[논문]UV-VIS 초분광 위성센서 모의복사휘도를 활용한 다양한 관측환경에서의 에어로솔 유효고도에 대한 O4 대기질량인자 민감도 조사

최원이; 이한림; 최철웅; 이양원; 노영민

doi:10.7780/kjrs.2020.36.2.1.5

UV-VIS 초분광 위성센서 모의복사휘도를 활용한 다양한 관측환경에서의 에어로솔 유효고도에 대한 O4 대기질량인자 민감도 조사
Investigation of O4 Air Mass Factor Sensitivity to Aerosol Peak Height Using UV-VIS Hyperspectral Synthetic Radiance in Various Measurement Conditions 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.36 no.2 pt.1, 2020년, pp.155 - 165

최원이 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학전공) , 이한림 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학전공) , 최철웅 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학전공) , 이양원 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학전공) , 노영민 (부경대학교 환경공학과)

초록
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본 연구에서는 복사전달모델을 사용하여 다양한 변수환경(파장 (340 nm, 477 nm), 에어로솔 종류(스모크, 황사, 황산염), AOD (aerosol optical depth), 지표면 반사도, 관측기하)에 따라 에어로솔 유효 고도(aerosol peak height; APH)에 대한 O₄ 대기질량인자(air mass factor; AMF)의 민감도를 조사하였다. 전반적으로, 477 nm의 O₄ AMF 가 340 nm 보다 APH에 대한 민감도가 크고 안정적으로 산출 가능한 것으로 확인하였다. AOD가 높을 때 APH에 대한 O₄ AMF의 민감도가 커지는 것을 확인하였다. 477 nm에서는 340 nm 보다 지표면 반사도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 태양천정각 증가에 따라 340 nm에서의 O₄ AMF가 감소하는 추세를 발견하였으며, 이러한 경향은 태양천정각 40°인 환경에서 높은 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 장벽효과로 인해 O₄ 흡수가 발생하는 광경로 길이가 줄어들기 때문인 것으로 사료된다. 477 nm에서는 태양천정각이 증가함에 따라 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 다중산란이 일부 발생하여 O₄ AMF가 비선형함수 형태로 증가하는 경향을 보였다. 마지막으로, AOD의 불확실성이 APH 산출오차에 미치는 영향을 조사하였다. 황산염 타입에 대한 APH 산출 시, AOD의 불확실성으로 인한APH 산출오차가 다른 에어로솔 타입보다 크게 나타났으며, 황사의 경우 AOD 불확실성에 대한 APH 산출오차에 대한 영향이 미미하게 나타났다. 이러한 결과는 각 에어로솔 타입의 흡수 산란 특성이 다양하기 때문에, 에어로솔 타입이 APH 산출 오차에 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this present study, the sensitivity of O4 Air Mass Factor (AMF) to Aerosol Peak Height (APH) has been investigated using radiative transfer model according to various parameters(wavelength (340 nm and 477 nm), aerosol type (smoke, dust, sulfate), aerosol optical depth (AOD), surface reflectance, solar zenith angle, and viewing zenith angle). In general, it was found that O4 AMF at 477 nm is more sensitive to APH than that at 340 nm and is stably retrieved with low spectral fitting error in Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) analysis. In high AOD condition, sensitivity of O4 AMF on APH tends to increase. O4 AMF at 340 nm decreased with increasing solar zenith angle. This dependency isthought to be induced by the decrease in length of the light path where O4 absorption occurs due to the shielding effect caused by Rayleigh and Mie scattering at high solar zenith angles above 40°. At 477 nm, as the solar zenith angle increased, multiple scattering caused by Rayleigh and Mie scattering partly leads to the increase of O4 AMF in nonlinear function. Based on synthetic radiance, APHs have been retrieved using O4 AMF. Additionally, the effect of AOD uncertainty on APH retrieval error has been investigated. Among three aerosol types, APH retrieval for sulfate type is found to have the largest APH retrieval error due to uncertainty of AOD. In the case of dust aerosol, it was found that the influence of AOD uncertainty is negligible. It indicates that aerosol types affect APH retrieval error since absorption scattering characteristics of each aerosol type are various.

