한반도 동해에서 Topex/Poseidon위성 고도레이더로부터 관측된 해수면과 울릉도, 포항, 속초의 조위계에서 관측된 해수면을 비교하여 두 자료의 연계성을 분석하고 위성에서 관측된 해수면자료의 객관성을 검증하였다. 1992년부터 1997년 사이에 관측된 T/P MGDR 관측자료로부터 해수면을 추출하기 위하여 대기보정 및 지구물리학적인 보정을 실시하였다. 조위계로부터 관측된 해수면과의 비교를 위해 조위관측소로부터 반경 약 55km내에 위치하는 관측값들을 평균하였다. 위성 해수면과 조위계 해수면을 비교한 결과 내해역에 위치한 포항 및 속초가 외해역에 위치한 울릉도에비해서 낮은 연관성을 보였다. 200일을 기준으로 저역통과필터를 처리했을 때 외해역에 위치한 울릉도는 상관값이 0.91로 매우 높은 유의성을 보였고, 내해역에 위치한 포항 및 속초는 각각 0.58 및 0.65로서 울릉도에 비해서 상대적으로 낮은 유의성을 보였다. 이러한 큰 차이는 M2, S2, K1 분조 등에 의한 조석변형 때문에 발생하는 현상으로 볼 수 있고, 이는 주로 T/P 자료처리에 사용된 조석모델의 오차로 볼 수 있고, 이를 저역통과필터를 적용하여 효과적으로 제거하였다. 대체로 외해역의 경우는 60, 120, 180, 200일의 필터를 순차적으로 처리함에 따라 상호 두 자료간의 유의성이 점차적으로 개선되는 것을 확인할 수 있었으나 내해역의 경우에는 거의 유의성이 개선되지 않는 것으로 확인되었다.
한반도 동해에서 Topex/Poseidon위성 고도레이더로부터 관측된 해수면과 울릉도, 포항, 속초의 조위계에서 관측된 해수면을 비교하여 두 자료의 연계성을 분석하고 위성에서 관측된 해수면자료의 객관성을 검증하였다. 1992년부터 1997년 사이에 관측된 T/P MGDR 관측자료로부터 해수면을 추출하기 위하여 대기보정 및 지구물리학적인 보정을 실시하였다. 조위계로부터 관측된 해수면과의 비교를 위해 조위관측소로부터 반경 약 55km내에 위치하는 관측값들을 평균하였다. 위성 해수면과 조위계 해수면을 비교한 결과 내해역에 위치한 포항 및 속초가 외해역에 위치한 울릉도에비해서 낮은 연관성을 보였다. 200일을 기준으로 저역통과필터를 처리했을 때 외해역에 위치한 울릉도는 상관값이 0.91로 매우 높은 유의성을 보였고, 내해역에 위치한 포항 및 속초는 각각 0.58 및 0.65로서 울릉도에 비해서 상대적으로 낮은 유의성을 보였다. 이러한 큰 차이는 M2, S2, K1 분조 등에 의한 조석변형 때문에 발생하는 현상으로 볼 수 있고, 이는 주로 T/P 자료처리에 사용된 조석모델의 오차로 볼 수 있고, 이를 저역통과필터를 적용하여 효과적으로 제거하였다. 대체로 외해역의 경우는 60, 120, 180, 200일의 필터를 순차적으로 처리함에 따라 상호 두 자료간의 유의성이 점차적으로 개선되는 것을 확인할 수 있었으나 내해역의 경우에는 거의 유의성이 개선되지 않는 것으로 확인되었다.
In an effort to properly assess the validity of spaceborne radar altimeter measurements, we made a direct comparison of two different sea surface heights (SSH) acquired by both Topex/Poseidon (T/P) satellite and in-situ tide-gauges (T/G). This comparative analysis was conducted using the data sets c...
