The metadata for urban meteorological observation is standardized through comparison with those established at the World Meteorological Organization and the Korea Meteorological Administration to understand the surrounding environment around the sites exactly and maintain the networks and sites effi...
The metadata for urban meteorological observation is standardized through comparison with those established at the World Meteorological Organization and the Korea Meteorological Administration to understand the surrounding environment around the sites exactly and maintain the networks and sites efficiently. It categorizes into metadata for an observational network and observational sites. The latter is again divided into the metadata for station general information, local scale information, micro scale information, and visual information in order to explain urban environment in detail. The metadata also contains the static information such as urban structure, surface cover, metabolism, communication, building density, roof type, moisture/heat sources, and traffic as well as the update information on the environment change, maintenance, replacement, and/or calibration of sensors. The standardized metadata for urban meteorological observation is applied to the Weather Information Service Engine (WISE) integrated meteorological sensor network and sites installed at Incheon area. It will be very useful for site manager as well as researchers in fields of urban meteorology, radiation, surface energy balance, anthropogenic heat, turbulence, heat storage, and boundary layer processes.
The metadata for urban meteorological observation is standardized through comparison with those established at the World Meteorological Organization and the Korea Meteorological Administration to understand the surrounding environment around the sites exactly and maintain the networks and sites efficiently. It categorizes into metadata for an observational network and observational sites. The latter is again divided into the metadata for station general information, local scale information, micro scale information, and visual information in order to explain urban environment in detail. The metadata also contains the static information such as urban structure, surface cover, metabolism, communication, building density, roof type, moisture/heat sources, and traffic as well as the update information on the environment change, maintenance, replacement, and/or calibration of sensors. The standardized metadata for urban meteorological observation is applied to the Weather Information Service Engine (WISE) integrated meteorological sensor network and sites installed at Incheon area. It will be very useful for site manager as well as researchers in fields of urban meteorology, radiation, surface energy balance, anthropogenic heat, turbulence, heat storage, and boundary layer processes.
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문제 정의
관측소를 중심으로 400 m×400 m 범위 내의 나지, 농지, 수역 등에 대한 지표 피복의 구성비와 근접한 수역의 크기, 열원, 수증기원과 오염원에 대한 정보를 기록하고, 도시 구조 재료, 건물 사이의 거리, 밀도, 건물의 유형과 재질 등에 대한 정보를 기입하여 주변 환경이 관측 자료에 미치는 영향을 이해할 수 있도록 하였다.
본 연구에서는 WMO와 KMA에서 작성된 종관 기상 관측에 대한 지침과 WMO에서 제시한 도시기상관측을 위한 가이드라인을 비교 분석함으로써, 우리나라 도시기상 관측에 적합한 메타데이터를 표준화하였으며, 이를 차세대도시농림융합기상사업단(WISE)에서 구축한 복합기상센서 관측망에 적용한 예를 제시하고자 한다.
이를 위하여 관측자 또는 센서의 입장에서 바라보는 공간적인 환경 정보에 대하여 시각정보 메타데이터로 제시하였다. 여기에는 파노라마 전경 사진과 센서 입장에서 바라본 방위별 주변 사진과 고도각별 장애물 정보를 제시하였다. 이를 통해 구체적으로 어떤 장애물이 어떤 위치에서 관측에 영향을 미치는지 이해할 수 있다.
제안 방법
관측망 메타데이터는 상단에 작성일자, 작성자, 문서버전을 포함하여 관측망 일반 정보(network general information), 규모 정보(network size information), 지도(network map), 관측망 이력(network history)의 4 가지로 구분하였다(그림 2). 관측망 일반 정보에는 관측망 이름, ID, 관측변수, 담당자 정보 등의 기본 사항을 기입하였고, 관측망 규모 정보에는 관측망의 공간 범위 및 밀도, 지형 정보 등의 관측망의 지리 정보와 더불어 관측소의 개수를 기록하였다.
