• 대기
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• 제27권4호
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• pp.467-481
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• 2017

A correction method of reflectivity in partial beam blockage (PBB) area is suggested, which is based on the combination of digital terrain information and self-consistency principle between polarimetric observation. First, the reflectivity was corrected by adding the radar energy loss estimated from beam blockage simulation using digital elevation model (DEM) and beam propagation geometry in standard atmosphere. The additional energy loss by unexpected obstacles and non-standard beam propagation was estimated by using the coefficient between accumulated reflectivity ($Z_H$) and differences of differential phase shift (${\Phi}_{DP}$) along radial direction. The proposed method was applied to operational S-band dual-polarization radar at Jindo and its performance was compared with those of simulation method and self-consistency method for six rainfall cases. When the accumulated reflectivity and increment of ${\Phi}_{DP}$ along radial direction are too small, the self-consistency method has failed to correct the reflectivity while the combined method has corrected the reflectivity bias reasonably. The correction based on beam simulation showed the underestimation. For evaluation of rainfall estimation, the FBs (FRMSEs) of simulation method and self-consistency principle were -0.32 (0.59) and -0.30 (0.57), respectively. The proposed method showed the lowest FB (-0.24) and FRMSE (0.50). The FB and FMSE were improved by about 18% and by 19% in comparison to those before correction (-0.42 and 0.70). We can conclude that the proposed method can improve the accuracy of rainfall estimation in PBB area.

• 한국수자원학회논문집
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• 제42권8호
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• pp.607-617
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• 2009

레이더 빔 차폐는 송신된 레이더 빔이 지형 및 차폐물로 인해 부분 혹은 완전히 차단되는 현상으로 강수량 추정시 과소추정의 주된 원인이 된다. 본 연구에서는 레이더 누적반사도지도를 이용하여 지형에 의한 부분차폐영역의 반사도를 보정하였다. 누적반사도지도는 레이더 반사도를 누적하고, 공간적으로 균일한 레이더 반사도 장을 가정하여 작성하며, 빔 차폐를 분석하는데 유용한 자료이다. 차폐분석을 통해 차폐보정지도를 작성하고, 태풍과 장마 사례에 적용하여 차폐가 발생하지 않는 레이더 자료와의 평균분수오차를 분석하였다. 그 결과, 평균분수오차가 차폐보정 전에 20$\sim$35%로 나타났으나 차폐보정 후 7$\sim$10%로 감소하였다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.553-562
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• 2020

S 밴드, C 밴드 그리고 X 밴드 레이더는 기상 관측을 목적으로 사용되고 있다. 기상청, 환경부, 공군은 부처별 관측 목적에 따라 레이더를 운용하고 있기 때문에 설치 지점과 관측 특성이 서로 다르다. 기상 관측 관점에서는 지리산과 태백산 인근의 산악 지형을 따라 고도 1 km 이하의 저층 관측의 한계 지역이 나타난다. 소형 레이더 설치를 가정하여 저층 관측 보완을 모의하였다. 또한, 북한 지역의 위험 기상 감시를 위해 북한의 강수를 분석하고 대형 레이더 관측망을 모의하였다. 종합하여 한반도 레이더 관측망 구축안을 제시하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권10호
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• pp.867-878
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• 2014

기상레이더의 관측 특성상, 지형클러터 등의 관측영역 한계로 인한 관측공백 지역이 발생한다. 이러한 레이더 빔의 차폐는 강우량의 과소추정 원인이 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Hybrid Scan Reflectivity (HSR) 기법을 개발하고 기존 방법 결과와 비교하였다. 결과에 의하면, 기존 레이더 관측방법으로 지형에 의해 반사도 정보를 얻지 못하는 영역에 대하여 HSR 기법이 레이더 강우량을 추정할 수 있음을 확인하였다. 반사도 스캔기법과 빔차폐/비 빔차폐영역에서 모두 HSR 기법을 적용한 결과가 정확성이 가장 뛰어났다. 다음으로 각 방법별 레이더 추정 강우량을 HEC-HMS에 적용하여 홍수 유출량 추정 정확성을 평가하였다. HSR 기법에 의한 유출량은 RAR 산출 시스템과 M-P 관계식 대비 상관계수는 평균 7%와 10%, Nash-Sutcliffe Efficiency는 평균 18%와 34% 향상되었다. 따라서 정확한 홍수량 추정을 위해 수문분야에 HSR 기법에 의해 추정된 강우량을 활용할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