주제어

표/그림 (7)

표 Table 1. Fitting window and cross sections for the DOAS analysis
그림 Fig. 1. Flow chart of APH retrieval procedure based on radiative transfer simulation.
표 Table 2. Values of AOD and APH inputted to VLIDORT
그림 Fig. 2. Sensitivity of O₄ AMF to APH and AOD at 340 nm and 477 nm (SZA = 30°, VZA = 30°, RAA = 100°, and surface reflectance = 0.1).
그림 Fig. 3. Sensitivity of O₄ AMF to APH and surface reflectance at 340 nm and 477 nm (SZA = 30°, VZA = 30°, RAA = 100°, and AOD = 1.0).
그림 Fig. 4. Sensitivity of O₄ AMF to SZA, VZA, and APH at 340 nm and 477 nm (RAA = 100°, AOD = 1.0, and surface reflectance = 0.1).
그림 Fig. 5. Validation results of APH retrieval when AOD is true, overestimated, and underestimated (SZA = 30°, VZA = 30°, RAA = 100°, and surface reflectance = 0.1).

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 O₄ AMF가 APH에 대한 민감도를 가질 때 관측기하, AOD, 및 지표 반사도 변수들의 영향을 조사하였다. 전반적으로, 360 nm의 O₄ AMF산출오차가가 477 nm에서의 O₄ AMF의 산출오차보다 더 높게 나타나기 때문에 477 nm의 O₄AMF를 이용하여 APH를산출하는 것이 안정적일 것으로 판단되어, Fig.
본 연구에서는 복사전달모델로부터 생성된 초분광 모의복사휘도를 사용하여 다양한 관측환경에 대한 O₄ AMF의 민감도 조사를 수행하였다. 모의자료 기반의 APH 산출 성능 확인을 위한 암맹평가를 수행하였다.
본 연구에서는 복사전달모델을 이용하여 APH에 대한 O₄ AMF(340 nm, 477 nm)의 민감도를 다양한 변수 (에어로솔 종류, AOD, 지표면 반사도, 관측기하)에 대하여 조사하였다. 전반적으로, O₄ AMF의 민감도를 확인해 보았을 때, 340 nm의 O₄ AMF보다 477 nm의 O₄ AMF가 APH에 대한 민감도가 더 크게 나타나는 것을 확인하였다.
서론에 명시되어 있는 대로, O₄ SCD 기반 고도산출 기술은 온도 및 압력 변화에 대한 O₄ VCD 변화에 대한 오차가 발생할 수 있기 때문에, 본 연구에서는 O₄ AMF에 대한 민감도를 확인하기 위하여 DISCOVER AQ자료에 제시된 온도와 압력의 연직분포를 이용하여, O₄의 연직 분포농도를 계산하였다. O₄농도의 연직분포는 대기 온도와 압력의 연직 분포를 알고 있다면, 산소(O₂)의 대기 구성비 (20.

가설 설정

VLIDORT에 대한 자세한 설명은 Spurr and Christi (2014)에 자세히 서술되어 있다. 압력, 온도, 미량 기체 및 에어로솔의 연직분포와 에어로솔 특성(입자크기, 흡수특성), 관측기하(solar zenith angle; SZA, viewing zenith angle; VZA, relative azimuth angle; RAA), 지표면 반사도와 같은 정보를 VLIDORT에 입력하여 다양한 대기 및 관측조건을 가정하였다. 압력, 온도, 미량기체(이산화질소, 오존)의 연직분포는 DISCOVER AQ (Surface Conditions from COlumn and VERtically Resolved Observations Relevant to Air Quality) 캠페인의 관측자 료로부터 취득하였으며(https://www-air.
에어로솔의 연직분포는 APH, 반폭너비(half width), 에어로솔 층의 상·하한 고도(top height, bottom height)를 통하여 정의될 수 있는 가우시안 분포의 일종인 GDF (quasi-Gaussian generalized distribution function) 로 가정하였다.