관측망 지도는 장비가 설치된 모든 지점을 한번에 담을 수 있는 지도에 관측소가 모두 표현되도록 하였다. 관측망 이력에는 관측망 설립 및 운영 프로그램의 갱신, 관측망의 수정 사항 등을 수시로 작성하도록 하였다. 관측망 메타데이터 작성 목록은 맨 처음에 한 번만 작성하면 될 항목에는 ‘O’로, 수시로 변경 가능한 항목에는 ‘R’로 표시하였다(표 2).
관측망 메타데이터는 상단에 작성일자, 작성자, 문서버전을 포함하여 관측망 일반 정보(network general information), 규모 정보(network size information), 지도(network map), 관측망 이력(network history)의 4 가지로 구분하였다(그림 2). 관측망 일반 정보에는 관측망 이름, ID, 관측변수, 담당자 정보 등의 기본 사항을 기입하였고, 관측망 규모 정보에는 관측망의 공간 범위 및 밀도, 지형 정보 등의 관측망의 지리 정보와 더불어 관측소의 개수를 기록하였다. 관측망 지도는 장비가 설치된 모든 지점을 한번에 담을 수 있는 지도에 관측소가 모두 표현되도록 하였다.
관측소 메타데이터는 상단에 작성일자, 작성자, 문서버전, 관측망 ID를 기록하고(그림 3) 규모에 따라 일반 정보, 지역규모 정보, 미세규모 정보로 세분화하였으며, 시각 정보를 추가하였다.
도시기상관측을 위한 메타데이터는 크게 관측망 메타데이터와 관측소 메타데이터로 구성하였고, 이 중에서 관측망 메타데이터는 장비에 따라 분류한 것으로 같은 장비가 설치된 모든 위치에 대한 지점 정보와 관측 변수, 담당자 정보를 포함한다. 관측소 메타데이터는 장비가 설치된 지점에 따라 분류된 것으로 일반 정보, 국지규모 정보, 미세규모 정보의 3가지 규모 정보와 시각 정보로 구성되도록 하였다. 관측소 일반 정보는 관측소에 대한 기본 정보와 운영상태, 통신 정보 등을 포함하며, 10배 확대된 국지규모 정보는 도시 특성 분류 기준에 의한 도시 정보를 포함하고 있다.
관측소 메타데이터의 가장 큰 규모로 기록되는 관측소 일반 정보는 장비 설치 지점의 위도, 경도, 고도 등 관측망 메타데이터에서 기록된 기본 정보와 함께 관측소 지도 정보, 현재 운영 상태, 지형 정보, 세부 장비명 등을 기입하고, 지점의 통신 정보(station communication information)를 포함하여 데이터 전송 타입과 통신 담당자의 정보를 기록하도록 하였다.
관측소 지도 정보에는 관측소 주변의 대략적인 지리 정보를 한눈에 볼 수 있도록 4 km×4 km의 수평규모의 스케치 지도를 넣었고, 추가 설명(additional comments) 항목에는 특이 사항이나 관측소 주변의 환경 변화 등을 기록하도록 하였다.
그림 3은 복합기상센서가 설치된 인천의 5개소 중에서 드림파크 골프장(ID: 01002)에 적용한 관측소 일반정보 메타데이터의 예를 나타낸 것이다. 그림 2에서 제시되었던 WISE 복합기상센서 관측망의 메타데이터에서 01002로 표시된 드림파크 골프장 지점의 위도, 경도를 비롯하여 주변 환경에 대한 구체적인 정보를 기록하도록 하였다. 즉, 드림파크 골프장은 도시 주변에 위치하고 있으며 세부 장비로는 복합기상센서, 풍향계, 풍속계, 우량계가 설치되어 있음을 알 수 있다.