In an effort to properly assess the validity of spaceborne radar altimeter measurements, we made a direct comparison of two different sea surface heights (SSH) acquired by both Topex/Poseidon (T/P) satellite and in-situ tide-gauges (T/G). This comparative analysis was conducted using the data sets collected from three locations along the eastern coast of Korea which include: Ulleungdo, Pohang, and Sokcho. In the course of the analysis of satellite altimeter, information of SSH was extracted from the T/P MGDR data sets through the application of both atmospheric and geophysical corrections. To compare the T/P data sets in parallel basis, the T/G data sets were averaged using the measured values within the peripheral radius of 55km. When compared among different locations, the compatibility between the two methods was much more significant in an offshore location (Ulleungdo) than the two onshore locations (Pohang, Sokcho). If the low-pass filtered results were compared among the sites, the offshore site exhibited the best correlations between the two methods (correlation coefficient of 0.91) than those of the onshore sites. These large differences in the strength of correlations among different locations are due to the deformation of M2, S2, and K1 tidal components used in the tidal model. In case of the offshore location, the compatibility of the two different methods were improved systematically by the low-pass filtering with an increase of the filtering duration such as up to 200 days.
In an effort to properly assess the validity of spaceborne radar altimeter measurements, we made a direct comparison of two different sea surface heights (SSH) acquired by both Topex/Poseidon (T/P) satellite and in-situ tide-gauges (T/G). This comparative analysis was conducted using the data sets collected from three locations along the eastern coast of Korea which include: Ulleungdo, Pohang, and Sokcho. In the course of the analysis of satellite altimeter, information of SSH was extracted from the T/P MGDR data sets through the application of both atmospheric and geophysical corrections. To compare the T/P data sets in parallel basis, the T/G data sets were averaged using the measured values within the peripheral radius of 55km. When compared among different locations, the compatibility between the two methods was much more significant in an offshore location (Ulleungdo) than the two onshore locations (Pohang, Sokcho). If the low-pass filtered results were compared among the sites, the offshore site exhibited the best correlations between the two methods (correlation coefficient of 0.91) than those of the onshore sites. These large differences in the strength of correlations among different locations are due to the deformation of M2, S2, and K1 tidal components used in the tidal model. In case of the offshore location, the compatibility of the two different methods were improved systematically by the low-pass filtering with an increase of the filtering duration such as up to 200 days.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
Dry troposphere correctione 대기 중에 존재하는입자들에 의한 굴절로 발생하는 요소를 보정해 주는인자이다. MGDR에서 건조 대기 보정을 위해 Diy_con이 사용되었다.
Wet troposphere correctione 대기 중에 존재하는수증기나 구름내의 물 입자에 의한 굴절로 발생하는전파의 지연을 보상하기 위해 고려되었다. 이 값은 3-frequency TOPEX Microwave Radiometer(TMR)을이용하여 brightness temperature를 관측 힘■으로써 구할 수 있다.
조석주기와 위성 고도자료의 추출 간격의 불일치는 조석신호의 변형을 가져온다. 따라서 조석 변형의 오차를제거하기 위해서 본 연구에서는 가우시안 저주파 필터를 적용하여 비교하였다.
이를 통해, 양 측정방식으로 동일지점에서 관측된 자료 간의 비교해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 한반도 동해안 지역에서 관측되는 T/P와 T/G 자료의 연계성을 분석하고, 이를통해 T/P 자료의 객관성에 대한 검증을 시도할 수있는 근거를 제시하고자 하였다.
해양학적 관점에서 보았을 때 레이더 고도계를 이용한 위성관측의 가장 큰 목적은 해양의 역동적인변화를 객관적 및 체계적으로 파악하는데 있다. MSSH에 대한 많은 실험은 Geos-3에 의해 시도되었는데, 지구 규모에서 약 50cm 정도의 정확도를 유지하는 것이 가능하게 되었다(Stanley, 1979).
제안 방법
T/P 위성의 MGDR 자료를 이용하여 해수면 높이를 계산하기 위해 다음과 같이 기준을 설정하였고, 기준치를 벗어나는 자료는 삭제하였다.
