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CAPPI 반사도의 오차구조 및 지구곡률효과로 인한 거리오차 보정
The Error Structure of the CAPPI and the Correction of the Range Dependent Error due to the Earth Curvature 원문보기

대기 = Atmosphere, v.22 no.3, 2012년, pp.309 - 319  

유철상 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  윤정수 (고려대학교 건축사회환경공학부)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

It is important to characterize and quantify the inherent error in the radar rainfall to make full use of the radar rainfall. This study verified the error structure of the reflectivity and corrected the range dependent error in the CAPPI using a VPR (vertical profile of reflectivity) model. The err...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구는 레이더 반사도 자료의 오차구조를 파악하고 그러한 오차구조를 가진 반사도 자료로부터 표출한 CAPPI의 오차 특성을 파악하여 거리오차를 적절히 보정하는 것을 목적으로 한다. 오차구조의 파악을 위해서는 참 값으로 가정할 수 있는 기준 반사도의 결정이 필요하며, 본 연구에서는 VPR 모형으로부터 기준 반사도라 할 수 있는 지상 반사도를 추정하였다.
  • 레이더 강우를 적극적으로 활용하기 위해서는 레이더 강우에 포함된 각 오차들에 대한 특성을 파악하고 정량화하는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 레이더 반사도 자료의 오차구조를 파악하고 그러한 오차구조의 특성을 가진 반사도로부터 표출된 CAPPI의 거리오차를 보정하였다. 이러한 오차구조 파악을 위해서는 참 값으로 가정할 수 있는 기준 반사도가 필요하며 본 연구에서는 VPR 모형으로부터 추정한 지상 반사도를 기준 반사도로 결정하였다.
  • , 1999). 본 연구에서는 이러한 다양한 오차들 중 거리오차에 집중하여 그 특성을 파악해 보고자 한다.

가설 설정

  • 9은 2010년 9월 12일 0100 LST에서 2010년 9월 12일 1000 LST까지 10시간 동안의 거리와 고도에 따른 방위각 45° 레이더 반사도의 오차 분포를 나타낸 것이다. 본 연구에서 고려한 VPR 모형을 적용한다면 거리와 고도에 따른 레이더 반사도의 오차 분포는 Fig. 6(b)와 같이 고도가 높아질수록 오차는 커질 것이다. 그러나 Fig.
  • 본 연구에서는 지상에서의 반사도 값을 참 값의 반사도로 가정하였다. 이에 지상 반사도를 결정하기 위한 방법으로 VPR 모형을 이용할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더 강우의 문제점은 무엇인가? 넓은 관측 영역의 고해상도 자료인 레이더 강 우는 집중호우에 대한 실시간 감시 및 예측을 위한 자료로 활용되고 있다 (Sun, 2005; Berenguer and Zawadzki, 2008). 그러나 전자기파를 통하여 간접적으 로 측정된 레이더 강우는 여러 오차를 내재하고 있다 는 문제점을 지니고 있다 (유철상과 김경준, 2007; 유 철상 등, 2007). 따라서 레이더 강우를 적극적으로 활 용하기 위해서는 레이더 강우에 포함된 각 오차들에 대한 특성을 파악하고 정량화하는 것이 무엇보다 중 요하다.
대표적인 레이더 강우의 오차에는 어떤 것들이 있는가? 대표적인 레이더 강우의 오차로는 레이더 반사도를 강우 강도로 변화하는 과정에서 발생할 수 있는 Z-R 변환 오차 (Battan, 1973; Austin, 1987; Rosenfeld et al., 1993), 큰 건물이나 산으로 인해 발생하는 차 폐 (Andrieu et al., 1997; Gabella and Perona, 1998), 대기의 기압, 기온, 습도 등의 불균등한 연직분포로 인한 이상전파 (Battan, 1973), 지구 곡률효과로 인한 거리오차 등이 있다 (Andrieu and Creutin, 1995; Fabry and Zawadzki, 1995; Vignal et al., 1999).
레이더 강우 자료 중 BASE의 특징은 무엇인가? PPI, RHI, CAPPI, BASE, CMAX, ETOP, VIL 등이 3차원 레이더 볼륨 자료로부터 표출될 수 있는 자료이다. 이중 BASE는 임계값 이상의 에코가 나타나는 최하층 자료만을 표출하는 가장 낮은 고도 자료로 레이더 값을 강수량으로 환산하거나, 지상강수량과 비교 시에 유용하게 사용될 수 있다 (이종호와 류찬수, 2009). 일정 고도에서의 레이더 반사도를 표출한 CAPPI는 특히 국내에서 수문해석의 입력자료로 적용되어왔다 (건설교통부, 2006; 국토해양부, 2008; 최규현 등, 2006; 김광섭과 김종필, 2008).
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참고문헌 (33)

  1. 건설교통부, 2006: 강우레이더에 의한 돌발홍수예보시스템 개발(2차년도). 

  2. 국토해양부, 2008: 기상레이더 자료활용체계 구축 연구. 

  3. 김광섭, 김종필, 2008: 기상레이더 자료를 이용한 단시간 강우예측모형 개발. 한국수자원학회논문집, 41(10), 1023-1034. 

  4. 유철상, 김경준, 2007: 강우 레이더와 지상 우량계의 통합관측 효과. 한국수자원학회논문집, 40(11), 841-849. 

  5. 유철상, 김병수, 김경준, 최정호, 2007: 우량계 강우를 이용한 레이더 강우의 Ground-Truth 방법 검토. 한국수자원학회논문집, 41(5), 545-558. 

