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천리안위성 1·2A호 지표면 알베도 상호 오차 분석 및 비교검증
A Comparative Errors Assessment Between Surface Albedo Products of COMS/MI and GK-2A/AMI 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.37 no.6 pt.1, 2021년, pp.1767 - 1772  

우종호 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  최성원 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  진동현 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  성노훈 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  정대성 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  심수영 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  변유경 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  전우진 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과) ,  손은하 (국가기상위성센터 위성기획과) ,  한경수 (부경대학교 지구환경시스템과학부 공간정보시스템공학과)

초록
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장기간에 걸친 전 지구적인 위성관측 지표면 알베도 자료는 전 지구 기후 및 환경의 변화 감시에 활발히 이용되고 있으며 그 활용도와 중요성이 크다. 우리나라의 경우 정지궤도위성 천리안위성 1호(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS) MI(Meteorological Imager) 센서와 천리안위성 2A호(GEO-KOMPSAT-2A, GK-2A) AMI (Advanced Meteorological Imager) 센서의 세대교체를 통해 지속적인 지표면 알베도 산출물의 확보가 가능하다. 그러나 COMS/MI 및 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물은 센서 및 알고리즘의 차이로 인해 산출물 간의 차이가 존재한다. 따라서 COMS/MI와 GK-2A/AMI 지표면 알베도 산출 기간을 확장하고 지속적인 기후변화 감시 연계성 확보를 위해 두 위성 산출물 간의 오차 분석이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 COMS/MI 및 GK-2A/AMI 지표면 알베도 자료의 중복기간을 대상으로 지상관측자료 AERONET (Aerosol Robotic Network)와 타 위성자료 GLASS (Global Land Surface Satellite)와 함께 비교 분석하였다. 오차 분석 결과 AERONET과의 검증에서 COMS/MI의 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE)가 0.043로 GK-2A/AMI의 RMSE인 0.015보다 높게 나타났다. 또한 GLASS와 비교하였을 때 COMS/MI의 RMSE는 0.029로 GK-2A/AMI의 0.038보다 낮게 나타났다. 이러한 오차특성을 이해하고 COMS/MI 및 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 자료를 사용할 때 장기간 기후변화 감시에 적극적으로 활용할 수 있을 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Global satellite observation surface albedo data over a long period of time are actively used to monitor changes in the global climate and environment, and their utilization and importance are great. Through the generational shift of geostationary satellites COMS (Communication, Ocean and Meteorolog...

주제어

#Surface Albedo   #GK-2A/AMI   #COMS/MI   #AERONET   #GLASS   #Consistency  

표/그림 (6)

AI 본문요약
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제안 방법

  • 본 연구에서는 COMS/MI 및 GK-2A/AMI 지표면 알베도 자료의 일관성 있는 기후자료로 사용하기 위해 위성 상호간의 오차 특성을 파악하고 지상관측자료 (AERONET) 및 타 위성자료(GLASS)와 비교 분석하였다. COMS/MI와 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물 상호 비교 결과, 두 자료간의 RMSD는 0.

대상 데이터

  • 본 연구에서 지상관측 기반의 검증 자료로 사용된 AERONET (Aerosol Robotic Network) 자료는 NASA와 PHOTONS (PHOtométrie pourle Traitement Opérationnel de Normalization Satellitaire; Univ. of Lille 1, CNES 및 CNRS-INSU)이 구축한 지상 기반 원격 감지 에어로졸 네트워크 연합의 자료이다. 지상관측자료의 알베도는 지표면에 입사한 태양 에너지와 반사된 태양 에너지의 비율로 계산되며 지점 포인트 자료로 일별 제공된다.
  • 모든 위성 자료 간의 공간해상도가 상이하기 때문에 구 표면상에 존재하는 두 점 사이의 최단 거리를 의미하는 GCD (Great Circle Distance) 기법을 통해 GK-2A/ AMI의 2 km 공간해상도로 일치화한 뒤 분석을 수행하였다. 또한 COMS/MI와 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물과 지점 포인트 자료인 AERONET 지상관측자 료의 알베도 자료를 시간적으로는 각 지점 현지 시간의 정오 기준 한시간 이내 일 때의 관측 자료를 평균하여 사용하고 공간적으로는 GK-2A/AMI 기준으로 half pixel (1 km) 이내의 자료를 매칭하여 사용하였다. 검증은 black-sky albedo에서 수행되었으며 검증지수로는 상관 계수(correlation coefficient, R), 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE), 편향(Bias)를 사용하였다.
  • 본 연구는 COMS/MI와 GK-2A/AMI의 전구(위도 80°S ~ 80°N, 경도 47°E~ 180°E) 연구영역과 각 자료의 겹치는 기간인 2019년 7월 1일부터 2020년 3월 31일을 연구기간으로 설정하였다.

데이터처리

  • 또한 COMS/MI와 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물과 지점 포인트 자료인 AERONET 지상관측자 료의 알베도 자료를 시간적으로는 각 지점 현지 시간의 정오 기준 한시간 이내 일 때의 관측 자료를 평균하여 사용하고 공간적으로는 GK-2A/AMI 기준으로 half pixel (1 km) 이내의 자료를 매칭하여 사용하였다. 검증은 black-sky albedo에서 수행되었으며 검증지수로는 상관 계수(correlation coefficient, R), 평균 제곱근 오차(Root Mean Square Error, RMSE), 편향(Bias)를 사용하였다.

이론/모형

  • 모든 위성 자료 간의 공간해상도가 상이하기 때문에 구 표면상에 존재하는 두 점 사이의 최단 거리를 의미하는 GCD (Great Circle Distance) 기법을 통해 GK-2A/ AMI의 2 km 공간해상도로 일치화한 뒤 분석을 수행하였다. 또한 COMS/MI와 GK-2A/AMI의 지표면 알베도 산출물과 지점 포인트 자료인 AERONET 지상관측자 료의 알베도 자료를 시간적으로는 각 지점 현지 시간의 정오 기준 한시간 이내 일 때의 관측 자료를 평균하여 사용하고 공간적으로는 GK-2A/AMI 기준으로 half pixel (1 km) 이내의 자료를 매칭하여 사용하였다.
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참고문헌 (10)

  1. Cess, R.D., M.H. Zhang, W.J. Ingram, G.L. Potter, V. Alekseev, H.W. Barker, and R.T. Wetherald, 1996. Cloud feedback in atmospheric general circulation models: An update, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 101(D8): 12791-12794. 

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  2. Dickinson, R.E. 1983. Land surface processes and climate-Surface albedos and energy balance, In Advances in Geophysics, 25: 305-353. 

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  3. Fuster, B., J. Sanchez-Zapero, and F. Camacho, 2018. Copernicus Global Land Operations, "Vegetation and Energy", (Validation Report) version 1.5, Copernicus Europe's eyes on Earth, Europe. 

  4. Govaerts, Y.M., A. Lattanzio, B. Pinty, and J. Schmetz, 2004. Consistent surface albedo retrieval from two adjacent geostationary satellites, Geophysical Research Letters, 31: L15201. 

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  6. He, T., S. Liang, and D.X. Song, 2014. Analysis of global land surface albedo climatology and spatial-temporal variation during 1981-2010 from multiple satellite products, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 119(17): 10-281. 

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