제안 방법

AOD와 APH 변화에 대한 APH 산출오차를 간단하게 확인하기 위하여, 관측기하에 해당되는 태양천정각, 위성관측각, 상대방위각은 각각 30°, 30°, 100°로, 지표면 반사도는 0.1로 고정하여 APH 산출을 수행하였다.
(2007)에서 제시한 에어로넷의 climatology 정보를 사용하였다. APH, 관측기하, 지표면 반사도는 Choi et al. (2019)의 연구에서 제시한 O₄ AMF 기반 에어로솔 고도산출시 이용된 조견표에 고려된 인자로서, O₄ AMF에 영향을 줄 것으로 생각되어, 민감도 조사를 위하여 다양한 값들을 입력을 복사전달모델에 입력하여 초분광 모의복사휘도를 생산하였다. 모의복사휘도는 340 nm와 477 nm의 O₄ 흡수밴드를 포함하기 위하여 파장범위는 300 nm부터 500 nm로, 파장 간격은 0.
APH와 함께 O₄ AMF에 큰 민감도를 가지는 AOD의일반적인 산출오차를 고려하여 AOD가 오차를 가지는 경우 APH 산출오차를 조사하였다. AOD 산출오차는 OMI 위성센서 기준 0.
2를 통해서 340 nm의 O₄ AMF 보다 477 nm의 O₄ AMF가 APH 변화에 더 높은 민감도를 가지며, 더 낮은 O₄ AMF 산출오차를 가지기 때문에, APH 산출 시 477 nm에서의 O₄ AMF가 340 nm에 비하여 더 높은 민감도로 안정적으로 활용 될 수 있다는 것을 확인하였다. Fig. 3에서는 위성관측기하와 지표면 반사도를 고정하여 O₄ AMF 산출 파장과 AOD가 미치는 영향을 분석하였으므로 다음 그림들을 통해 다양한 위성 관측환경에서 O₄ AMF가 APH에 대한 민감도를 조사하였다.
1)에 제시된 자료를 사용하였다. 각 에어로솔 타입에 대한 APH 산출오차를 조사하기 위하여, 스모크, 황사, 황산염 세가지 타입을 모두 고려하였다. 한편, 암맹평가를 위한 모의복사휘도의 데이터셋 생성을 위하여 Table 2에 제시된 AOD와 APH 값들을 무작위로 선택하여 복사전달모델에 입력하였다.
AMF가 APH산출에 사용될 때 고려해야 할 다양한 변수들의 중요성을 정량적으로 분석하였다. 또한 O₄ AMF와 APH 사이의 관계를 설명하는 조견표를 구축하여 모의 복사 휘도 자료로부터 APH를 산출하고, 조견표 비교에 사용 되는AOD값에 오차를 주어 APH 산출 시 AOD오차가 미치는 영향을 분석하였다.
AMF의 APH에 대한 민감도를 조사하였다. 또한 두 파장에서 산출된 O₄ AMF정보가 제한된 에어로솔 종류가 아닌 다양한 에어로솔 종류, 관측기하, 지표면 반사도, APH, 에어로솔 광학두께 등에 대한 민감도를 조사하였다. 마지막으로, 모의자료 기반에서 O₄ AMF를 활용한 APH 산출 성능을 파악하기 위해 암맹평가를 수행하여 산출된 APH와 모의복사휘도 생산 시 입력한 APH의 참값과의 차이를 조사하였다.
여기서 APH는 에어로솔 소산계수의 연직분포를 가우시안 함수로 피팅했을 때 산출되는 꼭지점이 위치한 고도를 의미한다. 또한 복사전달모델로 계산한 조견 표를 이용하여 OMI (Ozone Monitoring Instrument)센서 로부터 에어로솔의 유효고도를 처음으로 산출하고 이를 CALIOP에서 측정된 값들과 비교하였다. 산출된 APH 중에서 80%는 CALIOP 측정값들과의 비교에서 1 km 이하의 차이를 보이며 초분광 O₄ 기반의 에어로솔 고도정보 산출의 가능성을 보여주었다.
2). 또한, AOD가 1.0인 경우와 2.5인 경우에 대하여 O₄ AMF와 APH 사이의 관계를 조사하였다. 에어로솔 종류와 O₄ AMF의 파장에 관계없이 AOD가 1.
가시영역의477 nm에서는 태양천정각이 증가함에 따라 Rayleigh 및 Mie 산란에 의해 다중산란이 일부 발생하여 태양천정각이 증가함에 따라 O₄ AMF가 비선형함수 형태로 증가하는 것을 볼 수 있었다. 마지막으로, 477 nm 에서의 O₄AMF를 이용하여 APH 산출 시 AOD 불확실성이 APH 산출오차에 미치는 영향을 조사하였다. 세가지 에어로솔 종류 중 황산염이 AOD의불확실성으로 인해 APH 산출오차가 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다.
또한 두 파장에서 산출된 O₄ AMF정보가 제한된 에어로솔 종류가 아닌 다양한 에어로솔 종류, 관측기하, 지표면 반사도, APH, 에어로솔 광학두께 등에 대한 민감도를 조사하였다. 마지막으로, 모의자료 기반에서 O₄ AMF를 활용한 APH 산출 성능을 파악하기 위해 암맹평가를 수행하여 산출된 APH와 모의복사휘도 생산 시 입력한 APH의 참값과의 차이를 조사하였다.
