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[국내논문] 기상청 기상레이더의 품질관리와 강수량추정기술 현황 및 향후계획 원문보기

電子工學會誌 = The journal of Korea Institute of Electronics Engineers, v.40 no.2 = no.345, 2013년, pp.41 - 48  

차주완 (기상청 기상레이더센터 레이더분석과) ,  한혜영 (기상청 기상레이더센터 레이더분석과) ,  박종서 (기상청 기상레이더센터 레이더분석과)

초록이 없습니다.

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문제 정의

  • 본 연구는 레이더 반사도를 이용한 RAR시스탬의 개발내용에 대한 설명과 이를 검증하기 위해 2007년 8 월4일 레이더 반사도를 이용한 RAR시스템의 강우량 추정값과 지상 AWS 강우량관측값을 비교하였다. 2007년 8월 4일 전체를 보았을 때 RAR의 1시간 강우량추정값은 기존의 M-P관계식을 이용한 강우량추정 값보다 25% 정도의 향상이 있음을 알 수 있었다.
  • 본 연구에서는 기상청에서 개발하여 현업에 적용중인 퍼지함수 품질관리기술과 레이더강수량추정기술을 소개하고 그 기술에 대한 사례결과를 분석하였다.
  • 앞서 레이더별 퍼지 품질관리 알고리즘 개발기법에 대해 알아보았다. 퍼지 품질관리기법은 현재 기상청에서 실시간 시험적용 하고 있으며, 본 알고리즘은 현행의 품질관리 알고리즘에서 문제점으로 대두되는 강설에코를 제거시키는 단점이 보완되었다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더자료에 포함된 비기상에코에는 어떤 것들이 있는가? 이러한 넓은 영역에서 높은 시·공간 분해능의 자료를 제공하기 위한 기상레이더는 짧은 시간에 급격히 발달하는 국지적인 위험기상의 실황감시 및 예보에 필수적이다. 그러나 레이더자료는 기상에코와 함께 지형에코, 파랑에코, 이상전파에코, 점에코, 이착에코, 채프에코 등의 비기상에코들을 포함하고 있어 이를 제거하지 않고 강수량을 추정하게 되면 강수의 과대추정 혹은 실황감시에 혼란을 일으킬 수 있다. 이에 기상청은 채프에코를 제외한 비강수에코를 자동으로 제거하기 위하여 미국 국가재해기상연구소와 3년간 공동으로 품질관리 알고리즘을 개발하여 2006년부터 현업에서 활용하고 있다.
레이더자료에 포함된 비기상에코들을 제거하지 않고 강수량을 추정 시 어떤 문제점이 발생하는가? 이러한 넓은 영역에서 높은 시·공간 분해능의 자료를 제공하기 위한 기상레이더는 짧은 시간에 급격히 발달하는 국지적인 위험기상의 실황감시 및 예보에 필수적이다. 그러나 레이더자료는 기상에코와 함께 지형에코, 파랑에코, 이상전파에코, 점에코, 이착에코, 채프에코 등의 비기상에코들을 포함하고 있어 이를 제거하지 않고 강수량을 추정하게 되면 강수의 과대추정 혹은 실황감시에 혼란을 일으킬 수 있다. 이에 기상청은 채프에코를 제외한 비강수에코를 자동으로 제거하기 위하여 미국 국가재해기상연구소와 3년간 공동으로 품질관리 알고리즘을 개발하여 2006년부터 현업에서 활용하고 있다.
퍼지 품질관리 알고리즘은 어떻게 비강수에코의 존재유무를 판단하는가? 먼저 레이더에서 생성된 관측 변수가 입력되면 이로부터 퍼지 소속변수들을 계산한다. 퍼지 소속변수는 비강수 에코와 강수 에코와의 구별이 용이한 변수들로 결정된다. 일반적으로 주로 사용되는 퍼지 소속변수로 반사도의 표준편차와 연직기울기, 그리고 시선속도를 들 수 있다. 퍼지 소속변수들이 퍼지 엔진에 입력이 되면 각각의 소속변수들에 대해서 비강수 에코에 대한 소속 값을 얻을 수 있다. 소속 값은 0에서부터 1까지의 범위를 가지며 0은 100% 비강수에코, 1은 강수 에코를 의미한다. 이 때 소속값은 이미 정의되어진 소속함수에 의해 결정되는데 이 때 사용된 소속함수는 여러 관측 사례로부터 얻어진 비강수 에코에 대한 자료를 이용하여 통계적 방법에 의해서 정의된다. 각각의 레이더별로 과거자료를 이용하여 퍼지소속함수를 구하기 때문에 그 분포가 레이더의 특성별로 다르게 나타난다. 각 소속변수로부터 얻어진 각각의 소속값에 가중치를 부여한 뒤 모두 합산하면 비강수 에코에 대한 총 소속값을 얻을 수 있다. 총 소속값도 0에서부터 1까지의 범위를 가지게 되며 0은 비강수에코를 1은 강수 에코를 의미한다. 최종 소속값에 임계값을 적용하여 임계값보다 낮으면 비강수 에코로, 높으면 강수에코로 판단하게 된다.
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