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문제 정의
- 본 연구에서는 0SMI 자료를 활용하여 황사를 탐지할 수 있는지를 알아보기 위하여 다른 위성 자료들과의 비교분석을 통한 조사를 실시하였다. 또한 실제 황사 발생시의 화상 비교를 통해 그 활 용성을 살펴보았다.
제안 방법
- KOMPSAT-1 호의 OSMI 자료를 이용하여 황사를 탐지하기 위해서 대기복사모델을 이용하였 고, 황사탐지를 위한 0SMI의 특성을 파악하기 위하여 2001년 4월 13일 0SMI와 SeaWiFS 자료를 이용하여 공간적인 분광분석과 채널별 스펙트럼 분석을 실시하였다. 0SMI와 SeaWiFS 자료를 이용한 X축 방향의 분광분석 결과, 865nm에서 분광 특성이 비슷함을 알 수 있었고, 채널별 스펙트럼 분석에서는 765nm과 865nm에서 seaWiFS의 결과와 비슷하여 이 밴드의 이용 가능성을 확인할 수 있었다.
- 2에서 왼쪽 그림들(a, c, e)는 OSMI의 경우이고, 오른쪽(b, d, f) 는 SeaWiFS의 경우이다. OSMI와 SeaWiFS 위성자료는 거의 같은 시간대에 촬영이 되었지만, 관측한 지역이 다르므로 각각 황사가 발생하지 않은 지역 중 OSMI의 동해안과 SeaWiFS의 일본 동쪽 지역을 선택하여 x-축 방향으로 복사휘도의 분포특성을 조사하였다(Fig. 2(a), (b)).
- OSMI의 밴드별 황사 탐지 능력을 알아보기 위 하여, OSMI와 SeaWiFS의 865nm 대역에서의 공 간 분광특성 비교 조사를 실시하였다(Fig. 2). Fig.
- 황사의 탐지에 있어서 가장 효율적인 방법으로 인공위성을 이용하여 대기의 광학적 두께를 산출하여 분석하는 방법이 있다. SeaWiFS(Sea-Viewing Wide Field-cf-View Sensor)를 이용한 황사의 광학적 성질과 황사가 해색에 미치는 영향을 관찰한 .연구나 분광복사계와 일사계 관측에 의해서 황사 의 광학적 특성에 대해 연구들이 있어 왔다(손병주 외, 1998; 박혜숙 오L 1998).
- 본 연구에서는 0SMI 자료를 활용하여 황사를 탐지할 수 있는지를 알아보기 위하여 다른 위성 자료들과의 비교분석을 통한 조사를 실시하였다. 또한 실제 황사 발생시의 화상 비교를 통해 그 활 용성을 살펴보았다.
- 사례연구로 황사가 심했던 2002년 3월 22일 OSMI 자료를 이용하여 aerosol optical depth를 산출하고 분포특성을 살펴보았다. 남한지역은 구름 으로 황사의 유무를 알 수 없었으나 북한지역의 서해에서 동해로 이어지는 황사를 구별할 수 있었다.
- 0SMI와 SeaWiFS 자료를 이용한 X축 방향의 분광분석 결과, 865nm에서 분광 특성이 비슷함을 알 수 있었고, 채널별 스펙트럼 분석에서는 765nm과 865nm에서 seaWiFS의 결과와 비슷하여 이 밴드의 이용 가능성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 따라 실제 황사가 있었던 2001년 4월 13일 OSMI 자료를 이용하여 대기의 광학두께를 대 기복사모델을 이용하여 산출하고 비슷한 시간의 MODIS의 값을 비교 . 분석하였다.
대상 데이터
- OSMI의 황사 발생지역의 대기의 광학적 두 께의 검증자료로는 최근에 발사되어 운영중인MODIS자료를 이용하였다. MODIS Level 2 자료 는 NASA로부터 구입하였는데, 각각의 위성자료 의 특징은 Table 1에 나타내었다.
- OSMI는 KOMPSAT-1 호에 탑재되어 1999년에 발사되었으며 총 6개의 밴드(412, 443, 490, 555, 765, 865nm) 로 이루어져 있으며 관측폭은 800km이다. OSMI 자료는 한국항공우주연구원 지 상국에서 수집 . 처리한 Level 1A자료를 이용하였다.
- 처리한 Level 1A자료를 이용하였다. OSMI 자료의 황사탐지 가능성을 알아보기 위한 비교자료로 밴드의 특성이 비슷한 OSMI와 같은 날의 SeaWiFS LAC 자료를 수집하여 처리하였다. OSMI의 황사 발생지역의 대기의 광학적 두 께의 검증자료로는 최근에 발사되어 운영중인MODIS자료를 이용하였다.
- OSMI 자료의 황사탐지 가능성을 알아보기 위한 비교자료로 밴드의 특성이 비슷한 OSMI와 같은 날의 SeaWiFS LAC 자료를 수집하여 처리하였다. OSMI의 황사 발생지역의 대기의 광학적 두 께의 검증자료로는 최근에 발사되어 운영중인MODIS자료를 이용하였다. MODIS Level 2 자료 는 NASA로부터 구입하였는데, 각각의 위성자료 의 특징은 Table 1에 나타내었다.
