증가하고 자료를 획득할 수 있는 경로가 넓어짐에 따라 원하는 시기의 영상 취득 및 활용이 가능할 것으로 기대된다. 하지만 다른 촬영시간, 주기 및 공간해상도를 가지기 때문에 자료의 불일치 문제가 존재한다. 특히, 밴드대역폭 차이는 동일한 시기에 촬영된 영상일지라도 서로 다른 반사도를 산출하며, 식생지수와 같은 식생 활력도 분석에 있어 큰 불확실성이 발생한다. 본 연구는 KOMPSAT-3의 농업분야 활용을 위해 타 다중분광위성과의 밴드대역폭 차이에 따른 Spectral Band Adjustment Factor(SBAF)를 산정하고 실제 적용을 통해 융합 활용 가능성을 평가하였다. 사막지역에서 취득된 초분광 위성영상을 활용하여 SBAF를 산정하였고, 작물 주산지 지역에 SBAF를 적용한 결과 식생지수는 천정각이 24도로 촬영된 합천지역을 제외한 다른 지역에서 상대백분율 차이가 3% 이내로 높은 일치율을 보였다. SBAF 산정을 위해 본 연구는 한 세트의 영상을 활용하였고 이는 SBAF의 계절 및 태양 천정각에 따른 변화를 고려하지 않아 불확실성이 높을 것으로 판단되며, 향후 이러한 문제를 해결하기 위해 장기간 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 대기
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• 제27권3호
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• pp.291-300
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• 2017

The monthly-mean irradiance of ultra violet (UV)-B and UV-A observed from 2005 to 2014 and 2012 to 2014, respectively, at noon in Gosan, Jeju, South Korea are analyzed. We compare cloudiness, total ozone, visibility, and relative humidity with an emphasis on the four months from May to August (MJJA), which shows the largest UV radiation. While the incoming UV-B radiation at the top of the atmosphere in Gosan is the largest in June due to the small solar zenith angle, the observed surface UV-B shows an unexpected smaller value in June than those in May, July or August. In June, the meteorological conditions affecting Gosan are completely dominated by cloudiness and thus, frequent overcast seems to determine the minimum UV-B. Another important UV-determining factor is the total ozone, which exhibits a monotonic decrease during MJJA without agreeing to the characteristic feature of UV. The ratio of UV-B to UV-A is not generally influenced by cloudiness. Thus, the ratio is a useful indicator of atmospheric turbidity showing larger values for increasing visibility, except in June. A simple model has been used to estimate surface UV by using the observed ozone and visibility in the cloudless condition. The result shows that UV has the lowest value in June with small variation during MJJA. Model estimation also shows that the different characteristic features observed in July between surface UV-B and UV-A is the result of less absorption of UV-B by ozone than that of UV-A by a smaller amount of total ozone.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2003년도 International Symposium on Clean Environment
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• pp.51-54
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• 2003

We analyzed radiative properties of aerosols, $CO^{2}$ and clouds using Optical Properties of Aerosols and Clouds(OPAC) and the Column Radiation Model (CRM). From OPAC, if the soot component is disregarded, dust-like components depict the highest extinction values in the solar spectral range and the lowest. single scattering albedoes, which are attributable to the presence of large particles. In the dust aerosol, the high absorptivity in the infrared may induce a warming of the lower atmospheric layer in the nighttime. The radiative properties of aerosols, clouds and double $CO^{2}$ using the CRM model at Seoul (37N, 127.4 E) on 3 April 2003 were calculated. The solar zenith angle is 65˚ and the surface albedo is 0.1836 during the clear day. The aerosol optical depth change 0.14 to 1.7, which is derived during Asian dust days in Korea. At this time, abedo by aerosols is considered as 0.3. In cloudy condition, the short wave cloud forcing on both the TOA and the surface is -193.89 $Wm^{-2}$ and -195.03 $Wm^{-2}$, respectively, and the long wave cloud forcing is 19.58 $Wm^{-2}$ and 62.08 $Wm^{-2}$, respectively. As a result, the net radiative cloud forcing is -174.31 $Wm^{-2}$ and -132.95 $Wm^{-2}$, respectively. We calculate also radiative heating rates by double $CO^{2}$ during the clear day. The $CO^{2}$ volumn mixing ratio is 3.55E-4.

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권6호
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• pp.445-456
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• 2005

지표변수는 지면 근처의 기후변화에 중요한 역할을 하기 때문에, 충분히 높은 정확성을 가진 값이 산출되어야 한다 하지만 지표 반사도는 강한 이방성(non-Lambertian) 특징을 가지고 있기 때문에, 위성 천저각으로부터 멀어질수록 태양-지점-위성과의 기하학적 영향을 더욱 강하게 받는 효과를 가져온다. 또한 지표 각 영향을 포함하고 있는 지표 반사도는 노이즈를 가지게 된다. 따라서 본 연구의 목적은 한반도 지역의 MODIS 반사도 자료(250m)를 이용하여 각 영향이 제거된 보다 정확한 반사도 값에 대한 데이터베이스를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 매일 2회씩 제공하는 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spoctroradiometer) 센서의 가시영역과 근적외영역의 반사도(250m)자료를 이용하였다. 먼저 구름화소를 제거하기 위해서 연속적인 물리과정을 통하여 각각의 구름 화소를 제거하였다. 그리고 지리보정은 MODIS 센서에서 제공하는 지리정보자료를 이용하여 2차 다항회귀식을 통한 최근접 내삽법을 사용하였다. 본 연구에서는 지표 이방성 효과를 보정하기 위해서 반 경험적 양방향성분포함수(BRDF) 모델을 사용하였다. 이 알고리즘은 위성으로부터 관측된 위성천정각, 태양천정각, 위성방위각, 태양방위각과 같은 각 성분을 이용하여 Kernel-deriven 모델의 역변환을 통하여 지표 반사도를 재생산한다. 먼저 우리는 BRDF 모델을 수행하기 위해 총 31일 모델 관측 실행기간을 고려하였다. 다음 단계로 각각의 화소 및 밴드에 대해서 BRDF 모델을 통하여 분리된 각 성분들을 변조함으로써 위성 직하점 반사도 정규화가 수행되었다. 모델을 이용하여 산출된 반사도 값은 실제 위성 반사도 값과 잘 일치하였고, RMSE(Root Mean Square Error)값은 전체적으로 약 0.01(최고값=0.03)이였다. 마지막으로, 우리는 한반도 지역에 대해서 2001년 동안 총 36개로 구성된 정규화 지표반사도 값의 데이터베이스를 구축하였다.