[보고서]세계선도 기상관측장비 기술개발

세계선도 기상관측장비 기술개발
Advanced Meteorological Instruments 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	국립기상연구소 National Institute of Meteorological Research
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2013-12
주관부처	기상청 Korea Meteorological Administration(KMA)
등록번호	TRKO201400001991
DB 구축일자	2014-04-19

초록 ▼

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
구름자동관측시스템은 2009년에 1차버전이 개발되어 대관령 구름물리선도센터에 설치되었다. 2010년도에는 2차버전을 하드웨어적으로 소형화, 경량화하여 파주기상대에 설치하는 것을 목표로 연구를 진행하였다. 2011년도에는 3차 버전을 개발하여 관측장소와 기상대 건물이 거리가 멀리 떨어져있어 자료 전송 및 운량·운고 계산에 오차(noise)를 발생시킬 수 있기 때문에 중계기를 설치하여 오차를 줄이는 것에 중점을 두어 연구하였고, 고창기상대(표준관측소)에 설치하였다. 2012년도에는 추풍령 기상대(표준관측소)에 구름자동관측시스템 상용화 버전을 개발하여 설치하였다. 표준관측소의 특성상 추풍령기상대도 관측노장과 자료처리부의 거리가 멀리 떨어져 있어 중계기를 설치하였다. 하지만 2011년과는 달리 중계기를 내부에 장착하여 기기를 단순화 시켜 구축하는 것에 중점을 두어 연구하였다. 2013년도에는 대관령 구름물리선도센터에 설치된 구름자동관측시스템의 운량·운고 산출 결과와 대관령기상대에서 목측으로 관측된 값의 비교 분석을 통하여 관측 경향성과 일치성에 대하여 분석하였다. 경향성 분석을 위하여 시계열 분석을 실시하였고 일치성을 보기 위하여 코드별 비교 분석을 실시하였다. 그 결과 운량의 경우 추세 및 일치성 모두 잘 나타났지만 운고는 두 관측 간에 추세는 유사하나 관측값은 낮은 일치율을 나타냈다. 또한 운량·운고 관측 표출 시스템을 설치하여 4곳에 설치된 구름자동관측시스템의 산출 자료의 수집과 모니터링을 가능하게 하였다.
무게-배수교차식 강수량계는 기상청 보유 특허기술을 이용하여 시작품을 2010년도에 개발하였다. 이 무게-배수교차식 강수량계는 기존의 무게식 강수량계의 성능및 사양을 개선하고 차별화된 기능에 중점을 두어 개발하였으며, 2연식 구조를 통한 지속적인 계량과 자동퇴수를 통하여 수작업을 최소화 시켰을 뿐더러 A/S 및 성능개선이 용이하게 제작하였다. 또한 2011년부터 2012년도에 대관령 구름물리선도 센터에서 기존에 사용중인 강수량계(전도형 우량계 0.1mm형, 전도형 우량계 0.5mm형, MPS 무게식 우량계, Pluvio 무게식 우량계)와 시작품의 비교 관측을 실시하여 그 결과를 분석하였다. 분석 결과 무게-배수 교차식 강수량계의 관측값이 기존의 강수량계와 상당히 유사한 관측결과를 나타내 관측의 신뢰성을 볼 수 있었다.

Abstract ▼

4. Results
The prototype of ACOS was installed at Daewalleong Cloud Physics Observatory in 2009. The smaller and lighter version of ACOS was developed and built at Paju meteorological observatory in 2010. The 3rd version concentrated to evaluate the transmission between data receiver and operation system to reduce errors during data transferring and calculating cloud information. This version is equipped at Gochang meteorological observatory. In 2012, the 4th of ACOS for a practical use was developed and installed at chupungryong meteorological observatory. This version was focused on miniaturization of ACOS for developing inner transmission system unlike the 3rd version. The consistency and tendency between cloud information(height and cloud fraction) measured by ACOS in Daewalleong Cloud Physics Observatory and the eye in Daewalleong meteorological observatory were analyzed by the intercomparison researches with time series and WMO codes data in 2013. The results showed that cloud fractions between eye and ACOS measurement obtained suitable tendency and consistency. Meanwhile, the results of cloud height presented low consistency and moderate tendency between two measurements. It was also enable to collect and check cloud data from 4 versions of ACOS using cloud fraction and height observation monitoring system which was built in 2013.
The prototype of weighing and drainage cross-modal precipitation measuring system was made in 2010 using a patent holding by KMA. This precipitation measuring system is more advanced and distinct system due to its duplex structure and automatic draining system in order to operate automatically. By the intercomparison studies between a conventional precipitation measurement systems such as the tipping bucket type and other weighing rain gauges in 2011 and 2012, the ability of precipitation measurement of the weighing and drainage cross-modal system is enough to compensate for the previous precipitation measuring systems.

