[보고서]한반도 전리권 예측 모델 개발

김용하

한반도 전리권 예측 모델 개발
Development of Ionospheric Prediction model over Korean Peninsula 원문보기

보고서 정보
주관연구기관	충남대학교 Chungnam National University
연구책임자	김용하
보고서유형	최종보고서
발행국가	대한민국
언어	한국어
발행년월	2018-07
과제시작연도	2017
주관부처	과학기술정보통신부 Ministry of Science and ICT
등록번호	TRKO201900024726
과제고유번호	1711057724
사업명	우주핵심기술개발
DB 구축일자	2020-08-22
키워드	우주기상.전리권 예측 모델.자료동화 모델.우주환경.Space weather.Ionospheric prediction model.Data assimilation model.Space environment.

초록 ▼

(1) 전지구 전리권 이론 모델을 수집 평가한 후 개선된 자체 코드 개발하고,
(2) 전리권 자체 코드로 전리권 변화를 과거 관측 자료와 비교 평가하였으며,
(3) 평가후 한반도에 적용할 국지 전리권 계산 코드를 개발함.
(4) 한반도 상공 전리권 관측 자료를 취합하여 한반도 전리권 경험 모델을 개발함.
(5) 단층분석 (Tomography) 기법 및 자료동화 (4DVAR) 기법을 전리권 모델에 적용하는 알고리즘을 개발하여, 세계 최초로
- 이동전리권교란 현상의 3차원 구조를 규명하고,
- 북한 광명

목차 Contents

표지 ... 1
제 출 문 ... 2
보고서 요약서 ... 3
요약문 ... 4
목차 ... 5
제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 6
제 1 절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 6
제 2 절 연구개발 범위: 중위도 전리권의 특성 ... 10
제 3 절 국내외 기술개발 현황 ... 16
1. 국외 전리권 모델 개발현황 ... 16
2. 국내 전리권 모델 개발현황 ... 21
제 2 장 연구수행내용 및 성과 ... 23
제 1 절 국지 전리권 이론 모델 개발 ... 23
1. SAMI2 모델 ... 23
2. SAMI2-Assimilated 모델 ... 34
3. KIPM (Korea Ionospheric Prediction Model) 모델 ... 58
4. 성과 및 토론 ... 64
제 2 절 한반도 전리권 경험 모델 ... 65
1. 안양 이오노존데 자료기반 전리권 기후 모델 ... 65
2. Calibrated IRI-2012 모델 ... 70
3. 성과 및 토론 ... 80
제 3 절 전리권 3-D 분석코드 개발 ... 81
1. 전리권 CIT (Computerized Ionospheric Tomography) 모델 ... 81
2. MSTID의 수직 구조 연구 ... 86
3. 로켓발사에 따른 전리권 영향분석 모델 ... 93
4. 성과 및 토론 ... 113
제 4 절 반도 국지 자료동화 예측 모델 개발 ... 114
1. Regional IDA4D 모델 ... 114
2. 성과 및 토론 ... 132
제 3 장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 133
1. 연구개발의 최종목표 ... 133
2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 134
3. 계획대비 달성도 ... 135
4. 정량적 목표 대비 달성 (계획/달성) ... 135
5. 관련 분야에의 기여도 ... 137
제 4 장 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 138
붙임. 참고문헌 ... 139
끝페이지 ... 148

표/그림 (68)

