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Spatial Gap-Filling of Hourly AOD Data from Himawari-8 Satellite Using DCT (Discrete Cosine Transform) and FMM (Fast Marching Method)

  • Youn, Youjeong;Kim, Seoyeon;Jeong, Yemin;Cho, Subin;Kang, Jonggu;Kim, Geunah;Lee, Yangwon
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제37권4호
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    • pp.777-788
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    • 2021
  • Since aerosol has a relatively short duration and significant spatial variation, satellite observations become more important for the spatially and temporally continuous quantification of aerosol. However, optical remote sensing has the disadvantage that it cannot detect AOD (Aerosol Optical Depth) for the regions covered by clouds or the regions with extremely high concentrations. Such missing values can increase the data uncertainty in the analyses of the Earth's environment. This paper presents a spatial gap-filling framework using a univariate statistical method such as DCT-PLS (Discrete Cosine Transform-based Penalized Least Square Regression) and FMM (Fast Matching Method) inpainting. We conducted a feasibility test for the hourly AOD product from AHI (Advanced Himawari Imager) between January 1 and December 31, 2019, and compared the accuracy statistics of the two spatial gap-filling methods. When the null-pixel area is not very large (null-pixel ratio < 0.6), the validation statistics of DCT-PLS and FMM techniques showed high accuracy of CC=0.988 (MAE=0.020) and CC=0.980 (MAE=0.028), respectively. Together with the AI-based gap-filling method using extra explanatory variables, the DCT-PLS and FMM techniques can be tested for the low-resolution images from the AMI (Advanced Meteorological Imager) of GK2A (Geostationary Korea Multi-purpose Satellite 2A), GEMS (Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) and GOCI2 (Geostationary Ocean Color Imager) of GK2B (Geostationary Korea Multi-purpose Satellite 2B) and the high-resolution images from the CAS500 (Compact Advanced Satellite) series soon.

지형적 특성을 고려한 강릉지역 태풍 루사의 수분최대화비 산정 (Estimation of moisture maximizing rate considering an orographic property : Typhoon Rusa case in Gangneung region)

  • 김문현;이혜란;임은순;권원태
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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    • pp.1483-1487
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    • 2006
  • 본 연구에서는 2002년 태풍 루사(RUSA) 기간에 대한 강릉지역의 수분최대화비를 그 지역의 지형적인 특성을 고려하여 산정하였다. 수분최대화비는 최대가능강수(Probable Maximum Precipitation, 이하 PMP)를 추정하는데 가장 중요한 요소로써 최대 12시간 지속 1000 hPa 이슬점과 대표 12시간 지속 1000 hPa 이슬점에 따른 가강수량의 비로 계산된다. 각각의 이슬점을 결정하는 방법으로, 대표 12시간 지속 이슬점은 수분 유입지역을 파악함으로써 계산되는데, 이 유입지역은 지상일기도, 지표 풍향, 850 hPa 수분속, 유선장등을 고려하여 선정되었다. 또한 최대 12시간 지속 이슬점은 과거 42년간(1961년${\sim}$2002년)의 강릉지역 이슬점 온도 자료를 통해 방재연구소에서 제공하는 FARD2002 통계프로그램을 이용하여 구하였다. 이 프로그램에서 확률분포형으로는 Extreme TypeⅠ(Gumbel distribution)을 선정하였고 매개변수 추정방법으로 모멘트법을 사용하여 유의수준 10%에서 재현기간 50년 빈도 분석을 통해 이슬점 온도를 구하였다. 본 연구에서는 이와 같은 과정을 통해 재 추정된 수분최대화비와 기존에 제시된 호우전이비 및 DAD(Depth-Area-Duration) 분석결과를 이용하여 강릉호우의 소유역$(3.76km^2)$에 대한 PMP를 산정하고 기존 결과와의 차이점을 제시하였다.