목차 Contents

표지 ... 1
연구보고서 ... 2
목차 ... 4
표 목차 ... 6
그림 목차 ... 9
요약문 ... 14
Summary ... 17
제 1 장 서론 ... 20
제 1 절 연구개발의 필요성 ... 20
제 2 절 국내․외 연구 동향 ... 21
제 2 장 구름자동관측시스템 계절별 현장적용 연구 ... 23
제 1 절 구름자동관측시스템 개요 ... 23
1. 개발배경 및 필요성 ... 23
2. 시스템 구축현황 ... 24
3. 운량운고 산출 알고리즘 ... 26
(1) 운량산출 알고리즘 ... 28
(2) 운고산출 알고리즘 ... 29
제 2 절 목측과 비교 분석 ... 30
1. 시계열 비교 분석 결과 ... 31
(1) 운량 시계열 비교 분석 결과 ... 31
(2) 운고 시계열 비교 분석 결과 ... 36
2. 관측 코드별 비교 분석 결과 ... 42
(1) 관측코드별 운량 비교 분석 결과 ... 43
(2) 관측코드별 운고 비교 분석 결과 ... 52
제 3 절 요약 및 결론 ... 59
제 4 절 운량.운고 관측 표출시스템 구축 ... 61
제 3 장 무게-배수 교차식 강수량계 시제품 시험운영 및 검증 ... 63
제 1 절 무게-배수 교차식 강수량계 개요 ... 63
제 2 절 강수량계 특성 ... 64
1. 무게-배수 교차식 강수량계 ... 64
2. 비교관측 강수량계 ... 65
(1) 전도형 우량계 ... 65
(2) MPS 무게식 자기우량계(Total Rain Weighting Sensor; trws 500/503) ... 66
(3) OTT Pluvio 무게식 우량계 ... 66
제 3 절 비교 관측 결과 ... 68
1. 2011년 무게-배수 교차식 강수량계 비교 분석 ... 68
2. 2012년 무게-배수 교차식 강수량계 비교 분석 ... 72
제 4 절 요약 및 결론 ... 76
참고 문헌 ... 78
부록 ... 80
2013년도 학술용역과제(응용기상관측장비 실용화기술 개발 연구) ... 80
끝페이지 ... 194

표/그림 (32)

