Extraction of ocean surface current velocity offers important physical oceanographic parameters especially on understanding ocean environment. Although Remote Sensing techniques were highly developed, the investigation of ocean surface current using Synthetic Aperture Radar (SAR) is not an easy task. This paper presents the results of ocean surface current observation using Doppler Centroid of ERS-1 SAR data obtained off the coast of Korea peninsula. We employed the concept, in which Doppler frequency shift and the ocean surface current are closely related, to evaluate ocean surface current. Moving targets cause Doppler frequency shift of the back scattered radar waves of SAR, thus the line-of-sight velocity component of the scatters can be evaluated. The Doppler frequency shift can be measured by estimating the difference between Doppler Centroid of raw SAR data and reference Doppler Centroid. Theoretically, the Doppler Centroid is zero; however, squinted antenna which is affected by several physical factors causes Doppler Centroid to be nonzero. The reference Doppler Centroid can be obtained from measurements of sensor trajectory, attitude and Earth model. The estimated Doppler Centroid was compensated by considering the accurate attitude estimation of ERS-1 SAR. We could verify the correspondence between the estimated ocean surface current and observed in-situ data in the error bound.
Ittaka Aldini;Adhistya E. Permanasari;Risanuri Hidayat;Andri Ramdhan
Ocean Systems Engineering
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제14권1호
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pp.85-99
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2024
Ocean surface currents have an essential role in the Earth's climate system and significantly impact the marine ecosystem, weather patterns, and human activities. However, predicting ocean surface currents remains challenging due to the complexity and variability of the oceanic processes involved. This review article provides an overview of the current research status, challenges, and opportunities in the prediction of ocean surface currents. We discuss the various observational and modelling approaches used to study ocean surface currents, including satellite remote sensing, in situ measurements, and numerical models. We also highlight the major challenges facing the prediction of ocean surface currents, such as data assimilation, model-observation integration, and the representation of sub-grid scale processes. In this article, we suggest that future research should focus on developing advanced modeling techniques, such as machine learning, and the integration of multiple observational platforms to improve the accuracy and skill of ocean surface current predictions. We also emphasize the need to address the limitations of observing instruments, such as delays in receiving data, versioning errors, missing data, and undocumented data processing techniques. Improving data availability and quality will be essential for enhancing the accuracy of predictions. The future research should focus on developing methods for effective bias correction, a series of data preprocessing procedures, and utilizing combined models and xAI models to incorporate data from various sources. Advancements in predicting ocean surface currents will benefit various applications such as maritime operations, climate studies, and ecosystem management.
대한원격탐사학회 2006년도 Proceedings of ISRS 2006 PORSEC Volume II
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pp.816-819
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2006
One of the most difficult parameters to measure in the sea is current speed and direction. Recently, efforts are being made to estimate the ocean current vectors by utilizing sequential satellite imageries. In this study, we attempted to estimated sea surface current vector (sscv) by using satellite ocean color imageries of SeaWifs around the Korean Peninsula. This ocean color image data has 1-day sampling interval and spatial resolution of 1x1 km. Maximum cross-correlation method is employed which is aimed to detect similar patterns between sequential images. The estimated current vectors are compared to the surface geostrophic current vectors obtained from altimeter of sea level height data. In utilizing the color imagery data, some limitations and drawbacks exist so that in warm water region where phytoplankton concentration is relatively lower than in cold water region, estimation of sscv is poor and unreliable. On the other hand, two current vector fields agree reasonably well in the Korean South Sea region where high concentration of chlorophyll-a and weak tide is observed. In the future, with ocean color images of shorter sampling interval by COMS satellite, the algorithm and methodology developed in the study would be useful in providing the information for the ocean current around Korean Peninsula.
In the present study, we assess the GloSea5 (Global Seasonal Forecasting System version 5) near-surface ocean current forecasts using globally observed surface drifter dataset. Annual mean surface current fields at 0-day forecast lead time are quite consistent with drifter-derived velocity fields, and low values of root mean square (RMS) errors distributes in global oceans, except for regions of high variability, such as the Antarctic Circumpolar Current, Kuroshio, and Gulf Stream. Moreover a comparison with the global high-resolution forecasting system, HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model), signifies that GloSea5 performs well in terms of short-range surface-current forecasts. Predictions from 0-day to 4-week lead time are also validated for the global ocean and regions covering the main ocean basins. In general, the Indian Ocean and tropical regions yield relatively high RMS errors against all forecast lead times, whilst the Pacific and Atlantic Oceans show low values. RMS errors against forecast lead time ranging from 0-day to 4-week reveal the largest increase rate between 0-day and 1-week lead time in all regions. Correlation against forecast lead time also reveals similar results. In addition, a strong westward bias of about $0.2m\;s^{-1}$ is found along the Equator in the western Pacific on the initial forecast day, and it extends toward the Equator of the eastern Pacific as the lead time increases.