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하천 홍수범람모의를 위한 불확실도 해석기법의 적용 (Application of Uncertainty Method fer Analyzing Flood Inundation in a River)

  • 김종해;한건연;서규우
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제36권4호
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    • pp.661-671
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    • 2003
  • 본 연구는 홍수위 계산에 있어서 도입되는 불확식성의 원인을 분석하고 정량화하여 확률론적 홍수위 계산을 실시함으로서 제방원류에 대한 제내지의 범람특성을 해석할 수 있는 모형을 개발하였다. 이를 위해서 홍수위에 영향을 미치는 각종 영향인자를 통계학적으로 분석하였고, 이들 인자를 부등류와 부정류 해석과정에 Monte Carlo 모의를 도입함으로써 홍수위에 미치는 영향을 정량화하였다. 개발된 모형의 검증을 위해 낙동강 유역의 현풍∼적포교구간에 적용하였다. 제내지로의 범람양상과 역류양상을 합리적으로 모의하였고 질량보존도 잘 모의하고 있는 것으로 나타났다. 또한 제내지 침수양상 모의시 붕괴폭, 붕괴시간 등의 불확실도를 고려하여 침수수심 및 침수면적을 산정하였다.

격자기반의 호우탐색기법을 이용한 유역기반의 DAD 분석 (Basin-scale DAD Analysis using Grid-based Rain Search Method)

  • 김영규;유완식;김연수;정안철;정관수
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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    • pp.236-236
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    • 2017
  • 본 연구에서는 강우의 시공간성을 파악할 수 있는 격자기반의 Average-point Tracking 프로그램을 이용하여 호우의 DAD(Depth-Area-Duration)를 분석하였다. IPCC 5차보고서에 따르면 1950년 이래로 다수의 극한 기상 및 기후 변화가 관측되었다. 그 중 일부는 인간의 활동과 관련된 것으로 많은 지역에서의 극한 호우 현상의 증가가 손꼽힌다. 이러한 극한 호우 현상 증가와 일부 저수지의 유출 증가 경향은 지역적 규모에서 홍수의 위험이 더 커졌음을 의미한다(Kim et al., 2016). 최근 이상기후 현상의 증가에 따른 강우양상의 변화로 게릴라성 집중 호우와 태풍의 빈도가 증가하고 있지만, 우리나라의 호우의 특성은 방위 및 진행방향에 따른 해석이 매우 복잡하여 강우를 정형화하기에 어려운 특징을 보인다. 또한 지속시간이 긴 호우의 경우에는 호우의 범위가 한반도 전체가 되는 특성 때문에 강우의 시 공간성과 관련된 관측 자료는 부족하며, 이러한 특성을 고려한 연구 또한 미진한 실정이다. 만약, 태풍과 같이 호우이동이 뚜렷한 경우, 기존의 적용되고 있는 유역중심의 DAD 분석 방법으로는 DAD 관계를 명확히 표현하기 어려우며 유역면적이 증가할수록 유역의 면적평균강우량의 오차도 증가하기 때문에 DAD 분석의 정확도는 낮아지게 된다. 따라서 본 연구에서는 호우의 형태와 이동을 고려하기 위해 시간에 따른 호우를 격자로 나누어 격자를 증가시키면서 면적평균최대강우량을 산정할 수 있는 Average-point Tracking 방법을 이용하여 DAD 분석을 실시하였다.

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Initiatives in Expanding Horizons of Nuclear Science in Secondary Education: The Critical Support of the IAEA Technical Cooperation Programme

  • Sabharwal, Sunil;Gerardo-Abaya, Jane
    • Journal of Radiation Protection and Research
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    • 제44권3호
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    • pp.90-96
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    • 2019
  • The contributions of nuclear science and technology in enhancing prosperity and quality of life all over the world and its potential to achieve many important Sustainable Developments Goals (SDGs) of the United Nations are well recognized. It also is now recognized that with fewer students getting attracted to Science, Technology, Engineering and Mathematics (STEM) in general and nuclear science and technology (NST) in particular; hence, there is a vital need to reach out to young students to provide the crucial human resources needed for these endeavours to continue in this highly specialized area. The success of a recently completed IAEA project related to introducing NST during 2012-2016 in secondary schools in the Asia-Pacific region countries encouraged the formulation of a new IAEA TC project RAS0079 entitled "Educating Secondary Students and Science Teachers on Nuclear Science and Technology" for 2018-2021, focusing on enhancing existing educational approaches through training and development opportunities both for teachers and students. The project aims at reaching a million students during the project duration while keeping the depth of learning between teacher and student. The strategy of executing the project, implementation status and its impact so far is presented in this paper.