• 대기
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• 제24권1호
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• pp.77-87
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• 2014

The radar reflectivity is significantly affected by ground clutter, beam blockage, anomalous propagation (AP), birds, insects, chaff, etc. The quality of radar reflectivity is very important in quantitative precipitation estimation. Therefore, Weather Radar Center (WRC) of Korea Meteorological Administration (KMA) employed two quality control algorithms: 1) Open Radar Product Generator (ORPG) and 2) fuzzy quality control algorithm to improve quality of radar reflectivity. In this study, an occurrence of AP echoes and the performance of both quality control algorithms are investigated. Consequently, AP echoes frequently occur during the spring and fall seasons. Moreover, while the ORPG QC algorithm has the merit of removing non-precipitation echoes, such as AP echoes, it also removes weak rain echoes and snow echoes. In contrast, the fuzzy QC algorithm has the advantage of preserving snow echoes and weak rain echoes, but it eliminates the partial area of the contaminated echo, including the AP echoes.

• 한국지구과학회지
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• 제38권7호
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• pp.496-510
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• 2017

본 연구는 기상청의 기상레이더 관측망을 이용한 하이브리드 고도면 강우추정 기법 기반의 새로운 정량적 합성강수량 추정 방법을 제시한다. HSR기법은 지형클러터, 빔차폐, 비 기상 에코 및 밝은 띠의 영향을 받지 않는 하이브리드 고도면의 반사도를 합성하는 것이 특징이다. HSR 합성반사도는 정적 HSR (STATIC)과 단일편파레이더에 대한 퍼지로직 기법과 이중편파레이더에 대한 시선방향 질감 기반의 품질관리 절차를 사용하는 동적 HSR (DYNAMIC) 합성으로 구분된다. STATIC과 DYNAMIC은 2014년 5월부터 10월까지 10개의 강우 사례에 대해 기상청 현업용 합성강우(MOSAIC)와 비교검증 하였다. 차폐 영역에서 STATIC, DYNAMIC, MOSAIC의 상관계수는 각각 0.52, 0.78, 0.69이며 평균 상대 오차는 각각 34.08, 30.08, 40.71%로 분석되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권1호
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• pp.109-124
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• 2015

레이더 반사도를 이용한 강수추정의 개선을 위해 새로운 접근 방식인 경북대학교에서 개발한 하이브리드 고도면을 이용한 강수량 추정기법(Hybrid Surface Rainfall, KNU-HSR)을 사용하였다. KNU-HSR기법은 지형에코와 레이더 빔차폐의 영향을 받지 않는 2차원 하이브리드 고도면에서의 반사도를 이용하여 강수량을 추정한다. 본 연구에서는 정적 HSR 및 동적 HSR기법이 사용되었으며 비교 검증되었다. 정적 HSR은 빔차폐지도와 지형에코지도를 사용하며, 동적 HSR은 정적 HSR에 추가적으로 실시간 퍼지로직 품질관리를 통한 품질지수지도를 사용한다. 검증을 위해 상관계수(correlation coefficient), 총비율(total ratio), 평균편의(mean bias), 정규화된 표준편차(normalized standard deviation), 평균 상대오차(mean relative error)를 사용하였으며, 10개 강우사례의 지상우량계 강우자료를 이용하여 두 HSR의 강우추정 성능을 평가하였다. 모든 검증지수에서 동적 HSR은 반사도 보정을 하지 않은 정적 HSR에 비해 더 우수한 성능을 보였다. 동적 HSR은 레이더로부터 근거리에서는 과대추정하였으며 원거리에서는 빔 폭 확장 및 빔 고도증가로 인해 과소추정하였다. 동적 HSR의 정규화된 표준편차와 평균상대오차는 레이더로부터의 거리에 관계없이 가장 좋은 결과를 보였다. 정적 HSR은 약한 강우강도에서 상당히 과대추정하였으나 동적 HSR은 모든 강우강도에서 1.0에 총비율을 보였다. 반사도의 시스템오차 보정 후, 동적 HSR의 정규화된 표준편차와 평균상대오차는 각각 약 20%와 15%로 개선되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.164-164
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• 2016