표 Fig. 2.1.1. Automatic Cloud Observation System configuration.
표 Fig. 2.1.2. Automatic Cloud Observation System (ACOS) site information.
$Fig. 2.1.3. Flow chart of cloud base height and cloud fraction from sky images taken by Automatic Cloud Observation System.$ 표 Fig. 2.1.3. Flow chart of cloud base height and cloud fraction from sky images taken by Automatic Cloud Observation System.
표 Fig. 2.1.4. Flowchart for sky cover retrieval.
표 Fig. 2.1.5. Flowchart for cloud base height retrieval.
$Fig. 2.2.1. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO (Cloud Physics Observatory) and from the human eye measurement at DMO (Daegwallyeong Meteorological Observatory) in 2010.$ 표 Fig. 2.2.1. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO (Cloud Physics Observatory) and from the human eye measurement at DMO (Daegwallyeong Meteorological Observatory) in 2010.
$Fig. 2.2.2. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO in 2011$ 표 Fig. 2.2.2. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO in 2011
$Fig. 2.2.3. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011$ 표 Fig. 2.2.3. Temporal variations of hourly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011
$Fig. 2.2.4. Temporal variations of monthly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011$ 표 Fig. 2.2.4. Temporal variations of monthly mean cloud fractions from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011
$Fig. 2.2.5. Seasonal mean value the cloud fraction for 2010 to 2011; Spring (March-May), summer (June-August), autumn (September-November) and winter (December-February).$ 표 Fig. 2.2.5. Seasonal mean value the cloud fraction for 2010 to 2011; Spring (March-May), summer (June-August), autumn (September-November) and winter (December-February).
표 Fig. 2.2.6. Temporal variations of hourly mean cloud base height from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO in 2010
표 Fig. 2.2.7. Temporal variations of hourly mean cloud base height from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO in 2011
표 Fig. 2.2.8. Temporal variations of hourly mean cloud base height from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011
표 Fig. 2.2.9. Temporal variations of monthly mean cloud base height from the ACOS observation at CPO and from the human eye measurement at DMO for 2010 to 2011
표 Fig. 2.2.10. Seasonal mean value the cloud base height for 2010 to 2011; Spring (March-May), summer (June-August), autumn (September-November) and winter (December-February).
표 Fig. 2.2.11. Flowchart for data extract retrieval.
$Fig. 2.2.12. (a) Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and (b) that assuming the deviation of ±1 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data.$ 표 Fig. 2.2.12. (a) Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and (b) that assuming the deviation of ±1 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data.
$Fig. 2.2.13. (a) Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the daytime, (b) nighttime, (c) daytime deviation of ±1, (d) nighttime deviation of ±1, (e) daytime deviation of ±2 and (f) nighttime deviation of ±2 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data$ 표 Fig. 2.2.13. (a) Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the daytime, (b) nighttime, (c) daytime deviation of ±1, (d) nighttime deviation of ±1, (e) daytime deviation of ±2 and (f) nighttime deviation of ±2 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data
$Fig. 2.2.14. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data.$ 표 Fig. 2.2.14. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data.
$Fig. 2.2.15. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the deviation ±1 for seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data$ 표 Fig. 2.2.15. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the deviation ±1 for seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data
표 Fig. 2.2.16. (a) Comparison of the cloud base height obtained from the ACOS and the human eye measurement and (b) that assuming the deviation of ±1 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data
표 Fig. 2.2.17. (a) Comparison of the cloud base height obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the daytime, (b) nighttime, (c) daytime deviation of ±1, (d) nighttime deviation of ±1, (e) daytime deviation of ±2 and (f) nighttime deviation of ±2 from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data
표 Fig. 2.2.18. Comparison of the cloud base height obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data.
$Fig. 2.2.19. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the deviation ±1 for seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data$ 표 Fig. 2.2.19. Comparison of the cloud fractions obtained from the ACOS and the human eye measurement and that assuming the deviation ±1 for seasonal from 2010 to 2011. the accuracy is the ratio of the matched number of the data over the total number of the code-based data
표 Fig. 2.4.1. Monitoring with the multi-controller.
$Fig. 2.4.2. Cloud base height and fractional sky cover observation retrived system.$ 표 Fig. 2.4.2. Cloud base height and fractional sky cover observation retrived system.
표 Fig. 3.1.1. Schematic of precipitation gauge crossing the weighting and draining.
표 Fig. 3.3.1. Comparison of precipitation from the prototype with those from Pluvio and MPS, measured on 22 April 2011.
표 Fig. 3.3.2. Comparison of precipitation from the prototype with those from Pluvio and MPS, measured on 27 from 26 April 2011
표 Fig. 3.3.3. Comparison of precipitation from the prototype with those from Pluvio and MPS, measured on 1 May form 30 April 2011.
표 Fig. 3.3.4. Comparison of precipitation from the prototype with those from Pluvio and MPS, measured on 8 September 2012.
표 Fig. 3.3.5. Comparison of precipitation from the prototype with those from Pluvio and MPS, measured on 17 from 14 September 2012

과제명(ProjectTitle) :	-
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