• 대기
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• 제34권3호
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• pp.305-317
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• 2024

The study examines the effects of parameters that define the characteristics of raindrops on the simulated precipitation during the summer season over Korea using the Weather Research and Forecasting (WRF) Double-Moment 6-class (WDM6) cloud microphysics scheme. Prescribed parameters, defining the characteristics of hydrometeors in the WDM6 scheme such as a_R, b_R, and f_R in the fall velocity (V_R) - diameter (D_R) relationship and shape parameter (𝜇_R) in the number concentration (N_R) - D_R relationship, presents different values compared to the observed data from Two-Dimensional Video Disdrometer (2DVD) at Boseong standard meteorological observatory during 2018~2019. Three experiments were designed for the heavy rainfall event on August 8, 2022 using WRF version 4.3. These include the control (CNTL) experiment with original parameters in the WDM6 scheme; the MUR experiment, adopting the 50th percentile observation value for 𝜇_R; and the MEDI experiment, which uses the same 𝜇_R as MUR, but also includes fitted values for a_R, b_R, and f_R from the 50th percentile of the observed V_R - D_R relationship. Both sensitivity experiments show improved precipitation simulation compared to the CNTL by reducing the bias and increasing the probability of detection and equitable threat scores. In these experiments, the raindrop mixing ratio increases and its number concentration decreases in the lower atmosphere. The microphysics budget analysis shows that the increase in the rain mixing ratio is due to enhanced source processes such as graupel melting, vapor condensation, and accretion between cloud water and rain. Our study also emphasizes that applying the solely observed 𝜇_R produces more positive impact in the precipitation simulation.

• 한국농림기상학회지
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• 제24권1호
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• pp.13-34
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• 2022

기상청은 농작물의 생육 및 관개를 비롯한 여러 농경활동에 미치는 토양수분의 중요성을 인식하고, 전국 11개 농업기상 관측지점에서 관측을 수행하고 있다. 그러나 이 자료가 폭넓게 활용되지 못하고 있어 우선적으로 관측자료의 신뢰도를 확보할 필요가 있다. 이 연구에서는 현업 토양수분 자료의 정확도를 검증하고, 품질 향상을 위해 적용할 보정식을 개발하는데 목표를 두었다. 먼저 관측 노장의 토양을 채취하여 토양수분함량에 영향을 미치는 용적밀도, 용적수분함량, 토성 및 보수력 등의 물리적 성질을 분석하였다. 토성은 대부분의 관측지점에서 모래가 주성분인 사양토 또는 양질사토로 분류되었으며, 1.5 g/cm³ 내외의 용적밀도를 나타냈다. 미사와 점토 함량이 상대적으로 높았던 능주와 익산 지점은 용적밀도와 보수력도 다른 곳보다 더 높게 나타난 것으로 볼 때, 토성과 용적밀도, 보수력 사이에 밀접한 연관성이 있는 것으로 판단된다. 자체 설계·제작한 '레퍼런스 토양수분 관측시스템'에 이러한 관측지 토양의 특성을 반영하여 레퍼런스 센서로 사용할 EnviroSCAN 모델의 실험실 보정이 이루어졌다. 보정 작업은 load cell에서 측정한 무게 변화로부터 계산된 토양수분함량과 보정할 센서의 측정값을 비교하는 방식으로 진행되었으며, 제조사의 default 보정식에 대해 추가 보정의 필요성은 없는 것으로 결정되었다. 보정이 완료된 레퍼런스 센서와 현업 센서의 비교 관측 실험이 11개 각 지점에서 3회 이상 실시되었다. 전반적으로 레퍼런스 센서와 현업 센서의 측정값이 변화하는 패턴은 유사하게 나타났지만, 현업 센서가 레퍼런스 센서에 비해 상대적으로 토양수분을 과소평가하는 지점이 많았다. 두 센서 간의 편차는 장기간 건조 상태가 지속될 경우 일정한 추세를 유지하지만, 강수가 빈번한 시기에는 그 양상이 복잡해지는 특징이 있다. 비교 관측 실험의 결과를 바탕으로 각 기간별로 두 센서에 의해 관측된 자료의 범위와 평균을 이용하여 지점 및 깊이별 선형보정식을 개발하였다. 이 보정식을 수원 지점에 시범적으로 적용하여 뚜렷한 개선효과를 확인하였다. 또한 연속데이터에 보정식을 적용할 수 있도록 보정식이 산출되지 않은 기간의 구체적인 보정값 산정 방법도 제시하였다. 이 연구의 결과를 종합해 보면, 모든 관측지점에 대해 1년에 2회 정도의 주기적인 보정 작업이 토양수분 관측자료의 품질 향상을 위해 필수적인 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권2호
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• pp.233-246
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• 2023