표 우주기상(Space weather)(출처 : http://allnewspipeline.com/New_Obama_EO_On_Space_Weather_Events.php)
표 우주기상 변화에 따른 경제, 산업적 피해(출처 : http://www.onkweather.com/bbs/board.php?bo_table=commu1&wr_id=498)
표 중성바람이 중위도 전리권의 플라즈마 움직임에 미치는 영향(출처 : http://civspace.jhuapl.edu/mentatwinds/)
표 Diurnal and seasonal variation of the peak electron density (NmF2) under (a) low and (b) high solar activities (Lei et al., 2005)
표 Monthly plots of the electron density at 300 km altitude in the global constant local time maps at 20 LT (Lin et al.,2010)
표 An example of a detrended TEC map illustrating band-like structures due to the nighttime MSTID (출처 : http://seg-web.nict.go.jp/GPS/GEONET/MAP)
표 Recent empirical ionospheric model
표 Recent theoretical ionospheric model
표 HF 가용주파수 예측 모델 결과(http://spaceweather.rra.go.kr/models/prehf1)
표 Example of output data contour plot of SAMI2 model
표 Namelist에 입력하는 SAMI2 모델 파라미터
표 SAMI2 모델에 입력되는 상수 값들 (param-1.00.inc)
표 21가지의 화학반응식 (ichem.inp)
표 Recombination rate
표 Source code flow chart of SAMI2 model
표 Comparison between FISM flux and EUVAC flux
표 Cross sections of photo-absorption and photoionization used in SAMI2-Assimilated
표 각 계절별(20140321, 20140621, 20140921, 20141221)에 해당하는 수식 2-6의 αwind(t) 값. 중성바람은 –100~+100m/s 까지 20m/s 단위로 바꿔가며 입력하였으며, 그에 따른 hn(t)를 계산하였음
표 SAMI2-Assimilated 모델의 구동 flow chart
표 우리나라 이오노존데 관측소
표 선택된 날들에 대한 관측 자료의 F10.7과 Ap 지수
표 모델 결과와 관측 값 사이의 차이. (a) NmF2의 차이, (b) NmE의 차이, (c) NmF2의 correlation & slope, (d) NmE의 correlation & slope
표 조정한 SAMI2-CNU 모델 결과와 관측 값 사이의 차이. (a) NmF2의 차이, (b) NmE의 차이, (c) NmF2의 correlation & slope, (d) NmE의 correlation & slope
표 조정한 SAMI2-CNU 모델 및 IRI 모델 결과가 가지는 관측 값과의 차이. (a) NmF2의 차이, (b) NmE의 차이
표 자료동화 후 각각의 SAMI2 모델의 hmF2 하루 변화. (20140321, 20140621, 20140921, 20141221, 4계절에 대한 변화를 보여줌)
표 자료동화 후 각각의 SAMI2 모델의 NmF2 하루 변화. (20140321, 20140621, 20140921, 20141221, 4계절에 대한 변화를 보여줌)
표 hmF2에 대한 각각의 SAMI2 모델버전 결과와 이오노존데 결과사이의 상관관계 분석 및 통계. (4계절에 대해 계산)
표 NmF2에 대한 각각의 SAMI2 모델버전 결과와 이오노존데 결과사이의 상관관계 분석 및 통계. (4계절에 대해 계산)
표 전자밀도 프로파일에 대한 각각의 SAMI2 모델 버전 결과와 이오노존데 관측 값 사이의 상관관계 및 통계분석. (4계절 모두 포함)
표 KIPM 모델의 특징
표 KIPM 모델의 2차 개정 과정
표 IRI 초기 이온밀도를 적용한 SAMI2 모델의 결과. (위 : 이오노존데와의 차이, 중간 : IRI 모델과의 차이, 아래 : TEC 결과의 차이)
표 KIPM 모델의 결과 (좌 : low solar activity, 우 : high solar activity)
표 전리권 기후모델 function
표 Coefficients and Uncertainties of NmF2 and hmF2
표 Local time variations of empirical model results and averaged NmF2 data of each seasons for low and high solar activity conditions
표 IRI-2012 model settings
표 Flow chart of the algorithm used in Cal-IRI-2012 model (Ssessanga et al., 2015a)
표 Flowchart of subroutines for Cal-IRI-2012 model
표 2D TEC maps generated by using Cal-IRI-2012 model (top) and IRI-2012 model (middle) and difference between the models (bottom)
표 2D foF2 maps generated by using Cal-IRI-2012 model
표 Diurnal variation of TEC from Cal-IRI-2012 (red), IRI-2012 (green) and derived GPS-TEC (blue) at four receiver stations (Ssessanga et al., 2015a)
표 Illustration for ionospheric tomography system
표 Examples of Empirical Orthonormal Function (EOF) generated from the IRI-2012 model
표 Distribution of 700 ground GPS stations used in the tomography algorithm. The red lines indicate four vertical planes (A, B, C, D) and star marks (e, f) indicate GPS stations used in the analysis of MSTID propagation velocities (Ssessanga et al., 2015b).
표 Flow chart of subroutines for computerized ionospheric tomography algorithm
표 Electron densities on the four vertical planes and their average from Cal-IRI-2012 (a) and reconstructed result (b). (c) Electron density perturbations generated by subtracting a 1-hour running average (Ssessanga et al., 2015b)
표 Comparison between vertical reconstruction results and horizontal 2D TEC perturbations (Ssessanga et al., 2015b)
표 (a) K-4의 이동 궤적 (빨간 다이아몬드 : 북한 발사 센터, 별표 : GPS 수신기 네트워크, 파란 점선 : 추정된 K-4 로켓의 지상 궤적, 초록색 실선 : 고도 350km에서 PRN(15와 20)의 전리권의 pierce point의 예시, 검은색 별표 : K-4 발사의 시작점). (b) K-4를 시간에 따른 고도와 수평 거리 변화를 추정한 그림. 빨강색과 초록색은 각각 첫 번째와 두 번째 단계 유출을 나타낸다
표 각 고도에서 물과 수소의 확산 계수
표 발사 후 각 시간별 STEC 값들의 수
표 분석에 사용된 공분산 행렬
표 좌측 하단 그림: K-4 발사 후 각 시간 스탬프 tk=60, 45, 35, 25, 15, 그리고 7분에서 알고리즘의 수렴. 우측 하단 그림: 명백하게 하기 위해, 각 수렴 곡선은 y축에서 factor=i×0.01만큼 이동됐다, i가 60분부터 시작하는 그림에서 각 곡선의 지표일 때. 좌측 상단 그림: 반복 횟수가 증가하면서 각 시간 스탬프 tk 에서, 평균 제곱근 오차 (RMSE)에서의 변화. RMSE는 관측 slant TEC(총 전자 량)와 4D-var로부터 추정된 slant TEC간의 오차를 이용해서 결정된다. 우측 상단 그림: 수반 모델(adjoint model)을 이용해서 결정된 최적화된 배기가스들. TECU = TEC unit
표 (a) K-4 발사 후 60, 45, 35, 25, 15, 그리고 7분에 4D-var를 이용한 ionospheric hole의 3-D 복원을 통한 수직 단면(경도 124.7°에서). 우측과 좌측은 각각 관측된 자료와 시뮬레이션 자료를 이용한 복원에 해당한다. (b) K-4 발사 후 slant TEC의 시계열. 빨강색, 검정색, 그리고 초록색 곡선들은 각각 복원된, 관측된, 그리고 배경 slant TEC를 나타낸다. 파란 수직 파쇄선들은 발사 시각을 나타낸다(2016년 2월 7일 UT 00:30)
표 시간에 따른 PRN20과 PRN15의 STEC 변화
표 전리권으로 유출된 배기가스들의 다른 양의 추정
표 한반도 지상 기반 GPS 수신소 위치(검은색 별표)와 2015년 1월 1일 1600 UT부터 10분간의 VTEC (Vertical Total Electron Contents)
표 시간 영향력 인자와 전리권 수직 상관 길이
표 2015년 1월 1일(a)과 2015년 1월 7일(b) 경도 122°E, 127°E, 132°E에서 IRI와 자료 동화 모델로 계산된 전자 밀도의 위도/고도 단면도
표 geomagnetic quiet day와 disturbed day 때의 최대 전자 밀도
표 이오노존데(초록), IRI(빨강), DA(파랑)에서 얻은 2015년 1월 1일 0600 UT와 2015년 1월 7일 1400 UT 때의 전자 밀도 프로파일
표 2015년 1월 1일(위)과 7일(아래) 이오노존데 f0F2 와 IRI 및 DA로 계산된 f0F2 의 비교. 왼쪽과 오른쪽 그림들은 각각 제주와 이천에 대한 그림이다
표 DA와 IRI 모델의 f0F2 계산 성능의 통계적 분석
표 2015년 1월 1일(위)과 7일(아래), hm F2 아래의 이오노존데 관측(x축)에 대한 DA와 IRI 전자 밀도(y축) 분포. 왼쪽과 오른쪽 그림들은 각각 제주와 이천에 대한 그림이다. 파란색 대각선은 1:1 상관관계를 보여준다
표 DA와 IRI의 hm F2 아래 프로파일 추정 성능의 통계적 분석
표 2015년 1월 한 달 동안의 Nm F2. 왼쪽과 오른쪽 그림은 각각 제주와 이천에 해당하는 그림이다. 파란색 대각선은 1:1 상관관계를 보여준다
표 장주기 Nm F2 변화 분석
표 2015년 1월 1일(왼쪽)과 7일(오른쪽), GPS STEC(x축)에 대한 DA와 IRI STEC(y축) 분포. 파란색 대각선은 1:1 상관관계를 보여준다

