본 연구에서는 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 자료를 활용하여 20년(2002-2021)의 중분류 토지피복별 알베도 변화를 분석하고, Visible Infrared Imaging Radiometer Suite (VIIRS)의 10년(2012-2021) 자료를 활용해 MODIS 자료와의 차이를 분석하였다. MODIS와 VIIRS의 알베도 자료는 Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF) 모델을 활용해 생산된 Sinusoidal Tile Grid 기반 500 m 공간해상도의 일단위 알베도 자료 MCD43A3와 VNP43IA3를 우리나라 범위에 대하여 구축하였다. Python 3.9 기반으로 작성된 코드를 활용하여 Reprojection을 하였으며, Resampling method는 Nearest neighbor를 적용하였다. 알베도 분석에는 단파 영역(Shortwave)의 White sky albedo와 Black sky albedo를 활용하였다. MODIS 자료를 활용한 20년의 알베도 분석 결과, 모든 토지이용에서 알베도가 상승하는 경향이 나타났다. 2000년대(2002-2011)에 비해 2010년대(2012-2021)의 평균 알베도가 산림 지역에서 0.0027의 가장 큰 상승값을 보였고, 그 다음으로 초지가 0.0024의 상승값을 보였다. VIIRS와 MODIS의 알베도를 비교한 결과, VIIRS의 알베도가 0.001에서 0.1 만큼 더 큰 것으로 나타났으며, 이는 영상의 촬영시기에 따른 지표면 반사도와 센서의 특성 차이에 의한 것으로 판단된다.
In order to clarify the influence of the change of urban surface albedo on mesoscale meteorological factors during the summertime, numerical experiments with various albedo of urban surface were carried out. Numerical model used in this study is PSU/NCAR MM5 V3.6. As a result of the numerical simulation intended of Busan assumed the increase of albedo of roofs, buildings, or roads, the increase of albedo can make decrease radiation effect of surface, so that it caused drops in ambient air temperature from $0.5^{\circ}C$ to $1^{\circ}C$ on the average, and the downtown of Busan formed along the trough presented a substantial drop in ambient air temperature about $1.5^{\circ}C$. Modeling studies suggest the increased surface albedo in urban area can reduce surface and air temperatures near the ground and affect related meteorological parameters such as winds and the depth of the mixed boundary layer.
This paper is primarily intended to present quantitative evidences for land surface albedo difference among seven metropolitan cites in South Korea. An empirical study for experimental sites was conducted to confirm how a standard MODerate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) instrument offers the viable method of measuring and comparing the regional heterogeneity of albedo among administrative districts. The metropolitan cities like Seoul located in dense building environment do result in much lower albedo than those exposed in much more sub-urban surface (e.g KwangJoo). These experimental results indicate that an urban surface such as building and road is a crucial explanatory variable for lower albedo. It is confirmed that the urban surface such as building and road could be employed as a proxy of the lower albedo burden in the metropolitan area. It is anticipated that this research output could be used as a valuable reference to confirm the potential of introducing the new concept of "administrative districts specific albedo management" to support more scientific and objective decision-making in the process of GHG (Greenhouse Gas) reduction project.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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제14권2호
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pp.193-199
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2013
This work investigates the orbital perturbations of the cubesats that lie on LEO due to Earth albedo. The motivation for this paper originated in the investigation of the orbital perturbations for closed- Earth pico-satellites due to the sunlight reflected by the Earth (the albedo). Having assumed that the Sun lies on the equator, the albedo irradiance is calculated using a numerical model in which irradiance depends on the geographical latitude, longitude and altitude of the satellite. However, in the present work the longitude dependency is disregarded. Albedo force and acceleration components are formulated using a detailed model in a geocentric equatorial system in which the Earth is an oblate spheroid. Lagrange planetary equations in its Gaussian form are used to analyze the orbital changes when $e{\neq}0$ and $i{\neq}0$. Based on the Earth's reflectivity data measured by NASA Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS project), the orbital perturbations are calculated for some cubesats. The outcome of the numerical test shows that the albedo force has a significant contribution on the orbital perturbations of the pico-satellite which can affect the satellite life time.
알베도는 지구 복사균형을 이루는 요소 중에서 지표의 에너지 균형에 직접적으로 영향을 주는 인자로 알려져 있다. 이러한 알베도 변화는 토양 수분량, 식생, 태양광의 입사 각도, 적설 등의 변화를 포함하여 지구 복사균형과 그것이 기후와 식생 변화에 미치는 영향력을 이해할 수 있는 결정적인 변수로 작용한다. 따라서 알베도 변화 모니터링은 기후 변화 예측에서 필요한 과정 중 하나이다. 본 연구에서는 동북아시아의 알베도 변화를 관측하기 위하여 2001년부터 2011년의 MODIS Albedo 16-Day 자료를 이용하였다. 연간 알베도 변화에서 식생이 활발한 토지피복의 알베도 값이 NIR 밴드에서 높은 알베도 값을 VIS 밴드에서 낮은 알베도 값을 가짐을 확인하였고, 2002년을 기준으로 고비사막 부근과 만주지역의 알베도 값이 변화를 보여 식생 변화 지역으로 사료되어 세부 연구영역으로 선정하였다. 또한 최솟값의 변화로 두 지역 모두 2010년 이후 식생이 악화됨을 감지할 수 있었다.