한편, 암맹평가를 위한 모의복사휘도의 데이터셋 생성을 위하여 Table 2에 제시된 AOD와 APH 값들을 무작위로 선택하여 복사전달모델에 입력하였다. 모의복사휘도를 생산 후 Section 2.1)에 제시된 방법을 통하여 초분광 위성자료의 기기함수 및 노이즈를 고려하고, DOAS 피팅을 통하여 O₄ SCD를 산출하고, 최종적으로 O₄ AMF를 산출하였다. 한편, APH와 AOD에 대한 함수로 구성된 O₄ AMF 조견표를 생성하였는데, 조견표의 AOD와 APH의 노드 값들은 Table 2에 제시된 값들을 조견표 생성 시 복사전달모델에 입력하였다.
AMF의 민감도 조사를 수행하였다. 모의자료 기반의 APH 산출 성능 확인을 위한 암맹평가를 수행하였다. 이를 위하여 무작위로 선정된 관측조건을 복사전달모 델에 입력하여 모의복사휘도를 생성하고, APH를 산출하였다.
본 연구에서는 340 nm와 477 nm에서의 O₄ AMF와 APH와의 상관관계 조사를 통해 각 파장의 O₄ AMF가 APH산출에 사용될 때 고려해야 할 다양한 변수들의 중요성을 정량적으로 분석하였다. 또한 O₄ AMF와 APH 사이의 관계를 설명하는 조견표를 구축하여 모의 복사 휘도 자료로부터 APH를 산출하고, 조견표 비교에 사용 되는AOD값에 오차를 주어 APH 산출 시 AOD오차가 미치는 영향을 분석하였다.
본 연구에서는 O₄ AMF 민감도 조사 후, AOD, APH를 변화시키며 APH 산출을 위한 암맹평가(blind test)를수행하였다(Fig. 1). AOD와 APH 변화에 대한 APH 산출오차를 간단하게 확인하기 위하여, 관측기하에 해당되는 태양천정각, 위성관측각, 상대방위각은 각각 30°, 30°, 100°로, 지표면 반사도는 0.
본 연구에서는 자외선부터 가시광선 영역을 측정하는 초분광센서가 탑재된 위성으로부터 O₄ 흡수 특성을 이용하여 에어로솔 연직분포정보를 산출할 때 많이 사용되는 가시광선 영역의 477 nm 흡수밴드와, 추가적으로, 자외선영역에 위치한 340 nm의 O₄ 흡수밴드를 이용하여 O₄AMF의 APH에 대한 민감도를 조사하였다. 또한 두 파장에서 산출된 O₄ AMF정보가 제한된 에어로솔 종류가 아닌 다양한 에어로솔 종류, 관측기하, 지표면 반사도, APH, 에어로솔 광학두께 등에 대한 민감도를 조사하였다.
암맹평가에 사용되는 모의복사휘도 생성 시 입력된 AOD 정보를 사용하여 O4 AMF 조견표의 필터링을 수행하고, 최종적으로 특정 AOD 조건에서의 O4 AMF와 APH 사이의 관계를 토대로 암맹평가 모의복사휘도 로부터 산출한 O4 AMF를 비교하여 일치하는 경우의 APH 값을 최종적으로 채택한다.
에어로솔 유효 고도에 대하여 O₄ AMF가 가지는 민 감도를 세가지 에어로솔 종류(스모크, 황사, 황산염)에대하여 조사하였다(Fig. 2). 또한, AOD가 1.
모의자료 기반의 APH 산출 성능 확인을 위한 암맹평가를 수행하였다. 이를 위하여 무작위로 선정된 관측조건을 복사전달모 델에 입력하여 모의복사휘도를 생성하고, APH를 산출하였다. 복사전달모델을 이용한 O₄ AMF 산출방법 및민감도 테스트에 대한 내용은 Section 2.
이에 따라, 기존의 O4 SCD 기반의 에어로솔 유효 고도 산출방식에서, 온도 및 압력 변화에 대한 O4 VCD의 변화 특성을 반영하기 위하여 O4 SCD에서 O4 VCD를 나눔으로써 계산되는 O4의대기질량인자(air mass factor; AMF)를 에어로졸 유효고도 산출 시 활용하였다(Choi et al., 2019).
6 nm으로 컨볼루션 하였다. 이와 함께, OMI 위성센서의 신호 대 잡음비를 고려하여, 1400의 신호 대 잡음비에 대한 랜덤 잡음신호를 반영하였다.
전반적으로, 360 nm의 O4 AMF산출오차가가 477 nm에서의 O4 AMF의 산출오차보다 더 높게 나타나기 때문에 477 nm의 O4 AMF를 이용하여 APH를산출하는 것이 안정적일 것으로 판단되어, Fig. 1에 제시된 APH 산출 흐름도를 기반으로 477 nm에서의 O4 AMF를 사용하여 APH를 산출하였다.
모의자료 기반의 경우, 노이즈와 고도를 제외한 값들은 참값으로 고려되기 때문에, 위성 센서의 노이즈만을 포함할 때의 APH 산출오차를 확인할 수 있다. 추가적으로, 입력자료 중 큰 오차를 가지는 AOD가 불확실성을 가지는 경우에 대하여 APH 산출 결과를 모의자료 기반으로 계산하였다.
각 에어로솔 타입에 대한 APH 산출오차를 조사하기 위하여, 스모크, 황사, 황산염 세가지 타입을 모두 고려하였다. 한편, 암맹평가를 위한 모의복사휘도의 데이터셋 생성을 위하여 Table 2에 제시된 AOD와 APH 값들을 무작위로 선택하여 복사전달모델에 입력하였다. 모의복사휘도를 생산 후 Section 2.
2 nm로생성되었다. 현재까지도 운용중인 초분광 환경위성센서이며, O₄ 기반의 에어로솔 고도산출에 다수 활용된 OMI 위성센서의 기기함수를 고려하여, FWHM (Full width half maximum)은 0.6 nm으로 컨볼루션 하였다. 이와 함께, OMI 위성센서의 신호 대 잡음비를 고려하여, 1400의 신호 대 잡음비에 대한 랜덤 잡음신호를 반영하였다.