수문순환의 이해와 효율적 수자원 관리의 측면에서 토양수분의 중요성이 조명되고 있으나, 국내에는 양질의 지점 토양수분 자료의 부재로 그 활용도가 매우 낮은 실정이다. 때문에 인공위성 기반의 토양수분을 적용할 때에도, 기준자료가 되는 지상 관측자료가 없어 객관적인 평가 및 교정이 어려운 실정이다. 코즈믹 레이 중성자 탐지센서(cosmic-ray neutron probe, CRNP)를 활용한 토양수분 관측소는 위성 자료의 검보정을 위한 기준 자료 생산에서 핵심적인 역할을 수행할 수 있다. CRNP는 비침습식으로 설치가 가능하여 토양층 교란과 식생 환경의 피해를 최소화할 수 있고, 공간 대표성을 가진 중간 규모의 관측 범위를 가지고 있다는 장점이 있다. 이러한 특징은 지형이 복잡하고 식생이 우거진 지형이 많은 우리나라에서의 활용이 용이하다는 장점으로 이어진다. 따라서 본 연구는 한국형 코즈믹 레이 토양수분 관측 시스템(Korean cOsmic-ray Soil Moisture Observing System, KOSMOS) 구축의 일환으로, CRNP를 활용한 토양수분 관측소의 국내 적용성을 평가하고자 수행되었다. CRNP 관측소는 전력 및 설치 부지 확보의 용이성과 추후 타 수문기상 인자와의 효율적 활용을 고려하여, 한강홍수통제소의 홍천군 군업리 관측소에 병행 설치되었다. CRNP 토양수분 자료의 평가를 위해 12개소의 지점 토양수분 센서를 추가로 설치하였으며, 시간 안정성 분석을 통해 공간적 대표성을 평가하였다. CRNP에서 생성되는 중성자는 평균 1,087 counts per hour 정도로 설마천 관측소에 비해 낮게 나타나 홍천 관측소의 환경이 더 습윤한 환경임을 알 수 있었다. 관측된 중성자 자료의 중성자 보정과 초기교정을 통해 토양수분을 산정하였으며, 산정된 토양수분 자료는 짧은 교정 기간에도 지점 자료와의 검증에서 r=0.82로 높은 상관성을 보여주었고, root mean square error=0.02 m³/m³의 높은 정확도를 보여주었다. 추후 계절성을 반영할 수 있도록 연간 자료가 축적된 후 재교정을 수행하면 보다 높은 정확도를 보여줄 것으로 판단된다. 이러한 결과는 CRNP 토양수분 자료의 우수성을 검증한 선행연구들과 더불어, KOSMOS 구축 시 양질의 토양수분 자료를 생산할 수 있음을 시사한다.

• 한국수산과학회지
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• 제28권1호
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• pp.80-86
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• 1995

1991년 6월 7일-8일, 1992년 6월 25일-26일까지 약 2일 동안 대기중의 background 농도값을 알아보기 위하여 비오염 지역인 독도 정상에서 기상요소와 함께 가스 성분 $(SO_2,\;CO,\;NO_2,\;O_3)$ 및 입자성분을 채취하여 이를 분석하고, 또한 에어로졸의 형상과 성분 분석을 실시한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) 독도의 기상상태는 대체적으로 습도가 높은 해안지방의 특성을 가졌으며, 독도 정상 (해발 98m)에서의 대기 중의 시료 채취 결과, 가스상 물질인 $SO_2,\;CO,\;NO_2$ 및 $O_3$의 평균 농도 값은 대기 환경기준치에 크게 미달되는 2.3ppb, 5.57ppm, 6ppb 및 7ppb로써 상당히 좋은 대기질로 판단된다. 2) 부유입자상 물질의 농도 값은 $153{\mu}g/m^3$으로써 년평균값의 환경기준치보다 약간 상회하였지만 그 성분 분석결과, 대부분 입경이 크고 ($1{\mu}m$이상) Na, Cl과 같은 해염성분이 우세하였다. 따라서 대기 입자상 물질의 환경기준치 설정시 그 성분분석도 함께 고려되어야만 할 것으로 사료된다. 3) 독도는 해양에서의 대기질 평가를 위한 지점으로써 뿐만 아니라 기상학적 관측 자료를 얻기 위한 주요한 고정 관측점으로써도 이용될 수 있을 것으로 사료된다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권4호
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• pp.275-284
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• 2007