미세규모 정보는 실제 설치된 장비 구도의 가장 작은 범위이므로 장비 설치 위치와 높이, 설치 유형을 비롯하여 장비의 관측 범위를 기록하였다. 또한 설치된 장비 주변에 수증기원, 열원, 오염원 여부를 기록하도록 하여 관측 자료에 직접 영향을 미칠 수 있는 가장 근접한 외부 영향을 파악할 수 있도록 하였다. 스케치 지도에서는 실제 설치된 장비의 근접 환경을 나타내고, 추가 설명 항목을 통해 관측소의 변화와 특이 사항을 기록하도록 하였다.
시각 정보는 파노라마 사진, 8방위 사진, 스케치 지도 등을 포함하여 사용자가 관측 지점의 모든 환경 조건을 이해할 수 있도록 하였다. 메타데이터는 관측 환경이 바뀔 때마다 정보를 갱신함으로써 관측 환경의 변화가 기상 변수에 미치는 영향을 이해할 수 있도록 하였다.
미세규모 정보 메타데이터는 국지규모 정보를 관측소를 중심으로 10배를 확대한 40 m×40 m 영역의 스케치 지도를 넣을 수 있도록 하였으며 기입 항목을 표 5에 제시하였다.
미세규모 정보 메타데이터는 국지규모 정보를 관측소를 중심으로 10배를 확대한 40 m×40 m 영역의 스케치 지도를 넣을 수 있도록 하였으며 기입 항목을 표 5에 제시하였다. 미세규모 정보는 실제 설치된 장비 구도의 가장 작은 범위이므로 장비 설치 위치와 높이, 설치 유형을 비롯하여 장비의 관측 범위를 기록하였다. 또한 설치된 장비 주변에 수증기원, 열원, 오염원 여부를 기록하도록 하여 관측 자료에 직접 영향을 미칠 수 있는 가장 근접한 외부 영향을 파악할 수 있도록 하였다.
이상에서 WMO와 KMA의 기상관측을 위한 메타데이터와 WMO 도시기상 관측을 위한 가이드라인을 바탕으로 도시기상 관측을 위한 메타데이터를 표준화하였으며, 이를 WISE에서 구축한 복합기상센서 관측망과 드림파크골프장 관측소에 적용한 예를 제시하였다. 본 연구를 통해 표준화한 메타데이터는 WISE에서 구축한 에너지수지 관측망, 에어러솔 라이다와 운고계 관측망에도 적용하여 작성하였다.
가장 작은 규모인 미세규모 정보는 장비의 설치 위치, 유형, 방식에 대한 정보뿐 아니라 장비에 직접 영향을 미칠 수 있는 외부 환경을 포함한다. 시각 정보는 파노라마 사진, 8방위 사진, 스케치 지도 등을 포함하여 사용자가 관측 지점의 모든 환경 조건을 이해할 수 있도록 하였다. 메타데이터는 관측 환경이 바뀔 때마다 정보를 갱신함으로써 관측 환경의 변화가 기상 변수에 미치는 영향을 이해할 수 있도록 하였다.
공간 규모를 좁혀가면서 작성된 관측소 메타데이터는 상세 주변 환경 정보와 지도를 포함하고 위에서 내려다 본 수평적인 위치의 정보를 제공하지만 입체적인 정보를 파악하기 하기 어렵다. 이를 위하여 관측자 또는 센서의 입장에서 바라보는 공간적인 환경 정보에 대하여 시각정보 메타데이터로 제시하였다. 여기에는 파노라마 전경 사진과 센서 입장에서 바라본 방위별 주변 사진과 고도각별 장애물 정보를 제시하였다.
이상에서 WMO와 KMA의 기상관측을 위한 메타데이터와 WMO 도시기상 관측을 위한 가이드라인을 바탕으로 도시기상 관측을 위한 메타데이터를 표준화하였으며, 이를 WISE에서 구축한 복합기상센서 관측망과 드림파크골프장 관측소에 적용한 예를 제시하였다. 본 연구를 통해 표준화한 메타데이터는 WISE에서 구축한 에너지수지 관측망, 에어러솔 라이다와 운고계 관측망에도 적용하여 작성하였다.
