[논문]이중편파 레이더의 강우 추정 알고리즘별 수문학적 적용성 평가

이명진; 이충기; 유영훈; 곽재원; 김형수

doi:10.3741/jkwra.2021.54.1.27

이중편파 레이더의 강우 추정 알고리즘별 수문학적 적용성 평가
Evaluation of hydrological applicability for rainfall estimation algorithms of dual-polarization radar 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.54 no.1, 2021년, pp.27 - 38

이명진 (인하대학교 토목공학과) , 이충기 (한국기상산업기술원) , 유영훈 (인하대학교 토목공학과) , 곽재원 (한강홍수통제소) , 김형수 (인하대학교 사회인프라공학과)

초록
AI-Helper

최근 레이더 강우량을 수문학적으로 활용하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 기상레이더의 경우 관측 특성상 산악 효과 등으로 인한 관측 영역의 한계로 빔의 차폐가 발생하며, 이는 강우량의 과소 추정의 원인이 된다. 이에 본 연구에서는 기상 레이더의 수문학적 활용을 위해 Hybrid Surface Rainfall (HSR)기법을 활용하여 레이더 강우를 추정하였으며, 분포형 유출모형인 GRM 모형을 활용하여 유출 해석을 수행하였다. 5개의 강우 사상에 대해 강우 보정 및 유출 모의를 수행한 결과 HSR 기법을 활용한 이중편파 레이더 강우량(Q_H_KDP)이 지상 강우량의 15% 이내의 오차를 보이며 정확성이 가장 높았으며, 이를 활용하여 유출 해석을 수행한 결과 역시 R2 0.9 이상 NRMSE가 0.8 이하, NSE 0.5 이상의 정확도를 나타내었다. 본 연구를 통하여 이중편파 레이더 강우의 적용성을 확인할 수 있었으며, 향후 레이더의 수문학적 활용에 관련된 연구에 활용성이 클 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, many studies have been conducted to use the radar rainfall in hydrology. However, in the case of weather radar, the beam is blocked due to the limitation of the observation such as mountain effect, which causes underestimation of the radar rainfall. In this study, the radar rainfall was estimated using the Hybrid Sacn Reflectivity (HSR) technique for hydrological use of weather radar and the runoff analysis was performed using the GRM model which is a distributed rainfall-runoff model. As a result of performing the radar rainfall correction and runoff simulation for 5 rainfall events, the accuracy of the dual-polarization radar rainfall using the HSR technique (Q_H_KDP) was the highest with an error within 15% of the ground rainfall. In addition, the result of runoff simulation using Q_H_KDP also showed an accuracy of R2 of 0.9 or more, NRMSE of 1.5 or less and NSE of 0.5 or more. From this study, we examined the application of the dual-polarization radar and this results can be useful for studies related to the hydrological application of dual-polarization radar rainfall in the future.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1. Conceptual diagram of HSR scan method
표 Table 1. Classification of dual polarization radar estimation
그림 Fig. 2. Schematic of hydrologic input and output of control volume in GRM (KICT, 2018)
그림 Fig. 3. Location of Namgang Dam watershed
표 Table 2. Station elevation (m) and distance between stations (km)
표 Table 3. Storm events and rainfall duration
표 Table 4. Observation information of Mt. Bisuel radar
그림 Fig. 4. Comparison of observed rainfall and each radar rainfall (R_H_DBZ, R_H_KDP, Q_H_DBZ, Q_H_KDP)
표 Table 5. Performance evaluation of radar rainfall by statistical indicators
그림 Fig. 5. GIS Input data for GRM model
그림 Fig. 6. Runoff result using ground rainfall and radar rainfall (R_H_DBZ, R_H_KDP, Q_H_DBZ, Q_H_KDP)
표 Table 6. Summary of model evaluation for runoff results using ground rainfall and radar rainfall

참고문헌 (26)

Ahn, S.R., Jang, C.H., Kim, S.H., Han, M.S., Kim, J.H., and Kim, S.J. (2013). "Discussion for the effectiveness of radar data through distributed storm runoff modeling." Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, Vol. 55, No.6, pp. 19-30.

원문보기 상세보기
Ahn, S.R., Jung, C.G., and Kim, S.J. (2015). "A study on the effectiveness of radar rainfall by comparing with flood inundation record map using KIMSTORM (Grid-based kinematic wave storm runoff model)." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 48, No. 11, pp. 925-936.

원문보기 상세보기
Choi, C.K., Choi, Y.S., and Kim, K.T. (2012). "Application of a distributed model for evaluating the effect of sacheonman spillway on the flood reduction in the downstream of Namgang Dam." Journal of Wetlands Research, Vol. 14, No.3, pp. 399-411.

원문보기 상세보기
Choi, Y.S., Choi, C.K., Kim, H.S., Kim, K.T., and Kim, S. (2015). "Multisite calibration using a gridbased event rainfall-runoff model: A case study of the upstream areas of the Nakdong River basin in Korea." Hydrological Processes, Vol. 29, No. 9, pp. 2089-2099.

상세보기
Choi, Y.S., Choi, C.K., and Kim, K.T. (2012). "Development of a multi-site calibration module of distributed model-the case of GRM." Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, Vol. 15, No. 3, pp. 103-118.