대한원격탐사학회 2002년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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pp.429-434
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2002
The Synthetic Aperture Radar (SAR) data are considered to contain the greatest amount of information among various microwave techniques developed for measuring ocean variables from aircraft or satellites. They have the potential of measuring wavelength, wave direction and wave height of the ocean waves. But, it is difficult to retrieve significant ocean wave heights and surface current from conventional SAR data, since the imaging mechanism of ocean waves by a SAR is determined by the three basic modulation processes arise through the tilt modulation, hydrodynamic modulation and velocity bunching which are poorly known functions. Along-Track Interferometric (ATI) SAR systems can directly detect the Doppler shift associated with each pixel of a SAR image and have been used to estimate wave fields and surface currents. However, the Doppler shift is not simply proportional to the component of the mean surface current. It includes also contributions associated with the phase velocity of the Brags waves and orbital motions of all ocean waves that are longer than Brags waves. In this paper, we have developed a new method for extracting the surface current vector using multiple-frequency (L- & C-band) ATI SAR data, and have generated surface wave height information.
This paper presents the results of the ocean surface current velocity estimation using 6 Radarsat-1 SAR images acquired in west coastal area near Incheon. We extracted the surface velocity from SAR images based on the Doppler shift approach in which the azimuth frequency shift is related to the motion of surface target in the radar direction. The Doppler shift was measured by the difference between the Doppler centroid estimated in the range-compressed, azimuth-frequency domain and the nominal Doppler centroid used during the SAR focusing process. The extracted SAR current velocities were statistically compared with the current velocities from the high frequency(HF) radar in terms of averages, standard deviations, and root mean square errors. The problem of the unreliable nominal Doppler centroid for the estimation of the SAR current velocity was corrected by subtracting the difference of averages between SAR and HF-radar current velocities from the SAR current velocity. The corrected SAR current velocity inherits the average of HF-radar data while maintaining high-resolution nature of the original SAR data.
Ocean surface current data in Korea was collected using sets of High-Frequency Ocean Surface Radars (HFOSRs) with 25 radial sites in the frequency range of 5~43 MHz. Site selection and the correct installation of HFOSR are very important considerations in order to secure continuous and reliable results. The installation procedures of HFOSR are summarized as follows: 1. Survey area selection; 2. Investigation of ambient radio waves and installation environment; 3. Domestic license of radio station; 4. Installation of antenna and housing of electrical and communication devices. The current work describes the entire processes of HFOSR installation within Korea.
본 눈문은 X-밴드 레이더 이미지를 이용한 표층해류 계측 비교 결과를 분석한다. 속초해수욕장에 설치된 선박용 X-밴드 레이더를 이용해 2022년 2월 기간 동안 표층해류 계측을 진행하였다. 국립해양조사원 해양 관측 부이의 자료를 기준으로 하여 계측 데이터 비교 및 분석을 통해 표층해류(유속) 계측 정확도를 입증했다.
To understand the oceanographic characteristics of Hupo coastal waters as regards the East Korean Warm Current and the North Korean Cold Current, current direction and velocity were investigated by deploying a current meter in Hupo coastal waters during the summer and fall of 2007. Wind data were obtained from the homepage of the Korea Meteorological Administration. Water temperature was measured using a temperature meter attached to the current meter and a mini log. During summer, a south wind prevailed, while during the fall the wind blew from the north. Cold surface waters occurred on a large scale in summer, while in the fall, warm bottom water occurred frequently. After mid-November, when the surface water was cooler than $15^{\circ}C$, there was no difference in water temperature between the surface and bottom layers.
To ensure the international competitiveness of the domestic offshore plant industry, a consensus has been formed regarding the requirement for large offshore basins for performing offshore plant performance verification. Accordingly, the Korea Research Institute of Ships & Ocean Engineering has built the world's largest deep ocean engineering basin (DOEB). The purpose of this study is to evaluate the characteristics of velocity distribution under various conditions of the DOEB. An independent measuring jig is designed and manufactured to measure the current velocities of many locations within a short time. The measurement jig is a 15-m-high triangular-truss structure, and the measurement sensors can move 15 m vertically through an electric motor-wire device. The current speed is measured under various impeller revolutions per minute and locations of the DOEB using the jig. The spatial distribution characteristics of the current velocity in the DOEB and the performance of the current generator are analyzed. The maximum speed is 0.56 m/s in the center of the DOEB water surface, thereby confirming sufficient current velocity distribution uniformity for model testing.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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