이론/모형
관측소 국지규모 정보 메타데이터는 관측소 일반 정보 메타데이터에서 나타난 지도 규모에 비해 10배 확대된 스케치 지도를 넣어 관측소 주변 건물의 구조와 근접 환경에 대한 정보를 담을 수 있도록 하였다. 관측소 주변의 도시 특성을 나타내기 위해서 거칠기 길이에 따라 8단계로 분류된 DRC (Davenport Roughness Class)와 건물의 형태와 밀도, 지표면 상태에 따라 분류된 도시 기후대 분류인 LCZ (Local Climate Zone)를 기록하였다(Stewart and Oke, 2012; Davenport et al., 2000).
후속연구
우리나라의 도시기후대의 구분이 외국의 구분 사례와 매우 다르게 나타날 것으로 생각되어 이에 대해 추가로 연구할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 수행된 도시기상관측을 위한 메타데이터가 관측자료와 함께 제공될 때 도시에서 지표와 대기 사이의 에너지와 운동량의 교환, 복사에너지 수지, 대기경계층 모델의 개발 및 개선 연구에 매우 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 제시된 메타데이터의 형식은 도시기상 관측 외에도 해양, 산악 기상 관측 등의 특수한 환경에서의 기상 및 환경 관측에 적합한 메타데이터 작성을 위한 가이드라인으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
그럼에도 불구하고 현재까지 수행된 도시기상관측을 위한 메타데이터가 관측자료와 함께 제공될 때 도시에서 지표와 대기 사이의 에너지와 운동량의 교환, 복사에너지 수지, 대기경계층 모델의 개발 및 개선 연구에 매우 도움이 될 것으로 판단된다. 또한, 본 연구에서 제시된 메타데이터의 형식은 도시기상 관측 외에도 해양, 산악 기상 관측 등의 특수한 환경에서의 기상 및 환경 관측에 적합한 메타데이터 작성을 위한 가이드라인으로 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
우리나라의 도시기후대의 구분이 외국의 구분 사례와 매우 다르게 나타날 것으로 생각되어 이에 대해 추가로 연구할 필요가 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 수행된 도시기상관측을 위한 메타데이터가 관측자료와 함께 제공될 때 도시에서 지표와 대기 사이의 에너지와 운동량의 교환, 복사에너지 수지, 대기경계층 모델의 개발 및 개선 연구에 매우 도움이 될 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
우리나라 인구 중 도시 지역에 거주하는 비중은 얼마인가?
산업화 이후 도시화가 급속하게 진행되면서 세계인구 중 50% 이상이(IMF, 2007), 우리나라 인구의 90% 이상이 도시 지역에 거주하고 있다(http://www.city.
WMO에서 메타데이터 작성에 추가적으로 기입하도록 권고하는 요소는 무엇인가?
WMO에서는 관측소 설립과 운영 방안 및 관측 방법, 장비에 대한 전반적인 지침과 함께 메타데이터 작성을 위한 기본 사항을 제시하고 있는데, 여기에는 관측소 정보, 지리적 정보, 장비 정보, 관측소 연혁, 담당자 정보 작성 등을 제안하고 있다(WMO, 2011, 2010a, b, 2008, 2003). 특히, 농업 지역 관측소에서는 관측소의 주요 작물, 농업체계, 자연적 생산량에 대한 정보, 토양 유형, 토양 프로파일, 물리 상수 등을 추가적으로 기입하도록 권고하고 있다.
도시에서 나타나는 극단적인 기상 현상에는 무엇이 있는가?
kr). 도시는 자연적인 지표와는 달리 콘크리트와 아스팔트와 같은 인공적인 불투수층 지표로 인해 도시 열섬, 돌발 홍수와 같은 극단적인 기상 현상이 빈번하게 나타나며(Oke, 1982), 상대적으로 많은 사람들이 그 영향을 받기 때문에 도시에서 기상 연구의 중요성이 증가하고 있다(Lee et al., 2008; Grimmond, 2006; WMO, 2006; Jang and Kim, 1991).
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