대상 데이터

(2019)의 연구에서 제시한 O₄ AMF 기반 에어로솔 고도산출시 이용된 조견표에 고려된 인자로서, O₄ AMF에 영향을 줄 것으로 생각되어, 민감도 조사를 위하여 다양한 값들을 입력을 복사전달모델에 입력하여 초분광 모의복사휘도를 생산하였다. 모의복사휘도는 340 nm와 477 nm의 O₄ 흡수밴드를 포함하기 위하여 파장범위는 300 nm부터 500 nm로, 파장 간격은 0.2 nm로생성되었다. 현재까지도 운용중인 초분광 환경위성센서이며, O₄ 기반의 에어로솔 고도산출에 다수 활용된 OMI 위성센서의 기기함수를 고려하여, FWHM (Full width half maximum)은 0.
압력, 온도, 미량 기체 및 에어로솔의 연직분포와 에어로솔 특성(입자크기, 흡수특성), 관측기하(solar zenith angle; SZA, viewing zenith angle; VZA, relative azimuth angle; RAA), 지표면 반사도와 같은 정보를 VLIDORT에 입력하여 다양한 대기 및 관측조건을 가정하였다. 압력, 온도, 미량기체(이산화질소, 오존)의 연직분포는 DISCOVER AQ (Surface Conditions from COlumn and VERtically Resolved Observations Relevant to Air Quality) 캠페인의 관측자 료로부터 취득하였으며(https://www-air.larc.nasa.gov/ missions/discover-aq/discover-aq.html), 지표부터 63 km 고도까지 총 75개 층의 정보가 복사전달모델에 입력되었다. 에어로솔의 연직분포는 APH, 반폭너비(half width), 에어로솔 층의 상·하한 고도(top height, bottom height)를 통하여 정의될 수 있는 가우시안 분포의 일종인 GDF (quasi-Gaussian generalized distribution function) 로 가정하였다.
1로 고정하여 APH 산출을 수행하였다. 온도, 압력, 미량기체의 프로파일과 에어로솔 입자의 특성은 Section 2.1)에 제시된 자료를 사용하였다. 각 에어로솔 타입에 대한 APH 산출오차를 조사하기 위하여, 스모크, 황사, 황산염 세가지 타입을 모두 고려하였다.