Radar rainfall estimates have been widely used in calculating rainfall amount approximately and predicting flood risks. The radar rainfall estimates have a number of error sources such as beam blockage and ground clutter hinder their applications to hydrological flood forecasting. Moreover, it has been reported in paper that those errors are inter-correlated spatially and temporally. Therefore, in the current study, we tested influence about spatio-temporal errors in radar rainfall estimates. Spatio-temporal errors were simulated through a stochastic simulation model, called Multivariate Autoregressive (MAR). For runoff simulation, the Nam River basin in South Korea was used with the distributed rainfall-runoff model, Vflo. The results indicated that spatio-temporal dependent errors caused much higher variations in peak discharge than spatial dependent errors. To further investigate the effect of the magnitude of time correlation among radar errors, different magnitudes of temporal correlations were employed during the rainfall-runoff simulation. The results indicated that strong correlation caused a higher variation in peak discharge. This concluded that the effects on reducing temporal and spatial correlation must be taken in addition to correcting the biases in radar rainfall estimates. Acknowledgements This research was supported by a grant from a Strategic Research Project (Development of Flood Warning and Snowfall Estimation Platform Using Hydrological Radars), which was funded by the Korea Institute of Construction Technology.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.521-521
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• 2015

This study evaluated the gap filler radar as an implementation of the 1.5 km CAPPI data in Korea. The use of the 1.5 km CAPPI data was an inevitable choice, given the topography of the Korean Peninsula and the location of the radar. However, there still exists a significant portion of beam blockage, and thus there has been debate about the need to introduce the gap filler radar (or, the gap-filler). This study evaluated the possible benefits of introducing gap-fillers over the Korean Peninsula. As a first step, the error of the radar data was quantified by the G/R ratio and RMSE, and the radar data over the Korean Peninsula were evaluated. Then, the gap-fillers were located where the error was high, whose effect was then evaluated by the decrease in the G/R ratio and RMSE. The results show that the mean values of the G/R ratio and RMSE of the 1.5 m CAPPI data over the Korean Peninsula were estimated to be about 2.5 and 4.5 mm/hr, respectively. Even after the mean-field bias correction, the RMSE of the 1.5 km CAPPI data has not decreased much to be remained very high around 4.4 mm/hr. Unfortunately, the effect of the gap-filler on the 1.5 CAPPI data was also found very small, just 1 - 2%. However, the gap-filler could be beneficial, if the lowest elevation angle data were used instead of the 1.5 km CAPPI data. The effect of five gap-fillers could be up to 7% decrease in RMSE.

• 한국수자원학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.1039-1049
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• 2005

본 연구의 목적은 기상 레이더의 수문학적 활용성을 높이고자 최적의 레이더 강우를 추정하기 위해 관악산 레이더 자료를 대상으로 POD 분석기법을 활용하여 지형클러터 및 빔 차폐영역 등을 제거하고 Marshall-Palmer의 Z-R 관계식으로 레이더 강우를 추정한 결과 강우계 관측강우와 비교하여 시$\cdot$공간적으로 과소 모의하는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 강우계 관측강우와의 실시간 보정기법을 소양강 유역을 대상으로 적용한 결과 평균 G/R 값은 $0.95\~1.32$로 적정분포를 보이고 평균편차는 $9\~28\%$ 범위로 감소되어 불확실성 또한 감소하는 것으로 나타났다. 한편, 편차가 보정된 최적 레이더 추정강우로 소양강 유역평균 강우량을 산정한 결과 관측강우와 비교하여 매우 잘 일치하는 것으로 나타났다. 따라서 실시간 편차보정 기법은 수문학적 유역평균 강우량 산정시 다소 과소추정되는 레이더 강우정보를 정확하게 보정할 수 있다는 측면에서 그 적용성이 우수한 것으로 판단된다.