[보고서]위성 마이크로파를 이용한 한반도 주변 지역의 강수계에 적합한 강수 추정 알고리듬 개발

서은경

위성 마이크로파를 이용한 한반도 주변 지역의 강수계에 적합한 강수 추정 알고리듬 개발
The Development of A Rainfall Retrieval Algorithm Using Satellite Passive Microwave for the Korean peninsula 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	공주대학교 Kongju National University
연구책임자	서은경
참여연구자	박소라 , 윤준희 , 이준홍 , 오유진 , 김정훈
보고서유형	3단계보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2012-02
과제시작연도	2011
주관부처	기상청
사업 관리 기관	기상청 Korea Meteorological Administration
등록번호	TRKO201200001096
과제고유번호	1365001197
DB 구축일자	2013-04-18
키워드	위성,마이크로파,강수,알고리즘TRMM,satellite,microwave,precipitation,algorithm

초록 ▼

■ 마이크로파 다중 파장에서의 밝기온도 관계성을 이용한 EOF 분석
■ 해양에서의 관측 밝기온도 EOF를 이용하여 수치모의된 밝기온도의 EOF와 비교
■ 이를 통해 구름모델 내의 미세물리과정의 한계와 개선 사항 제안, 이를 통해 GPROF 강수알고리즘의 사전 데이터베이스의 개선 방향성 제시
■ 밝기온도의 EOF가 강수구름의 특정 연직 분포와 mapping
■ 이를 통해 해양에서의 강수 시스템의 시간적 . 지역적 변동성 조사
■ 관측 밝기온도의 EOF 공간에 강수구름의 빈도 분포 분석을 통해 관측이 드문 해양에서의 강수시스템 특성 분석
■ 레이더 반사도를 조사하여 한반도 주변 지역에서의 강수 시스템의 특성 조사
■ TRMM의 마이크로파 강수추정알고리즘을 지역에 한반도 주변 지역에 적합한 알고리즘으로 개선할 필요가 있음을 제시
■ 한반도에서의 AWS 자료를 이용하여 TRMM 마이크로파 육상알고리즘을 진단
■ TRMM 육상 강수알고리즘에서 배경온도의 사용이 필요하며, 이는 기후적으로 결정하는
것이 필요함

Abstract ▼

1. Analysis of the performance of the TMI land algorithm over the Korean Peninsula
■ Characteristics of raining clouds using TMI TBs
■ Evaluation of the land algorithm using the relations between TBs and PR-rain rate
■ Evaluation of the land algorithm using the relations between TBs and AWS-rain rate
■ Analyzing the role of background TBs in the land algorithm in retrieving rainfall for warm clouds
■ The limitation of the land algorithm in retrieving rainfall from warm clouds
2. Diagnosing the simulated raining clouds using TMI TBs
■ Simulations of three convective storm cases
■ Computations of microwave TBs for the raining pixels
■ Analysis of the simulated TBs and hydrometeor structures
■ EOF analysis of the observed and simulated TMI TBs
■ Analysis of the differences between the TB EOF spaces of the observations and simulations
■ Diagnosing the impact of the simulated cloud-radiation database on the satellite rainfall algorithm
3. Characteristics of summer rainfall over East Asia as observed by TRMM PR
■ Characteristics of raining clouds in TMI and PR observations
■ Frequency of occurrences of raining clouds
■ Fraction of rain pixels for each rain type
■ TMI- and PR-derived rain rate
■ Bias of TMI-rain rate
■ Relations between storm cloud top height and rain rate
4. Rainfall Characteristics in the Tropical Oceans: Observations using TRMM TMI and PR
■ Frequency of occurrences of raining clouds
■ Fraction of rain pixels for each rain type
■ TMI- and PR-derived rain rate
■ Bias of TMI-rain rate
■ Relations between storm cloud top height and rain rate

목차 Contents

표지 ... 1
제 출 문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요 약 문 ... 4
SUMMARY ... 8
CONTENTS ... 13
목 차 ... 14
List of Tables ... 15
List of Figures ... 16
제 1 장 연구개발 과제의 개요 ... 19
제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 23
제 3 장 연구 개발수행 내용 및 결과 ... 26
제 1 절 한반도에서의 TMI 육상 마이크로파 강수알고리즘의 성능 분석 ... 26
제 2 절 마이크로파 밝기온도를 이용한 수치모의 강수구름의 진단 ... 34
제 3 절 TRMM 위성의 강수레이더에서 관측된 동아시아 여름 강수의 특성 ... 49
제 4 절 TRMM 위성의 TMI와 PR에서 관측된 열대해양에서의 강우 특성 ... 67
제 4 장 목표달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 86
제 5 장 연구개발 결과의 활용계획 ... 87
제 6 장 연구개발 과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 88
제 7 장 연구개발 결과의 보안등급 ... 89
제 8 장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설 장비현황 ... 90
제 9 장 참고문헌 ... 91
[첨부 1] ... 101

표/그림 (43)