Radiological Safety Assessment for a Near-Surface Disposal Facility Using RESRAD-ONSITE Code

  • Jang, Jiseon;Kim, Tae-Man;Cho, Chun-Hyung;Lee, Dae Sung
    • 방사성폐기물학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.123-132
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    • 2021
  • Radiological impact analyses were carried out for a near-surface radioactive waste repository at Gyeongju in South Korea. The RESRAD-ONSITE code was applied for the estimation of maximum exposure doses by considering various exposure pathways based on a land area of 2,500 ㎡ with a 0.15 m thick contamination zone. Typical influencing input parameters such as shield depth, shield materials' density, and shield erosion rate were examined for a sensitivity analysis. Then both residential farmer and industrial worker scenarios were used for the estimation of maximum exposure doses depending on exposure duration. The radiation dose evaluation results showed that 60Co, 137Cs, and 63Ni were major contributors to the total exposure dose compared with other radionuclides. Furthermore, the total exposure dose from ingestion (plant, meat, and milk) of the contaminated plants was more significant than those assessed for inhalation, with maximum values of 5.5×10-4 mSv·yr-1 for the plant ingestion. Thus the results of this study can be applied for determining near-surface radioactive waste repository conditions and providing quantitative analysis methods using RESRAD-ONSITE code for the safety assessment of disposing radioactive materials including decommissioning wastes to protect human health and the environment.

산악에서 돌발홍수예측을 위한 지리정보시스템의 적용 (Real-Time Flash Flood Evaluation by GIS Module at Mountainous Area)

  • 남광우;최현
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.317-327
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    • 2005
  • 홍수는 자연재해 중 가장 일반적이며 빈번하게 발생한다. 일반적으로 홍수는 수일간에 걸친 강우에 의하여 발생하지만 집중호우에 의한 돌발홍수는 단 시간에 발생하는 특징이 있다. 본 논문은 지리정보시스템으로 지형자료를 취득한 후 지형기후학적 순간단위유량도로 산악에서 돌발홍수예측을 위한 지리정보시스템의 적용에 관한 연구이다. 본 연구에서의 돌발홍수 발생 범위는 수심이 0.5m, 0.7m, 1.0m 로 설정하였다. 또한, 지속시간별-강우량별 홍수량 조견표를 작성하여 홍수대피 기준을 제안하였다. 본 연구는 기존의 획일된 경보 발령시스템에 비하여 유역에 적합한 기준을 제시하여 지형정보를 고려한 경보발령시스템에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

Designing dam operations for better aquatic species' habitat and economic outcomes in a regulated river

  • Kang, Hyeongsik;Choi, Byungwoong
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제52권spc2호
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    • pp.823-833
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    • 2019
  • This study presents the impact of natural flow patterns on downstream fish habitat and economic outcomes in the Dal Stream, Korea. The study reach is 3.35 km long, located downstream form the Goesan Dam. To assess such impact, this study performed physical habitat simulations. The River2D model was used for the computation of the flow and the HSI model for the habitat simulation. Two physical habitat variables, flow depth and velocity, were used. The Zacco platypus, Zacco temminckii, Coreoleuciscus splendidus, and Opsariichthys bidens were selected as the target species in the study area. Using the building block approach (BBA), the scenarios for the hydropeaking mitigation were presented. Scenario 1 and scenario 2 were proposed by using the magnitude - duration concept and averaged the hydrologic data over the each month, respectively. Simulation results indicated that the scenarios effects significantly increased by about 18.6% for the weighted usable area (WUA). In addition, hydroelectric power benefits with both scenarios were investigated. It was revealed that the change of storing and releasing water decreased by about 27% for hydroelectric power benefits. In order to increase economic benefits, the scenario was modified with the discharges corresponding to the hydropeaking condition except the flood season. As a result, the hydroelectric power benefits were almost the same, however the aquatic habitat for the target species increased by about 5%. The change of dam re-operations through natural flow patterns provides an opportunity to minimize environmental and economic benefits in order to balance water management.