GPS 신호로부터 획득한 가강수량 정보를 실제 수치예보에 활용하기 위해서는 1시간 이내 대기시간, 3mm 이내 수준의 정확도를 갖는 결과가 연속적으로 산출되어야 한다. 최근까지 국내에서는 IGS(International GNSS Service) 최종궤도력(final ephemeris)과 하루단위 GPS 자료를 처리하여 기존의 기상관측장비 측정결과와 비교 검증하는 연구가 주로 수행되어왔다. 최종궤도력을 사용할 경우 GPS 관측 후 3주 이후 이용 가능하며 하루 단위로 결과가 생성되므로 준 실시간 자료처리에는 부적합하다. 이 논문은 수치예보모델 자료동화가 가능하도록 1시간 이내 3mm 이내 수준 정밀도의 GPS 가강수량 결과를 산출할 수 있는 기술을 개발하는데 초점을 맞추고 있다. 이를 위해 IGS 초신속궤도력(ultra-rapid ephemeris)과 Sliding Window 기법을 이용하여 준 실시간 GPS 자료처리 전략을 수립하고 결과를 검증하였다. 사계절을 대표해서 2006년 1월, 4월, 7월, 10월의 1일부터 10일까지의 자료를 처리하였으며, GPS 상시관측과 라디오존데 관측이 동시에 이루어지는 속초의 결과를 비교하였다. 비교결과 평균바이어스는 0.8mm, 표준편차는 1.7mm로 자료동화에 필요한 정확도인 3mm 수준의 이내의 결과와 평균 자료처리시간이 3분 43초로서 이 연구에서 수립한 준 실시간 GPS 자료처리전략의 타당성을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권2_1호
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• pp.249-265
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• 2018

기상청은 2007년 이후로 9개의 지점에서 연직바람관측장비를 운영해오고 있다. 그 중에서 북강릉은 레윈존데와 연직바람관측장비가 동시에 관측이 수행되는 유일한 지점이다. 이 연구에서는 북강릉 지점의 연직바람관측장비 자료와 레윈존데의 바람 자료를 비교하였다. 여름철 일시적으로 관측된 레윈존데 자료를 이용한 다른 대부분의 연구들과 다르게, 이 연구에서는 약 1년 동안의 자료를 이용하여 정확도 검증을 수행하였다. 북강릉의 월별 평균 최고관측고도는 여름에 높고(7월에 4,310 m), 겨울에 낮은(12월에 2,130 m) 뚜렷한 계절 변화가 나타났다. 월평균 최고관측고도 이상 고도에서의 연직 관측률은 약 50% 이하로 낮았다. 두 자료의 비교 결과를 살펴보면, 동서 성분 풍속과 남북 성분 풍속의 Bias 절대값과 RMSE는 대부분 각각 1 m/s 이하, 2 m/s 이하로 나타났다. 그에 비해 겨울철에서는 동서 및 남북 성분 풍속의 RMSE가 2~3 m/s로 다른 계절보다 조금 더 높았다. 그러나 특정 월과 고도에서는 큰 오차가 나타났다. 이러한 오차는 1월부터 5월에 3,500~4,000 m에서 연직바람관측장비에서 관측되는 약한 바람(1 m/s 이하)과 4월에 1,500~2,500 m에서 바람의 급격한 변화와 연관되는 것으로 보여진다. 강설 사례에서의 오차는 겨울철 전체의 오차보다 작았으며, 강한 강수 사례에 대한 오차는 4 km 이상의 고도에서 3~4 m/s로 증가하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제41권4호
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• pp.379-394
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• 2008

최근 수공시설물의 설계규모를 넘어서는 극한 강우사상이 발생하여 홍수방어를 위하여 구축된 수리구조물이 파괴 되는 등 많은 홍수피해가 발생하고 있다. 따라서 극한 강우사상의 시공간적 발생 특성을 파악하고 미래의 기후변화하에서 극한강우사상이 어떻게 변화하고 설계수명기간(Design period)동안 분포 특성이 어떻게 변화할지를 이해하는 것은 매우 중요하다. 이에 본 논문에서는 미래의 기후변화가 극한 강우에 어떠한 영향을 미치는지를 평가하기 위해 기후변화 시나리오를 이용하여 미래의 극한강우의 특성 분석과 I-D-F 분석을 실시하였다. 본 연구에서는 SRES B2 온난화가스 시나리오와 YONU CGCM 를 이용하여 2030s(2031-2050)를 모의하였으며 통계학적 축소기법을 적용하여 우리나라에 위치한 기상청 산하 관측소별로 일 기상자료를 구축하였다. 또한, 이를 과거 관측 자료와 비교하여 Quantile Mapping 방법으로 편이보정을 실시하였고, 구형펄스(Modified Bartlett Lewis Rectangular Pulse, MBLRP) 모형(Onof과 Wheater, 1993; Onof 2000)과 분해기법(adjust method)을 적용하여 일 강우 시계열자료를 시 강우 시계열 자료로 변환하였으며 지속기간별 빈도별 강우량을 산정하여 I-D-F 곡선을 작성하였다. 본 논문에서는 66개 관측소 중에서 서울, 대구, 전주, 광주 지점의 결과만을 수록하였으며 그 결과 거의 모든 지점에서 현재와 비교하였을 때 지속기간이 길어질수록 강우강도가 증가함을 확인할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권3호
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• pp.263-272
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• 2018