표 Figure 1. Schematic view of the scan geometries of the TRMM rainfall sensors: TMI, PR, VIRS and LIS.
표 Figure 2. GPM core satellite and costellation satellite members
표 Figure 3. Comparisons between coverages of Pre-GPM and GPM era
표 Figure 4. Zonally averaged monthly mean rainfall of the version-6 TMI- (solid), the modified TMI- (dotted) and the PR-products (dashed) over the TRMM covered ocean for one year from December 1, 2004 to November 30, 2005
표 Figure 6. Schematic of the space and time windows adopted for collocations between TMI pixels and AWS sites
표 Figure 5. Map of AWSs in the Korean Peninsula.
표 Figure 7. Relationships between TB85V and rain rates of (a) TMI, and (b) PR and AWS.
표 Figure 8. Relationships between TB37V and rain rates of PR and AWS.
$Statistics of rain pixel and amount fractions based on the AWS-rain rates in each category.$ 표 Statistics of rain pixel and amount fractions based on the AWS-rain rates in each category.
표 Correlations between TBs at each frequency and AWS rain rates.
표 Figure 9. CFADs of radar reflectivity profiles for (a) all categories, (b)category 1, (c) category 2, (d) category 3 and (e) category 4.
표 Figure 10. Map of oceanic regions used in this study including: the northwest Pacific (NWP), east Pacific (EP), southwest Pacific (SWP), and tropical Atlantic (TA).
표 Specific features of the three observational cases simulated for this study.
표 Figure 11. The schematic diagram of collocated pixels between TMI and PR.
표 Figure 12. The first (black lines) and second (gray lines) EOFs of the observed radiance index vectors over the regions indicated by the legend for (a) category 1, (b) category 2, and (c) category 3 during the full year. In each panel, the numbers in regular and italic fonts represent the first and second eigenvalues, respectively, in the order of NWP, SWP, EP and TA.
표 Figure 13. The first (black lines) and second (gray lines) EOFs of the simulated radiance index vectors over for (a) category 1, (b) category 2, and (c) category 3. In each panel, the numbers in regular and italic fonts represent the first and second eigenvalues, respectively, in the order of KWAJ, KAMP and TOGA.
표 Figure 14. The distributions of the first and second EOF coefficients in EOF space for the full?year observational data sets (solid line contours), the simulations (dotted contours), and the projected simulations (shaded contours) for category 1.
표 Figure 15. As in Figure 14, but for category 2.
표 Figure 16. As in Figure 14, but for category 3.
표 Figure 17. Vertical profiles of cloud liquid water (thin solid lines), rain (dotted lines), cloud ice (dashed lines), snow (dot?dashed lines), and graupel (thick solid lines) for each sector in EOF space for category 1 (top row), category 2 (middle row), and category 3 (bottom row).
표 Number and percentage (in parentheses) of occurrences of rainy
표 Mean TMI rain rates for each cloud classification for five years.
표 Mean PR rain rates for each cloud classification for five year.
표 Mean rain rate difference (TMI minus PR) for each cloud
표 Figure 18. Relative frequency of the PR (solid line) and TMI (dotted) rain rates for NWP for each category.
표 Figure 19. Occurrence frequency (%) of rain pixels in each 1 mm h-1 TMIand PR-derived rain rate bin at the intervals of 0.0001, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0.
표 Mean storm height (m) for each cloud classification for five years.
표 The reciprocal of slope of the dotted line in Figure 20. The unit of the numbers is (mm .h-1)/km.
표 Figure 20. Occurrence frequency (%) of rain pixels in each 1 mm h-1PR-derived rain rate and 0.5km height bin at the intervals of 0.0001, 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 2.6, 2.8, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0.
표 Figure 21. The linear regression lines for the relationship between rain rate and storm height viewed from PR.
표 Figure 22. Map of three selected regions used in this study including the midlatitude region including the Korea Peninsula (EA1), subtropical east Asia (EA2) and tropical east Asia (EA3).
표 The number of PR rain pixels occurred over the selected box area for each rain type for five year summers.
표 The number of PR rain pixels occurred over the 100 km x 100 km area for each rain type for five year summers.
표 안 발생한 강수구름 수를 나타낸 것으로, 강수구름의 수 밀도라 할 수 있다. 예상
표 Figure 23. The number of TRMM satellite visits as a function of latitude.
표 Ratio of the number of TRMM satellite visits for each region to that of EA3.
표 The number of PR rain pixels occurred over the 100 km x 100
표 Figure 24. (a, c) Relative frequency and (b, d) cumulative frequency of rain rate (mm/h) for (a, b) convective and (c, d) stratiform rain.
표 Mean TMI rain rate (mm/h) for each rain type over the three regions.
표 Figure 25. (a, c) Relative frequency and (b, d) cumulative frequency of storm cloud top height (km) for (a,b) convective and (c,d) stratiform rain.
표 Figure 26. Relative frequency of occurrences as a function of radar reflectivity and storm height for (a-c) convective and (d-f) stratiform rain type.
표 Figure 27. CFADs of radar reflectivity profiles for (a-c) convective and (d-f) stratiform. Solid, dotted and dashed lines denote EA1, EA2 and EA3, respectively.
표 Figure 28. (a,c) First and (b,d) second EOFs of radar reflectivity profiles for convective and stratiform rain. Numbers inside panels denote eigenvalues in percent for EA1(solid line), EA2(dotted line) and EA3(dashed line).

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