초록 ▼

사회의 발전과 경제활동의 증가로 인하여 기상현상에 대한 중요도가 더욱더 증가되어가고 있다. 특히 인간 활동의 증가에 따른 전지구적인 기후변화는 해결해야할 가장 시급한 문제로 지적되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 현재의 상태를 정확하게 진단하고 이해하는 것이 무엇보다 중요하며, 다양한 관측을 통한 충분한 자료의 수집이 그 첫 번째 단계라 할 수 있다. 그런 의미에서 위성은 광범위한 지역의 실시간연속적인 자료의 수집에 있어 가장 유용한 관측 기구중 하나이다. 미국의 NASA는 전구적인 기후 변화를 이해하기 위한 기초 정보를

사회의 발전과 경제활동의 증가로 인하여 기상현상에 대한 중요도가 더욱더 증가되어가고 있다. 특히 인간 활동의 증가에 따른 전지구적인 기후변화는 해결해야할 가장 시급한 문제로 지적되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 현재의 상태를 정확하게 진단하고 이해하는 것이 무엇보다 중요하며, 다양한 관측을 통한 충분한 자료의 수집이 그 첫 번째 단계라 할 수 있다. 그런 의미에서 위성은 광범위한 지역의 실시간연속적인 자료의 수집에 있어 가장 유용한 관측 기구중 하나이다. 미국의 NASA는 전구적인 기후 변화를 이해하기 위한 기초 정보를 수집, 제공하기 위해 지구관측계획(Earth Observing System project ; EOS)을 추진해 오고 있다. 1999년 12월 18일 EOS의 첫 번째 위성인 Terra가 성공적으로 발사되어 임무를 수행중이며, 기상청은 2001년 2월에 수신시스템을 갖추고 직접 분배되는 MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) 자료를 수신하기 시작하였다.
MODIS 자료는 대기, 해양, 지상에 관한 정보를 모두 36개의 가시 및 적외 밴드의 자료를 활용하여 수집할 수 있는 센서로써 전지구적인 기후 변화뿐 아니라 해수면온도 산출 및 에어러솔 감시 등의 기상, 해양, 환경 분야 등의 응용에도 매우 유용하다. 본 연구의 목적은 MODIS 자료를 이용하여 광범위한 영역의 기상요소들을 산출하는 기술을 개발하는 것으로 삼면이 바다로 둘러싸여 관측자료가 부족한 우리나라에서는 매우 유용한연구임에 틀림이 없다. 나아가 MODIS는 2002년 발사예정인 EOS의 두 번째 위성 Aqua위성에도 장착될 예정으로 이의 발사시 시간적 분해능의향상이 기대된다.
본 연구의 구성은 먼저 MODIS의 센서특성, 파장별 특성, 자료처리 체계 등에 대하여 간단히 소개하고, 2장에서 MODIS 자료의 채널별 특성을 활용하여 구름의 영향을 받은 화소를 탐지하는 기법의 분석과 적용을 서술하였다. 특히 하층운과 안개 탐지에 있어 향상된 기법을 제시하였다. 3장에서는 고해상도 해수면온도 생산을 위한 산출 알고리즘, 4장에서는 연직 온습도 자료의 산출 알고리즘에 대해 서술하였다. 5장에서는 지면상태 분석에 대하여 서술하였으며, 마지막 6장은 위에 서술한 내용의 결론이다.

Abstract ▼

The influence of meteorological phenomena to our daily life is getting more significant with continuous development and increase of our economic activities. Especially, the problems related with the global climate change caused by human activities become one of most urgent issues that we must solve

The influence of meteorological phenomena to our daily life is getting more significant with continuous development and increase of our economic activities. Especially, the problems related with the global climate change caused by human activities become one of most urgent issues that we must solve preferentially. To settle the problem, it is important that we first understand the causes and factors of the problem. The beginning point for the accurate understand is acquiring enough information using various kinds of observation tools. One of most powerful tool for data gathering is certainly the satellite which becomes the core platform of NASA's Earth Observing System(EOS). The main aim of the EOS project is to collect comprehensive information of land, ocean, and atmospheric processes to provide the background information to understand the global climate change. The first EOS satellite Terra was successfully launched in 1999 and KMA began to receive the direct broadcast MODIS (MODerate-resolution Imaging spectroradiometer) in February 2001.
MODIS has 36 bands, consisting of visible and infrared spectral range, optimized for imaging specific surface (land and ocean) and atmospheric features. Thus the MODIS data is useful not only for the global climate study, but also for the regional meteorological applications such as derivation of sea surface temperature, monitoring aerosols and so on. The main object of this study is to develop the techniques of producing meteorological elements using the MODIS data. This is very useful for Korean peninsula because much part of it is surrounded by ocean. Furthermore, as the MODIS instrument will be onboard the Aqua satellite, the second EOS satellite planned to be launched in 2002, the temporal coverage will be enhanced.
We first briefly introduce the sensor characteristics, the specific properties of each spectral band of MODIS, and the data processing procedures. In section Ⅱ, we show the cloud detection algorithm developed for the MODIS data application. Animproved technique on low level cloud and fog detection is suggested. The SST retrieval algorithm is explained in Section Ⅲ followed by the analysis of the vertical temperature and moisture retrieval algorithm in section Ⅳ. Analysis of the land surface status is explained in Section Ⅴ and the report is concluded in Section Ⅵ.

목차 Contents

• 제 1 장. 서 론...18
• 1.1. 서론...18
• 1.2. EOS-AM1(Terra) 위성과 MODIS 센서...20
• 1.3. MODIS 자료의 특성...24
• 1.4. MODIS 자료처리 체계...25
• 1.5. 휘도온도 계산...31
• 제 2 장. 구름탐지 기법...35
• 2.1. 단일채널 경계값 검사...36
• 2.2. 이중채널 경계값 검사...40
• 2.2.1. $Tb_{11}$-$Tb_{12}$ 검사...41
• 2.2.2. $Tb_{11}$-$Tb_{8.6}$ 검사...45
• 2.2.3. $Tb_{11}$-$Tb_{3.9}$ 검사...50
• 제 3 장. 해수면온도 산출...60
• 3.1. 구름제거 기법...60
• 3.2. 회귀계수 적용 및 검증...63
• 3.3. NOAA SST를 이용한 새로운 계수 산출...66
• 3.4. 새로운 계수의 적용 및 검증...68
• 3.5. 소결론...72
• 제 4 장. 연직 온ㆍ습도 프로파일 산출...74
• 4.1. 배경...74
• 4.2. 알고리즘...75
• 4.2.1. 통계적 회귀 방법...75
• 4.2.2. 물리학적 산출 알고리즘...78
• 4.3. 소결론...82
• 제 5 장. 지면상태 분석...83
• 5.1. 서론...83
• 5.2. 한반도 지면상태 분석...84
• 5.2.1. 이론적 배경...84
• 5.2.2. 식생상태 분석...86
• 5.2.3. 지면피복 분류...96
• 5.3. MODIS 자료 대기 보정기술...111
• 5.3.1. 복사전달 모델...111
• 5.3.2. 모의 결과...121
• 5.4. 소결론...125
• 제 6 장. 결 론...127
• 참고문헌...130