원문보기 상세보기
Choi, Y.S., Kim, K.T., and Shim, M.P. (2010). "Discharge estimation at ungauged catchment using distributed rainfall-runoff model." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 43, No. 4, pp. 353-365.

원문보기 상세보기
Codo, M., and Rico-Ramirez, M.A. (2018). "Ensemble radar-based rainfall forecasts for urban hydrological applications." Geosciences, Vol. 8, No. 8, p. 297.

상세보기
Crum, T.D., and Alberty, R.L. (1993). "The WSR-88D and the WSR-88D operational support facility." Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 74, pp. 1669-1687.

상세보기
Dai, Q., RicoRamirez, M.A., Han, D., Islam, T., and Liguori, S. (2015). "Probabilistic radar rainfall nowcasts using empirical and theoretical uncertainty models." Hydrological Processes, Vol. 29, No. 1, pp. 66-79.

상세보기
Delrieu, G., Braud, I., Berne, A., Borga, M., Boudevillain, B., Fabry, F., Freer, J., Gaume, E., Nakakita, E., Seed, A., Tabary, P., and Uijlenhoet, R. (2009). "Weather radar and hydrology." Advances in Water Resources, Vol. 32, No. 7, pp. 969-974.

상세보기
Jung, C.G., Kim, S.J., Lee, Y.G., Lee, D.Y., and Kim, S.H. (2017). "The applicability of KIMSTORM2 for flood simulation using conditional merging method and radar rain data." Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, Vo. 17, No. 6, pp.483-494.

상세보기
Kang, N.R., Noh, H.S., Lee, J.S., Lim, S.H., and Kim, H.S. (2013). "Runoff simulation of an urban drainage system using radar rainfall data." Journal of Wetlands Research, Vol. 15, No. 3, pp. 413-422.

원문보기 상세보기
Kavetski, D., Binning, P., and Sloan, S.W. (2002). "Adaptive backward Euler time stepping with truncation error control for numerical modelling of unsaturated fluid flow." International Journal for Numerical Methods in Engineering, Vol. 53, No.6, pp. 1301-1322.

상세보기
Kim, T.J., Lee, D.R., Jang, S.M., and Kwon, H.H. (2017). "Generation of radar rainfall data for hydrological and meteorological application (I): Bias correction and estimation of error distribution." Journal of Korea Water Resources Association, Vo. 50, No. 1, pp. 1-15.

원문보기 상세보기
Korea Institute of Civil engineering and building Technology (KICT) (2018). Grid based rainfall-runoff model user's manual.
Kwon, S., Jung, S.H., and Lee, G. (2015). "Inter-comparison of radar rainfall rate using constant altitude plan position indicator and hybrid surface rainfall maps." Journal of Hydrology, Vol. 531, pp. 234-247.

상세보기
Lee, J.K., Lee, M.H., Suk, M.K., and Park, H.S. (2014). "Application of the radar rainfall estimates using the hybrid scan reflectivity technique to the hydrologic model." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 47, No. 10, pp. 867-878.

원문보기 상세보기
Lee, M., Kang, N., Kim, J., and Kim, H.S. (2018). "Estimation of optimal runoff hydrograph using radar rainfall ensemble and blending technique of rainfall-runoff models." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 51, No. 3, pp. 221-233.

원문보기 상세보기
Maddox, R.A., Zhang, J., Gourley, J.J., and Howard, K.W. (2002). "Weather radar coverage over the contiguous United States." Weather and Forecasting, Vol. 17, No. 4, pp. 927-934.

상세보기
Na, W., and Yoo, C. (2020). "Real-time bias correction of Beaslesan dual-pol radar rain rate using the dual Kalman filter." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 53, No. 3, pp. 201-214.

원문보기 상세보기
Noh, H., Lee, D., Hwang, S., and Kang, N. (2019). "Evaluation of the uncertainty level in radar-rainfall technology in Korea: Focus on comparative analysis with the United States." Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 19, No.1, pp. 35-44.

상세보기
Ozkaya, A., and Akyurek, Z. (2019). "Evaluating the use of biascorrected radar rainfall data in three flood events in Samsun, Turkey." Natural Hazards, Vol. 98, No. 2, pp. 643-674.

상세보기
Sebastianelli, S., Russo, F., Napolitano, F., and Baldini, L. (2010). "Comparison between radar and rain gauges data at different distances from radar and correlation existing between the rainfall values in the adjacent pixels." Hydrology And Earth System Sciences Discussions, Vol. 7, No. 4, pp. 5171-5212.

상세보기
Shin, M.J., and Choi, Y.S. (2018). "Sensitivity analysis to investigate the reliability of the grid-based rainfall-runoff model." Water, Vol. 10, No.12, p. 1839.

상세보기
Weather Radar Center (WRC) (2013). Development of application of cross governmental dual-pol radar harmonization[1]. Korea Meteorological Administration.
Zhang, J., Howard, K., Langston, C., Vasiloff, S., Kaney, B., Arthur, A., Cooten, V.C., Kelleher, K., Kitzmiller, D., Ding, F., Seo, D.-J., Wells, E., and Dempsey, C. (2011). "National mosaic and multi-sensor QPE (NMQ) system: Description, results, and future plans." Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 92, pp.1321-1338.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증