  6. 윤정수, 김정호, 유철상 2011: 지상반사도 결정을 위한 VPR 모형비교. 제12회 기상레이더 워크숍, 강원도 용평. 

  7. 이종호, 류찬수, 2009: 레이더 기상학, 시그마프레스 

  8. 최규현, 한건연, 김경익, 이창희, 2006: 레이더 정량강우와 연계한 홍수유출 및 범람해석 시스템 확립 I. 품질검사와 합성 CAPPI 산출. 한국수자원학회논문집, 39(4), 321-334. 

  9. Anagnostou, E.N., and W.F. Krajewski, 1999: Real-time radar rainfall estimation Part II: Case study. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 16, 198-205. 

  10. Anagnostou, E.N., W.F. Krajewski, and J.A. Smith, 1999: Uncertainty quantification of mean-areal radar rainfall estimation. Journal of Atmospheric and Oceanic Technicology, 16, 206-215. 

  11. Andrieu, H., and J.D. Creutin, 1995: Identification of vertical profiles of radar reflectivity for hydrological applications using an inverse method. Part I: Formulation. American Meterological Society, 34, 225-239. 

  12. Andrieu, H., J.D. Creutin, G. Delrieu, and D. Faure, 1997: Use of a weather radar for the hydrology of a mountainous area. Part 1: Radar measurement interpretation. Journal of Hydrology, 193, 1-25. 

  13. Austin, P., 1987: Relation between measured radar reflectivity and surface rainfall. Monthly Weather Review, 115, 1053-1070. 

  14. Battan, L., 1973: Radar observation of the atmosphere, University of Chicago Press, 324pp. 

  15. Berenguer M., and I. Zawadzki, 2008: A study of the error covariance matrix of radar rainfall estimates in stratiform rain. Weather Forecasting, 23, 1085-1011. 

  16. Borga, M., and F. Tonelli, 2000: Adjustment of rangedependent bias in radar rainfall estimates. Physics and Chemistry of the Earth, 25, 909-914. 

  17. Chumchean, S., A. Sharma, and A. Seed, 2003: Radar rainfall error variance and its impact on radar rainfall calibration. Physics and Chemistry of the Earth, 28, 27-39. 

  18. Collier C.G., 1986: Accuracy of rainfall estimates by radar, Part I: calibration by telemetering raingauges. Journal of Hydrology, 83, 207-233. 

  19. Fabry, F., G.I. Austin, and D. Tees, 1992: The accuracy of rainfall estimate by radar as a function of range. Quarterly Journal of Royal Meteorology Society, 118, 435-453. 

  20. Fabry, F., and I. Zawadzki, 1995: Long-term radar observations of the melting layer of precipitation and their interpretation. Journal of the Atmospheric Sciences, 52(7), 838-851. 

  21. Gabella, M., and G. Perona, 1998: Simulation of the orographic influence on weather radar using a geometric-optics approach. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 15, 1486-1495. 

  22. Joss, J., and A. Waldvogel, 1990: Precipitation measurement and hydrology. Radar in Meteorology, Boston, MA, American Meterological Society, 1990 577-606. 

  23. Kitchen, M., and P.M. Jackson, 1993: Weather radar performance at long range: Simulated and observed. Journal of Applied Meteorology, 32, 975-985. 

  24. Koistinen, J., 1991: Operational correction of radar rainfall errors dues to the vertical profile of reflectivity. Preprints, 25th Radar Meterology Conf., Paris, France, American Meterological Society, 91-96. 

  25. Koistinen, J., D.B. Michelson, H. Hohti, and M. Peura, 2003: Operational measurement of precipitation in cold climates. Weather Radar-Principles and Advanced Applications, P. Meishcner, Ed., Springer, 78114. 

  26. Mohr, C.G., and R.L. Vaughan, 1979: An economical procedure for cartesian interpolation and display of reflectivity factor data in three-dimensional space. Journal of Applied Meteorology, 18, 661-670. 

  27. Rosenfeld, D., D. Wolff, and D. Atlas, 1993: General probabilitymatched relations between radar reflectivity and rain rate. Journal of Applied Meteorology, 32, 50-72. 

  28. Seo, D.J., J. Breidenbach, R. Fulton, and M. Miller, 2000: Real-Time Adjustment of Range-Dependent Biases in WSR-88D Rainfall Estimates due to Nonuniform Vertical Profile of Reflectivity. Journal of Hydrometeorology, 1, 222-240 

  29. Smith, C.J., D.J. Seo, M.L. Baeck, and M.D. Hudlow, 1996: An intercomparison study of NEXRAD precipitation estimates. Water Resources Research, 32, 2035-2045. 

  30. Sun, J., 2005: Convective-scale assimilation of radar data: Progress and challenges. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 131, 3439-3463. 

  31. Vignal, B., H. Andrieu, and J.D. Creutin, 1999: Identification of vertical profiles of reflectivity from volume scan radar data, Journal of Applied Meteorology, 38, 1214-1228. 

  32. Vignal, B., and W.F. Krajewski, 2001: Large-sample evaluation of two methods to correct range-dependent error for WSR-88D rainfall estimates. Journal of Hydrometeorology, 2, 490-504. 

  33. Villarini, G. and W.F. Krajewski, 2010: Review of the different sources of uncertainty in single polarization radar-based estimates of rainfall. Surveys in Geophysics, 31, 107-129. 

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