- 이 연구에 사용된 자료는 황사가 발생한 2001년 도 4월 13일과 2002년 3월 22일 OSMI 자료를 이용하였다. OSMI는 KOMPSAT-1 호에 탑재되어 1999년에 발사되었으며 총 6개의 밴드(412, 443, 490, 555, 765, 865nm) 로 이루어져 있으며 관측폭은 800km이다.
- OSMI 자료는 한국항공우주연구원 지 상국에서 수집 . 처리한 Level 1A자료를 이용하였다. OSMI 자료의 황사탐지 가능성을 알아보기 위한 비교자료로 밴드의 특성이 비슷한 OSMI와 같은 날의 SeaWiFS LAC 자료를 수집하여 처리하였다.
성능/효과
- Fig. 3(b)에서 MODIS 자료를 이용하여 산줄한 aerosol optical depthe OSMI에서 산출한 값보다 약간 높았지만 제주도 부근에 서의 황사패턴은 거의 비슷하여 OSMI를 이용한 황사탐지의 가능성을 확인할 수 있었다. 이 방법 만으로 황사유무를 판별하는 것은 무리가 있으나 OSMI 자료의 활용이라는 측면에서 적용해본 결 과임을 밝혀 둔다.
- KOMPSAT-1 호의 OSMI 자료를 이용하여 황사를 탐지하기 위해서 대기복사모델을 이용하였 고, 황사탐지를 위한 0SMI의 특성을 파악하기 위하여 2001년 4월 13일 0SMI와 SeaWiFS 자료를 이용하여 공간적인 분광분석과 채널별 스펙트럼 분석을 실시하였다. 0SMI와 SeaWiFS 자료를 이용한 X축 방향의 분광분석 결과, 865nm에서 분광 특성이 비슷함을 알 수 있었고, 채널별 스펙트럼 분석에서는 765nm과 865nm에서 seaWiFS의 결과와 비슷하여 이 밴드의 이용 가능성을 확인할 수 있었다. 이러한 결과에 따라 실제 황사가 있었던 2001년 4월 13일 OSMI 자료를 이용하여 대기의 광학두께를 대 기복사모델을 이용하여 산출하고 비슷한 시간의 MODIS의 값을 비교 .
- 반면에 OSMI의 412nm 와 443nm 대역에서는 SeaWiFS 값에 비해서 매우 적은 양의 복사휘도가 관측된다는 것을 알 수가 있었다. 555nm대역에서 0SMI의 값은 SeaWiFS의 경우에 비해 과대평가되고, 443nm 대역에서는 과 소평가되는 것을 알 수 있다. 반면에 765nm와 865nm에서 0SMI의 복사휘도는 값의 차이는 있으나, 비교적 SeaWiFS의 경우와 유사하므로 황사탐 지에 어느 정도 활용 가능할 것으로 사료된다.
- 남한지역은 구름 으로 황사의 유무를 알 수 없었으나 북한지역의 서해에서 동해로 이어지는 황사를 구별할 수 있었다. 결론적으로 KOMPSAT OSMI자료의 활용성 제고라는 측면에서, OSMI 자료를 이용한 황사탐 지의 가능성이 확인되었다고 말할 수 있다. 앞으 로 OSMI 자료의 검보정에 의한 신뢰성 있는 자 료 확보는 물론 더욱 개선된 대기복사모델을 이용한 황사탐지의 정확도를 높일 수 있는 연구가 더욱 필요한 것으로 사료된다.
- SeaWiFS의 경우에는 443nm대역에서 복사휘도가 가장 큰 값이 산출되었으나, OSMI의 경우 555nm대역에서가장 큰 값을 가졌다. 반면에 OSMI의 412nm 와 443nm 대역에서는 SeaWiFS 값에 비해서 매우 적은 양의 복사휘도가 관측된다는 것을 알 수가 있었다. 555nm대역에서 0SMI의 값은 SeaWiFS의 경우에 비해 과대평가되고, 443nm 대역에서는 과 소평가되는 것을 알 수 있다.
- 4는 대기복사모델로 산출한 황사탐지 기법 의 이용 가능성을 알아보기 위하여 황사가 매우 심했던 2002년 3월 22일의 aerosol optical depth를 산출하여 나타낸 것이다. 전체적으로 aerosoloptical depth가 0.6 내외인 황사가 북한지역의 서해부터 동해까지에 걸쳐있음을 알 수 있었서, 0SMI 자료를 이용한 황사탐지 가능성이 어느 정도 확인되었다.
후속연구
- 555nm대역에서 0SMI의 값은 SeaWiFS의 경우에 비해 과대평가되고, 443nm 대역에서는 과 소평가되는 것을 알 수 있다. 반면에 765nm와 865nm에서 0SMI의 복사휘도는 값의 차이는 있으나, 비교적 SeaWiFS의 경우와 유사하므로 황사탐 지에 어느 정도 활용 가능할 것으로 사료된다.
- 결론적으로 KOMPSAT OSMI자료의 활용성 제고라는 측면에서, OSMI 자료를 이용한 황사탐 지의 가능성이 확인되었다고 말할 수 있다. 앞으 로 OSMI 자료의 검보정에 의한 신뢰성 있는 자 료 확보는 물론 더욱 개선된 대기복사모델을 이용한 황사탐지의 정확도를 높일 수 있는 연구가 더욱 필요한 것으로 사료된다.
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