이미 윤용훈 등(2000)은 한반도 주변 해역 및 일본과 중국지역을 중심으로 관측된 T7P와 T/ G 자료의 연계성을 여러 가지 관점에서 비교 확인한바 있다. 본 연구에서는 비교적 조석간만의 차이가완만하여 조위자료의 관측이 용이한 동해안 지역의주요 조위관측점들(울릉도, 포항, 속초)을 중심으로관측된 조위계(Tide Gauge, T/G) 자료와 이들 지점에 가장 인접한 지점으로부터 추출한 T/P 자료에 대한 수치분석을 실시하였다. 이를 통해, 양 측정방식으로 동일지점에서 관측된 자료 간의 비교해석을 수행하였다.
위에서 언급한 wet/diy troposphere, ionosphere, inverted barometer, sea state bias and ocean tide 등의 관측 결과들을 MGDR 자료로부터 추출한 후, 각각에 맞는 기준으로 보정하였다. 한편 T/P 위성은 적도지역에서 약 2.
본 연구에서는 비교적 조석간만의 차이가완만하여 조위자료의 관측이 용이한 동해안 지역의주요 조위관측점들(울릉도, 포항, 속초)을 중심으로관측된 조위계(Tide Gauge, T/G) 자료와 이들 지점에 가장 인접한 지점으로부터 추출한 T/P 자료에 대한 수치분석을 실시하였다. 이를 통해, 양 측정방식으로 동일지점에서 관측된 자료 간의 비교해석을 수행하였다. 본 연구를 통해 한반도 동해안 지역에서 관측되는 T/P와 T/G 자료의 연계성을 분석하고, 이를통해 T/P 자료의 객관성에 대한 검증을 시도할 수있는 근거를 제시하고자 하였다.
한반도 동해에서 Topex/Poseidon 위성 고도레이더로부터 관측된 해수면과 울릉도, 포항, 속초의 조위계에서 관측된 해수면을 비교하여 두 자료의 연계성을 분석하고 위성에서 관해수면 자료의자료의 객관성을검증한 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
대상 데이터
, 1974), 인공위성 레이더 고도계(satellite radar altimeter)를 활용한지구관측분야에 대한 연구가 본격적으로 시작되었다. 1975년과 1978년 사이에는 Geos-3 위성체에 레이다고도계를 싣고 실험을 수행하였다. 이러한 관측은 1978년에 Seasat에 의해 최초로 해양환경으로까지 그적용분야가 확대되었다.
Record) 자료를 활용하였다. T/G 자료와의 체계적인 비교분석을 위해 1996년부터 1997년까지 2년간의 자료를 분석하였다. 극궤도(polar-orbiting) 위성인 T/P가 지구 전체를 완전히 관측하는데 약 10일이소요되어 이를 싸이클(Cycle)이라고 하며, 각 싸이클은 254개의 패쓰(Pass)로 구성되어있다.
T/P 고도에 대한 해석에는 MGDR(Merged Geophysical Data Record) 자료를 활용하였다. T/G 자료와의 체계적인 비교분석을 위해 1996년부터 1997년까지 2년간의 자료를 분석하였다.
우선 지오이드는 지구중력장의 등포텐셜면이며 해류와 조석과 같은 동적인 성분을 무시할 경우 평균해수면과 일치한다. T/P 자료의 경우, JGM3/OSU91A 모델을 사용하였다. 또한 SSH를 계산하는데 있어 조석의 영향을 제거하기 위해, 조석효과(tide effect)는 다음과 같이 고려하였다.
본 연구에서는 1992년부터 1997년까지 국립해양조사원에서 관측한 울릉도(37-29-34N, 130-54-53E), 포항(36-01-04N, 129-23-57E), 속초(38-12-15N, 128- 35-48E) 지역 조위 관측소의 T/G 자료를 이용하였다. 연구에 사용된 T/G 자료는 조위 관측소 내에 설치된우물형 조위계로 관측한 것으로, 이는 기계적으로 필터된 해수면 운동을 우물 안 부표의 움직임에 따라관측하는 방식이다.