과제명(ProjectTitle) :	-
연구책임자(Manager) :	-
과제기간(DetailSeriesProject) :	-
총연구비 (DetailSeriesProject) :	-
키워드(keyword) :	-
과제수행기간(LeadAgency) :	-
연구목표(Goal) :	-
연구내용(Abstract) :	-
기대효과(Effect) :	-

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 제목(한글), 저자명(한글), 발행일자, 전자원문, 초록(한글), 초록(영문) 관리번호, 제목(한글), 제목(영문), 저자명(한글), 저자명(영문), 주관연구기관(한글), 주관연구기관(영문), 발행일자, 총페이지수, 주관부처명, 과제시작일, 보고서번호, 과제종료일, 주제분류, 키워드(한글), 전자원문, 키워드(영문), 입수제어번호, 초록(한글), 초록(영문), 목차
저장형식	Text(ASCII format) Excel format
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

한반도 전리권 예측 모델 개발
Development of Ionospheric Prediction model over Korean Peninsula 원문보기

초록 ▼

목차 Contents

표/그림 (68)

표/그림 (68)

참고문헌 (25)

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

이 보고서와 함께 이용한 콘텐츠

연관된 기능

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

한반도 전리권 예측 모델 개발 Development of Ionospheric Prediction model over Korean Peninsula 원문보기

초록 ▼

목차 Contents

표/그림 (68) 모든 표/그림 보기

표/그림 (68) 슬라이드로 보기

참고문헌 (25)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

이 보고서와 함께 이용한 콘텐츠

연관된 기능

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

한반도 전리권 예측 모델 개발
Development of Ionospheric Prediction model over Korean Peninsula 원문보기

표/그림 (68)

표/그림 (68)