수공구조물 설계시 실측 유량의 자료 부족으로 홍수량의 빈도해석 결과보다는 강우자료를 수집하여 강우-유출 관계에 따라 산정된 설계강우량을 이용하여 특정 빈도에 해당하는 설계 홍수량을 사용하는 것이 일반적이다. 과거에는 첨두유량 산정을 위하여 합리식과 같은 경험식을 이용하였으나 지속기간이 장기화됨에 따라 실제 사상과는 다른 유출양상이 나타나게 되므로 확률강우량 시간분포의 정확성이 중요하게 되었다. 현재 실무에서는 설계강우량의 시간분포 방법으로 Huff의 4분위 방법 중 3분위를 사용하고 있으며 분위별 곡선에 대한 회귀식은 지속기간 전반에 걸쳐 정확도가 높은 이유로 6차식을 적용하고 있다. 그러나 통계 모델링에서는 간결함의 원리에 따라 회귀식이 간결할 필요가 있으며, 통계적 유의수준에 기초하여 회귀계수를 결정할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 기상청 관할 69개 강우관측지점을 대상으로 설계강우량의 시간분포 방법으로 사용되고 있는 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식에 대한 유의성 검정을 실시하였다. 기상청 관할 69개 강우관측지점의 Huff 4분위 방법의 시간분포 회귀식의 유의성 검정결과 대부분의 지점에서 4차식까지 회귀계수가 유의한 것으로 나타나 통계학적으로 Huff의 4분위 방법의 시간분포 회귀식은 4차까지만 고려하여도 무방한 것으로 분석되었다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.209-216
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• 2018

고해상도 위성영상은 기상관측, 지형관측, 원격탐사, 군사시설감시, 문화재보호 등 많은 분야에서 이용된다. 위성영상은 동일한 위성영상 시스템에서 획득한 영상이라 할지라도 하드웨어(광학장치, 위성의 운용고도, 영상 센서 등)의 조건에 따라서 해상도가 저하된 영상들이 발생한다. 따라서 위성이 발사된 이후에는 이러한 해상도가 저하된 영상들의 해상도 향상을 위해서 영상시스템의 하드웨어를 변경하는 것은 불가능하므로 위성영상 자체를 이용하여 해상도를 향상시키는 방법이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 저해상도 위성영상을 이용하여 해상도를 향상시키는 방법으로 SR(Super Resolution) 알고리즘을 사용하였다. SR 알고리즘은 다수의 저해상도 영상들의 정합을 통해 영상의 해상도를 향상시키는 알고리즘이다. 하지만 위성영상에서는 동일 지역에 대한 여러 장의 영상을 획득하기 어렵다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해 특징점 자동추출과 투영 변환(Projection Transform)을 적용 후 영상에 대한 기하학적 변화를 보정하여 SR 알고리즘을 수행하였다. 그 결과 수동으로 특징점을 구한 SR 결과와 같이 에지 부분이 뚜렷하게 나타나는 것을 확인 할 수 있다.

• 대기
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• 제20권3호
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• pp.247-260
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• 2010

A recent dramatic increase of natural hazards in the Korean peninsular (KP) due to typhoons have raised necessities for the accurate typhoon prediction. Ieodo ocean research station (IORS) has been constructed in June 2003 at the open ocean where typhoons pass frequently, aiming to observe typhoons before the landfall to the KP and hence to improve the prediction skill. This paper investigates the importance of measurements at the IORS in the typhoon research and forecast. Analysis of the best track data in the N. W. Pacific shows that about one typhoon passes over the IORS per year on the average and 54% of the KP-landfall typhoons during 59 years (1950-2008) passed by the IORS within the range of the 150-km radius. The data observed during the event of typhoons reveals that the IORS can provide useful information for the typhoon prediction prior to the landfall (mainland: before 8-10 hrs, Jeju Island: before 4-6 hrs), which may contribute to improving the typhoon prediction skill and conducting the disaster prevention during the landfall. Since 2003, nine typhoons have influenced the IORS by strong winds above 17m/s. Among them, the typhoon Maemi (0314) was the strongest and brought the largest damages in Korea. The various oceanic and atmospheric observation data at the IORS suggest that the Maemi (0314) has kept the strong intensity until the landfall as passing over warm ocean currents, while the Ewiniar (0603) has weakened rapidly as passing over the Yellow Sea Bottom Cold Water (YSBCW), mainly due to the storm's self-induced surface cooling. It is revealed that the IORS is located in the best place for monitering the patterns of the warm currents and the YSBCW which varies in time and space.