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수치표고모델과 태양복사모델을 이용한 기상청 일사 관측소 관측환경 분석
An Analysis of Observational Environments for Solar Radiation Stations of Korea Meteorological Administration using the Digital Elevation Model and Solar Radiation Model 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.40 no.2, 2019년, pp.119 - 134  

지준범 (한국외국어대학교 대기환경연구센터) ,  조일성 (강릉원주대학교 복사-위성연구소) ,  김부요 (강릉원주대학교 복사-위성연구소) ,  이규태 (강릉원주대학교 복사-위성연구소)

초록
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기상청 일사관측소 관측환경 분석을 위하여 수치표고모델(DEM)과 태양복사모델을 이용하여 주변지형에 의한 차폐와 하늘시계요소(SVF) 및 일사량을 산출하였다. 지형고도자료(10 m 해상도)를 통해 관측소를 중심으로 주변 25 km내의 지형들을 이용하여 스카이라인과 SVF를 계산하였다. 또한, 일사관측소별 산출된 천기도와 스카이라인을 중첩하여 지형에 의한 차폐를 분석하였다. 특히 인천 관측소는 주변지형의 차폐가 적었고 청송군과 추풍령 관측소는 주변 지형에 의한 차폐가 큰 관측소로 나타났다. 태양복사모델을 이용하여 동일 조건에서 지형 특성에 따른 일사량을 산출하여 지형에 의한 기여도를 분석하였다. 연누적 일사량 계산결과, 청송군 관측소의 경우 수평면 일사량과 비교하였을 때 직달일사량은 12.0% 이상 차폐되었고 산란일사량은 5.6% 그리고 전천일사량은 4.7% 감소하였다. 평균 일누적 일사량을 기준으로 편차를 분석하였을 때 0.3% 이상 전천일사량이 감소되는 지점은 6개 관측소였다. 42개 관측소 중 8소는 관측소의 이전 또는 관측장비의 이동설치가 시급한 것으로 분석되었고 1/2 이상(24소)의 관측소는 일사관측환경에 대한 검토가 필요한 것으로 분석되었다. DEM자료는 관측소 주변의 인공구조물과 식생 등이 포함되지 않기 때문에 더 상세한 관측환경분석이 요구된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to analyze the observational environment of solar radiation stations operated by the Korea Meteorological Administration (KMA), we used the digital elevation model (DEM) and the solar radiation model to calculate a topographical shading, sky view factor (SVF) and solar radiation by surround...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 실제 육안으로 확인할 수 있는 산림과 주변 구조물의 차폐는 적용되지 않는다. 이 연구에서는 DEM자료를 이용하여 일사관측소 환경을 분석하고자 하였으며 이를 이용한 지형효과 결과와 복사모델을 이용하여 산출된 일사량을 비교하였다.
  • 이 연구에서는 고해상도 DEM자료를 이용해 기상청에서 관측중인 42개 일사관측소에 대한 관측 환경 분석을 수행하였다. 일사관측소를 기준으로 25 km 반경내의 지형들을 분석하여 광학경로에 영향을 줄 수 있는 차폐물 및 SVF 등을 계산하였다.
  • 이 연구에서는 기상청에서 운영중인 일사관측소에 대한 관측환경을 분석하였다. 일사관측소의 관측환경은 주변지형에 의한 태양복사의 차폐를 중심으로 분석하였으며 고해상도 DEM자료를 이용하여 산출된 sky line과 SVF를 이용하였다.

가설 설정

  • , 2017). 본 연구에서는 관측환경분석을 위해 1년동안 동일한 기상상태를 가정하였다. 사용된 입력자료들은 기온(288.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
일사관측소는 어떤 위치에 존재해야하는가? 일사관측소는 태양복사(일사)를 차단하거나 반사시킬 수 있는 구조물(건물 및 산림 등)이 없어야 하고 인공광원이 발생되지 않는 지점이어야 한다(WMO, 1986). 즉 일사계가 설치되는 장소는 설치장비 고도의 수평면을 기준으로 고도각 5o 이상의 광학경로(optical path)에 장애물이 없어야 한다(WMO, 2008).
관측소 위치정보로 산출할 수 있는 정보는? 관측소 위치정보를 통해 시간에 따른 천기도 (태양의 경로)를 산출할 수 있다. 천기도는 관측소 위치에서 일출과 일몰 시간 그리고 시간별 태양의 위치를 나타낼 수 있다.
일사관측소별 관측환경 분석의 어려움을 해결하기위해 Olson and Rupper은 무엇을 분석하엿는가? , 2006). Olson and Rupper (2018)는 DEM 자료를 이용해 지형효과에 따른 직달일사량의 차폐 영향을 분석하였고, Aguilar et al. (2010)은 GIS 기반의 모델을 이용해 지형효과가 적용된 SVF (하늘시계요소, Sky View Factor) 계산을 통해 지표면에 도달하는 일사량을 모의하였다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (17)