지표 특성 차이에 따라 외부강제력에 대한 차별적인 반응을 보이는 지표 평형온도 분포를 실험하기 위해 에너지 균형 모형(Energy Balance Model, EBM)이 사용되었다. EBM은 입사되는 복사에너지가 각 위도별로 수송되는 에너지와 방출되는 복사에너지의 합과 균형을 이루었을 때의 온도를 산출한다. 지구의 에너지 원천인 태양복사에너지를 전지구 에너지 균형에 있어 중요하게 취급하기 위하여 위도별 알베도 변화뿐만 아니라 해륙의 분포 차이에 따른 에너지 균형을 고려한 지구 평형온도 분포에 관한 실험이 수행되었으며, 입사되는 태양복사에너지량을 강제력으로 하여 위도별 알베도의 선형적인 증감, 극지역 알베도의 5%, 10%, 15% 증감에 대한 반응, 극과 중위도 지역에서의 상반된 증감에 대한 반응을 실험하였다. 그리고 얼음-알베도 피드백의 유무에 대한 실험도 수행되었다. 극지역의 알베도를 증가시키면 입사되는 태양에너지를 차단시켜 위도별 열수송을 감소시키는데 이는 극지역을 저에너지 상태로 유지시킴으로써 저위도에서부터의 에너지 수송을 강화시킨다. 이러한 수송량의 차이로 인해 중위도 지역의 온도 변화는 극지역에 비해 크게 나타난다. 육지는 해양에 비해 열용량이 작기 때문에 평형온도에 도달하는 시간이 짧으며 알베도에 따른 온도변화에 민감하여 해양과의 온도차이를 유발시킨다. 따라서 평형온도는 지표가 가지는 특성인 알베도와 열용량의 차이에 따라 다르게 나타나며 알베도가 증가함에 따라 감소하고 열용량이 작을수록 변화율이 큰 특징이 있다. 얼음-알베도 피드백은 알베도의 선형적인 증가에 따른 지구 평형온도의 감소를 가속화시키지만 국지적으로는 비선형적인 감소를 보인다.
This study is concerned with the investigation of the half-space albedo problem for "İnönü-linear-quadratic anisotropic scattering" by the usage of Modified FN method. The method is based on Case's method. Therefore, Case's eigenfunctions and its orthogonality properties are derived for anisotropic scattering of interest. Albedo values are calculated for various linear, quadratic and İnönü anisotropic scattering coefficients and tabulated in Tables.
알베도는 태양에너지의 흡수량을 결정하는 주요 기후 변수 중 하나로서, 이러한 알베도를 산출하는 것은 기후 변화 연구에 있어 중요한 과정이다. 이 때, 산출된 알베도 자료를 효율적으로 사용하기 위해서는 높은 공간해상도와 장기간의 일관성 있는 산출이 중요하게 고려된다. 따라서 본 연구에서는 Landsat 8을 기반으로 Landsat 7과의 일관성을 유지한 고해상도 지표면 광대역 알베도를 산출하였다. 먼저, Landsat 7과 Landsat 8의 채널 별 일관성을 분석한 결과, 상관계수(R)가 평균 0.96으로 높은 상관성을 보였다. 이러한 결과를 바탕으로 Landsat 7 알베도와 Landsat 8 반사도 채널 자료를 다중회귀분석에 적용하여 Landsat 8 광대역 알베도 전환 식을 도출하였다. 도출된 식을 통해 Landsat 8 지표면 광대역 알베도를 산출하고, Landsat 7 알베도 자료와 비교하여 검증하였다. 그 결과 R-square($R^2$)가 0.89, Root Mean Square Error (RMSE)가 0.003의 높은 정확도를 보였다.
In order to clarify the impacts of thermal difference in atmospheric boundary layer due to the different sophistication of building information in Busan metropolitan areas, several numerical simulations were carried out. ACM (Albedo Calculation Model) and WRF (Weather Research and Forecasting) was applied for estimating albedo and meteorological elements in urban area, respectively. In comparison with coarse aggregated and small buildings, diurnal variation of albedo is highly frequent and its total value tend to be smaller in densely aggregated and tall buildings. Estimated TKE and sensible heat flux with sophisticatedly urban building parameterization is more resonable and valid values are mainly induced by urban building sophistication. The simulation results suggest that decreased albedo and increased roughness due to skyscraper plays an important role in the result of thermal change in atmospheric boundary layer.
Albedo is one of the critical parameters for understanding global climate change and energy/water balance. In this study, we used red and NIR reflectance from Satellite Pour I'Obervation de la Terre (SPOT)/Vegetation (VGT) S1 product. The product is preprocessed for users that they are atmospherically corrected using Simple Method Atmospheric Correction (SMAC) by Vision on Technology (VITO) for calculating broadband albedo. Roujean's Bi-directional Reflectance Distribution Function (BRDF) model is a semi-empirical method used for BRDF angular integration and inversion. Each kernel of Roujean's model was multi integrated by angle components (i.e., viewing zenith, solar zenith, and relative azimuth angle). Black-sky hemispherical function is integrated by observational angle; whereas, white-sky hemispherical efficient is integrated by incident angle. Estimated spectral albedo of red ($0.61{\sim}0.68{\mu}m$, B2) and near infrared ($0.79{\sim}0.89{\mu}m$, B3) have a good agreement with MODIS albedo products.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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