데이터처리
Table 1. Results of correlation analysis between T/P and T/ G data sets obtained from three comparative measurement sites (N=19O4 matching pairs for each comparison site).
이론/모형
이들 T/G 자료는 Bell et 瓦.(1998)의 방법으로 조화 분석된 자료를 추출하여 T/P 자료와의 비교에 사용하였다. 해수면 고도의 객관성을 검증하기 위한 목적으로, T/P 고도자료는 시간적으로 T/G 자료와 동일한연구대상기간을, 공간적으로는 T/G 자료의 조위 관측소에 대해서 위.
1991년 Ray, Koblinsky, Beckley는 ocean tide기" 신호의 변화에 80% 이상의 역할을 차지한다고 말했다. 모든 위성에 대한 Pathfinder ocean tide modele 사실 여러가지 해양모델을 결합한 것을 사용했다. 기본적인 deep-ocean 모델은 1994년의 Schrama와 Ray의 모델을 개선시킨 것이다.
이 모델은 960104로 잘 알려져있지만(SR960104, NASA report), 사실 1997년의 Shum과 그의 동료들이 광범위하게 연구한 모델과 거의 비슷하다. 본 연구에서 사용된 해양모델은 University of Texas Center for Space Research (version CSR 3.0, R. Eanes, 1996, personal communication; see also ma et al., 1994, for a previous version of this model)에서 만든 모델을 사용하고 있다. 이 CSR3.
83°(약 314km)의 패쓰간 간격을 가지고 있는 반면 위성의 패쓰에 따라서는 약 7km 간격의 자료가 있으므로 보간법을 이용, 이들을 등간격화하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 Nerem et 以(1994)에 의해 제안된 식을 이용하였다.
그러나 본 연구와 같이 해수면 높이를 계산하는경우, 해수면이 대기의 무게에 의해 영향을 받기 때문에 지역적인 대기의 표면압력과 지구 규모적인 압력값을 이용하여 이러한 보정을 해야만 한다. 이를 위해 GDR 자료에서는 Callahan(1994)이 제시한 압력단위와관련 수식을 사용하였다. 본 연구에서는 미국 NASA 와 마찬가지로 압력은 dry-troposphere correction과 일치하고 있다.
성능/효과
1) 내해역에 위치한 포항 및 속초가 외해역에 위치한 울릉도에 비해서 낮은 상관성을 보였다. 위성자료는 육지와 연안 지역의 영향을 받지 않은 원해(외해) 해역으로 나아갈수록 일치도가 높아진다.
3) 200일을 기준으로 저 역 통과 필터를 처리했을 때외해역에 위치한 울릉도는 상관 값이 0.91로 매우 높은 유의성을 보였고, 내해역에 위치한 포항 및 속초는 각각 0.58 및 0.65로서 울릉도에 비해서 상대적으로 낮은 유의성을 보였다.
대체로 외해역의 경우는 60, 120, 180, 200 일의 필터를 순차적으로 처리함에 따라 상호 두 자료간의 유의성이 점차적으로 개선되는 것을 확인할수 있었다. 그러나 내해역의 경우에는 거의 유의성이개선되지 않는 것으로 확인되었다.
다른 양상을 보여 주었다. 물론 이들 지역에서도, 필터의 적용 기간이 늘어남에 따라 양 자료간의일치도가 증가하는 것이 비교적 뚜렷한 경향^을 보이지만(Table 1 참조), 200일의 가우시안 필터를 적용한 경우에도 포항지역의 상관계수가 0.58, 속초는 0.65로 울릉도 지역에서 관측된 0.91에 훨씬 못 미치는 수준이라는 것이 확인되었다.