이론/모형

O4 AMF의 민감도 조사를 위하여, 첫 번째로, 복사전 달모델인 VLIDORT (Linearized pseudo-spherical scalar and vector discrete ordinate radiative transfer) version 2.7을사용하여 다양한 관측환경에 대한 모의복사휘도를 생산하였다.
VLIDORT에 입력되는 에어로솔의 특성정보로는 입자의 직경, 미세입자 비율, 굴절률(refractive index) 의 실수부와 허수부 등이 있다. 본 연구에서는 스모크, 황사, 황산염 에어로솔에 대한 에어로솔 특성정보를 Torres et al. (2007)에서 제시한 에어로넷의 climatology 정보를 사용하였다. APH, 관측기하, 지표면 반사도는 Choi et al.
위와 같은 과정을 통하여 생성한 모의복사휘도를 이용하여 DOAS 스펙트럼 피팅 방식을 통하여 O₄ SCD를산출하였다(Platt and Stutz, 2008). 340 nm와 477 nm의 중심파장을 가지는 O₄ 흡수밴드에서 O₄ SCD를 산출하기 위한 피팅윈도우와 미량기체의 흡수단면적은 Table 1 에 명시되어 있다.

성능/효과

이를 통해, AOD가 높은 경우의 O₄ AMF가 AOD의 낮은 경우의 O₄ AMF보다 APH 변화에 대하여 높은 민감도를 가지는 것을 보여준다. 477 nm의 황사 에어로솔의 경우에 서도 AOD가 2.5일 때 APH와 AMF의 선형 관계식은 Y=-0.20X+2.22이며 이때 경사도는 -0.20으로 AOD가 1.0일 경우의 경사도인 -0.12와 비교해 AOD가 높은 경우 O₄ AMF가 AOD의 낮은 경우의 AMF와 비교에 APH 에 대해 높은 민감도를 가지는 것을 확인할 수 있다.
1이하로 매우 작은 구간에서 AMF와 지표면 반사도와의 관계가 APH에 따라 큰 것을 보여준다. AMF와 APH의 관계에서 지표면반 사도 크기에 따라 영향이 다른 것을 확인하였으며 특히 477 nm에서는 지표면 반사도의 영향이 340 nm에 비해 크기 때문에 O₄ AMF를 이용하여 APH를 산출할 때 정확한 지표면 반사도 값이 필요하다는 것을 의미한다. 황사와 황산염에서도 스모크의 경우와 마찬가지로 지표면반사도가 매우 큰 구간과 작은 구간에서 AMF와 지표면 반사도 사이의 관계가 APH가 1 km와 3 km일 경우에 따라 차이가 큰 것을 확인할 수 있다.
전반적으로, O₄ AMF의 민감도를 확인해 보았을 때, 340 nm의 O₄ AMF보다 477 nm의 O₄ AMF가 APH에 대한 민감도가 더 크게 나타나는 것을 확인하였다. AOD에 대한 영향의 경우, AOD가 높을 때 O₄ AMF가 APH에 대해 높은 민감도를 가지는 것을 확인하였다. 이는 AOD가 낮은 경우, APH에 대한 O₄ AMF의 민감도가 감소하여 O₄ AMF를 이용한 APH 산출 시 오차가 커질 수 있다는 것을 의미한다.
21으로 477 nm 에서의 O₄ AMF가 APH 변화에 대해서 더 높은 민감도를 보여준다. Fig. 2를 통해서 340 nm의 O₄ AMF 보다 477 nm의 O₄ AMF가 APH 변화에 더 높은 민감도를 가지며, 더 낮은 O₄ AMF 산출오차를 가지기 때문에, APH 산출 시 477 nm에서의 O₄ AMF가 340 nm에 비하여 더 높은 민감도로 안정적으로 활용 될 수 있다는 것을 확인하였다. Fig.
또한 복사전달모델로 계산한 조견 표를 이용하여 OMI (Ozone Monitoring Instrument)센서 로부터 에어로솔의 유효고도를 처음으로 산출하고 이를 CALIOP에서 측정된 값들과 비교하였다. 산출된 APH 중에서 80%는 CALIOP 측정값들과의 비교에서 1 km 이하의 차이를 보이며 초분광 O₄ 기반의 에어로솔 고도정보 산출의 가능성을 보여주었다. 이후, Choi et al.
마지막으로, 477 nm 에서의 O₄AMF를 이용하여 APH 산출 시 AOD 불확실성이 APH 산출오차에 미치는 영향을 조사하였다. 세가지 에어로솔 종류 중 황산염이 AOD의불확실성으로 인해 APH 산출오차가 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 황사의 경우 스모크나 황산 염과 비교해 AOD 불확실성의 영향이 작은 것을 확인하였다.