  1. Aguilar, C., Herrero, J., and Polo, M.J., 2010, Topographic effects on solar radiation distribution in mountainous watersheds and their influence on reference evapotranspiration estimates at watershed scale. Hydrology and Earth System Sciences, 14, 2479-2494. 

  2. Corripio, J.G., 2003, Vectorial algebra algorithms for calculating terrain parameters from DEMs and solar radiation modelling in 30 mountainous terrain. International Journal of Geographical Information Science, 17(1), 1-23. 

  3. Dragut, L., and Eisnak, C., 2012, Automated object-based classification of topography from STRM data. Geomorphology, 141, 21-33. 

  4. Hopkinson, C., Chasmer, L., Munro, S., and Demuth, M.N., 2010, The influence of DEM resolution on simulated solar radiation induced glacier melt. Hydrological processes, 24(6), 775-788. 

  5. Jee, J.B., Kim, Y.D., Lee, W.H. and Lee, K.T., 2010, Temporal and spatial distributions of solar radiation with surface pyranometer data in South Korea. Journal of the Korean Earth Science Society, 31(7), 720-737. (in Korean) 

  6. Jee, J.B., and Choi, Y.J., 2014, Conjugation of Landsat data for analysis of the land surface properties in capital area. Journal of Korean Earth Sciences Society, 35(1), 54-68. (in Korean) 

  7. Kumar, L., Skidmore, A.K., and Knowles, E., 1997, Modelling topographic variation in solar radiation in a GIS environment. International Journal of Geographical Information Science, 11(5), 475-497. 

  8. Tasumi, M., Allen, R.G., and Trezza, R., 2006, DEM based solar radiation estimation model for hydrological studies. Hydrology Science and Technology, 22, 1-4. 

  9. Long, C.N., and Shi, Y., 2006, The QCRad Value Added Product: Surface radiation measurement quality control testing, including climatologically configurable limits. Atmospheric Radiation Measurement Program Technical Report, ARM TR-074, 69 p. 

  10. McArthur, L.J.B., 2005, Baseline Surface Radiation Network (BSRN). Operations manual Version 2.1, WCRP-121, WMO/TD-No. 1274. 

  11. Olson, M.H., and Rupper, S.B., 2018, Impacts of topographic shading on direct solar radiation for valley glaciers in complex topography. The Cryosphere Discussions, https://doi.org/10.5194/tc-2018-64 

  12. Park, H.I, Zo, I.S., Kim, B.Y., Jee, J.B., and Lee, K.T., 2017, An analysis of global solar radiation using the GWNU solar radiation model and automatic total cloud cover instrument in Gangneung region. Journal of the Korean Earth Science Society, 38(2), 129-140. (in Korean) 

  13. WMO (World Meteorological Organization), 1986, Revised instruction manual on radiation instruments and measurements. World Climate Research Programme Publications Series No. 7, WMO/TDNo.149, Geneva 

  14. WMO (World Meteorological Organization), 1998, Baseline Surface Radiation Network (BSRN): Operations manual. WMO/TD-No. 879, Geneva. 

  15. WMO (World Meteorological Organization), 2008, Guide to meteorological instruments and methods of observation, WMO-No.8 (CIMO Guide), 1.4-29. 

  16. Yi, C., Shin, Y., and An, S.M., 2017, A study on a comparison of sky view factors and a correlation with air temperature in the city. Atmosphere, 27(4), 483-498. (in Korean) 

  17. Zo, I.S., Jee, J.B., and Lee, K.T., 2014, Development of GWNU (Gangneung-Wonju National University) onelayer transfer model for calculation of solar radiation distribution of the Korea peninsula. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 50(1), 575-584. 

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