비교 대상점 가운데 육지에서 가장 멀리 위치한 울릉도 지점의 경우, 가우시안 필터를 적용한 결과가 60일에서 120일, 180일, 200일로' 갈수록고도자료와 조위계에 의해 관측된 해수면 자료간에 비교적잘 일치함을 확인할 수 있다(Fig. 2). 특히 200일가우시안 필터를 적용한 결과 그 이상에는 위상의 변형이 없이 잘 보존됨을 알 수 있다.
Table 1은 3개의조사 대상점에 대한 T/P 자료와 T/G 자료를 각각크기가 다른 윈도우를 적용하여 계산한 상관계수 (correlation), 유의확률(t-value, p~value)을 보여준다. 실제로 울릉도 자료에서 가우시안 필터를 적용한 결과의 최초 상관계수는 0.57(60일)인데 반해, 주기가확장됨에 따라 0.62(120일), 0.86(180일), 0.91(200일) 로 개선되는 것을 확인할 수 있다. 또한 200일에서상관계수의 p-value의 유의확률이 0에 근사하므로 상관계수의 값이 통계적으로 매우 유의하다고 이야기할 수 있다.
또한 200일에서상관계수의 p-value의 유의확률이 0에 근사하므로 상관계수의 값이 통계적으로 매우 유의하다고 이야기할 수 있다. 즉 200일 가우시안 필터에서 가장 잘 일치하며 그보다 더 큰 주기의 해양신호는 잘 보존하는 것으로 보인다.
2). 특히 200일가우시안 필터를 적용한 결과 그 이상에는 위상의 변형이 없이 잘 보존됨을 알 수 있다. 울릉도는 조석현상이 약하고 비교적 외해에 위치하고 있어 타 지점에 비해 높은 일치도를 나타낸다.
참고문헌 (13)
윤용훈. 오임상. 김기현. 박용향, 2000, 동아시아 지역에서의 TOPEX/POSEIDON 고도 자료와 현장 해수면 자료와의 비교 Journal of the Korean Society of Oceanography, 5(4), 267-275
Bell, C., 1998, POL/PSMSL Tidal Analysis Software Kit 2000, Natural Environment Research Council, P
Fu, L.-L, Chhsteen, E.J., Yamarone, C.A., Lefebvre, M., Menard, Y, Dorrer, M., and Escudier, R, 1994, Topex/Poseidon mission overview, Journal of Geophysical Research, 99, 24369-24382
LeProvost, C., Genco, M.L., Lyard, R, Vincent, R, and Canceil, P., 1994, Tidal spectroscopy of the world ocean tides from a Snite element hydrodynamic model, Journal of Geophysical Research, 99, C12, 24777-24798
McGoogan, J.T., Leitao, C.D., and Wells, W.T., 1974, Summary of SKYLAB S-193 Altimeter Altitude Results, NASA Document X-6935, p
Munk, W. and MacDonald, G.R, 1960, The Rotation of the Earth, p
Nerem, R.S., Schrama, E.J., Koblinsky, C.J., and Beckley, B.D., 1994, A preliminary Evaluation of Ocean Topography From the TOPEX/POSEIDON Mission, J. Geophys. Res. Oceans, p
Park, Y.H. and L. GambeRoni, 1995, Large-scale Circulation and its variability in the south Indian Ocean from Topex/Poseidon altimetry, Journal of Geophysical Research, 100, 24911-24929
Ray, R.D., Koblinsky, C.J., and Beckley, B.D., 1991, On the Effectiveness of Geosat Altimeter Corrections, International Journal of Remote Sensing, 12(9), 1979-1984
The ERS-l System, 1992, European Space Agency PublicationESASP-1146
Yi, Y, 1995, Determination of Gridded Mean Sea Surface from Topex, Ers-l and Geosat altimeter data, Rep. 434, Dept. Geod. Sci. and Surv., The Ohio State Univ., Columbus, p
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.