1의 불확실성을 주었을 때 산출된 APH의 오차가 작았으며 높은 APH구간에서 산출된 APH가 참값과 비교하여 상대적으로 과대 산출되는 경우를 확인할 수 있었다. 세가지 에어로솔 종류 중황산염이 AOD의 불확실성으로 인해 APH 산출오차가 가장 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었으며 황사의 경우 AOD 불확실성의 영향이 작은 것을 볼 수 있었다. 에어로솔 종류가 다름으로 인해 흡수 산란 특성이 상이 하며 이러한 영향은 관측기하 및 다양한 관측환경에서 AOD불확실성이 APH 산출에 미치는 영향이 다를 수 있다.
지표면 반사도의 영향을 보았을 때 또한, 340 nm에 비해 477 nm 에서 지표면 반사도의 영향이 큰 것을 확인하였다. 스모크, 황사, 황산염 모두 지표면 반사도가 매우 큰 구간과 작은 구간에서 APH가 1 km일 때와 3 km일 경우 O₄ AMF와 지표면 반사도 사이의 관계가 차이가 큰 것을 확인할 수 있었다. 관측기하에 따른 APH에 대한 민감 도를 보았을 때 340 nm O₄ AMF의 경우 태양천정각 증가에 따라 O₄ AMF가 감소하는 추세를 보이며 이러한 경향은 태양천정각이 40° 이상에서 높은 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 장벽 효과 (Shielding effect)로 인해 O₄ 흡수가 발생하는 광경로 길이가 감소하기 때문인 것으로 사료된다.
5인 경우에 대하여 O₄ AMF와 APH 사이의 관계를 조사하였다. 에어로솔 종류와 O₄ AMF의 파장에 관계없이 AOD가 1.0일 때에 비하여 AOD가 2.5인 경우에 APH에대한 O₄ AMF의 민감도가 더 높게 나타나는 것으로 나타났다(Fig. 2). 예를 들어, AOD가 2.
11으로 나타난다. 이를 통해, AOD가 높은 경우의 O₄ AMF가 AOD의 낮은 경우의 O₄ AMF보다 APH 변화에 대하여 높은 민감도를 가지는 것을 보여준다. 477 nm의 황사 에어로솔의 경우에 서도 AOD가 2.
AMF(340 nm, 477 nm)의 민감도를 다양한 변수 (에어로솔 종류, AOD, 지표면 반사도, 관측기하)에 대하여 조사하였다. 전반적으로, O₄ AMF의 민감도를 확인해 보았을 때, 340 nm의 O₄ AMF보다 477 nm의 O₄ AMF가 APH에 대한 민감도가 더 크게 나타나는 것을 확인하였다. AOD에 대한 영향의 경우, AOD가 높을 때 O₄ AMF가 APH에 대해 높은 민감도를 가지는 것을 확인하였다.
이는 AOD가 낮은 경우, APH에 대한 O₄ AMF의 민감도가 감소하여 O₄ AMF를 이용한 APH 산출 시 오차가 커질 수 있다는 것을 의미한다. 지표면 반사도의 영향을 보았을 때 또한, 340 nm에 비해 477 nm 에서 지표면 반사도의 영향이 큰 것을 확인하였다. 스모크, 황사, 황산염 모두 지표면 반사도가 매우 큰 구간과 작은 구간에서 APH가 1 km일 때와 3 km일 경우 O₄ AMF와 지표면 반사도 사이의 관계가 차이가 큰 것을 확인할 수 있었다.
3에서는 O₄ AMF와 APH 관계에 대한 지표면 반사도의 영향을 조사하였다. 파장에 따른 지표면 반사도의 차이를 보였으며 에어로솔 종류가 다름에 따라 지표면 반사도가 O₄ AMF와 APH 관계에 미치는 영향은 작을 것을 확인할 수 있었다. Fig.

후속연구

황사의 경우 스모크나 황산 염과 비교해 AOD 불확실성의 영향이 작은 것을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 다양한 변수들의 영향은 APH산출시 이용하는 O₄ AMF 조견표에 고려되어야 할인자들의 선정 및 조견표에서의 각 인자들의 간격을 결정할 때 유용한 자료로 활용될 수 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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