시설재배지의 재배방법 및 입지적 조건이 지하수 NO3-N 함량에 미치는 영향 (Effects of Farming Practice and NO3-N Contents of Groundwater with Different locations under Intensive Greenhouse Area)

  • 고지연;이재생;김민태;김춘송;강위금;강항원
    • 한국환경농학회지
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    • 제24권3호
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    • pp.261-269
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    • 2005
  • 농업활동 및 지하수의 입지적 조건이 시설재배지 지하수의 $NO_3-N$함량에 미치는 영향을 알아보고자 영남지역 10개 시군의 주요 시설재배단지에서 지하수 1370 지점의 $NO_3-N$ 함량을 조사하고, 재배조건으로서 시설재배지의 경작년수, 퇴비시용량, 제염방법 및 입지적 조건으로서 지하수깊이, 점토함량, 배수등급 등을 조사하였다. 조사된 지점 중 천층지하수의 19.7%, 암반지하수의 1.3%가 우리나라 음용수 수질기준인 $10mg/{\ell}$를 초과하였고, 농업용수 수질기준인 $20mg/{\ell}$를 초과하는 지점은 천층수 6.3%, 암반수 0.4%로 나타났다. 지하수 $NO_3-N$함량과 가장 상관이 높은 것은 점토함량 및 지하수깊이로 1% 수준에서 유의성이 인정되었다(점토함량 $r=-0.241^{**}$, 지하수깊이 $r=-0.228^{**}$). 재배조건에 따라서는 경작년수와 5% 수준에서 유의성이 인정되었으나(경작년수 $r=0.104^*$), 퇴비시용량 등과는 상관관계가 인정되지 않아 재배조건과 같은 농업활동보다는 토성과 깊이 등의 입지적 조건이 지하수 $NO_3-N$함량에 더 영향을 미치는 것으로 나타났다. 또한 천층수의 $NO_3-N$과 암반수의 $NO_3-N$ 함량 사이의 상관을 조사한 결과 양자 사이에는 고도의 정(正)의 상관$(r=0.532^{**})$이 인정되어 천층수의 수질이 암반수 $NO_3-N$함량에 영향을 미침을 알 수 있었다.

폭풍해일과 강우에 의한 해안 도시 범람 수치모의 (Numerical Simulation of Coastal Urban Inundation due to Storm Surge and Rainfall)

  • 김건형;표창규;윤성범
    • 한국해안·해양공학회논문집
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    • 제26권6호
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    • pp.388-396
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    • 2014
  • 본 연구에서는 태풍 매미에 의해 큰 피해를 입은 마산지역을 대상으로 폭풍해일과 강우에 의한 범람 수치모의를 수행하였다. 이를 위해 폭풍해일-강우-우수관망 결합 수치모형을 사용하였다. 그 결과, 기존의 폭풍해일만을 이용하였을 경우보다 강우와 우수관망 수치모형을 고려하였을 때의 침수면적 및 침수고가 크게 증가한 것을 확인하였다. 또한 마산시에서 추진 중인 방재언덕을 설치하였을 때의 침수범람결과를 추가적으로 수치모의 하여 방재언덕의 실효성을 검토하였다. 그 결과 방재언덕의 영향으로 폭풍해일에 의한 최대 침수심은 저감되었으나, 우수가지상부에서 바다로 원활하게 배수되지 못해 침수지속기간이 증가하는 것을 확인하였다.