초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 기상청에서 운용중인 UM 예보 정확도 향상을 위해 GNSS 전파엄폐 자료 동화의 효과와 전파 엄폐 자료의 활용과 관련한 중요한 이슈들에 조사 및 분석하는 것이다.
○ 전파엄폐 자료동화 기법 분석 및 전파엄폐용 1차원 변분 자료동화기법 연구
- 전파엄폐 자료처리를 위한 조건, 원리 및 적용 모델(영국기상청 및 미국 NOAA) 분석
- 배경장의 관측연산자(forward operator)을 통한 굴절각 산출과 관측자료의 비교 검증
- 전파엄폐 자료의 굴절각 처리용 1차원

연구의 목적 및 내용
본 연구의 목표는 기상청에서 운용중인 UM 예보 정확도 향상을 위해 GNSS 전파엄폐 자료 동화의 효과와 전파 엄폐 자료의 활용과 관련한 중요한 이슈들에 조사 및 분석하는 것이다.
○ 전파엄폐 자료동화 기법 분석 및 전파엄폐용 1차원 변분 자료동화기법 연구
- 전파엄폐 자료처리를 위한 조건, 원리 및 적용 모델(영국기상청 및 미국 NOAA) 분석
- 배경장의 관측연산자(forward operator)을 통한 굴절각 산출과 관측자료의 비교 검증
- 전파엄폐 자료의 굴절각 처리용 1차원 변분체계의 기본 설계 및 모듈 구축
○ 전파엄폐 자료 자료동화 기법 실험체계 구축 및 배경장 요소별 민감도 분석
- 전파엄폐 자료 1차원 변분체계 기법을 이용한 민감도실험 체계 구축
- 구축된 전파엄폐 자료용 1차원 변분체계 기법의 테스트 및 검증
- 기압(고도) 및 온도 등 배경장 자료에 대한 전파엄폐 자료동화 민감도 분석 및 최적 활용방안 연구
○ 전파엄폐 자료 활용고도 선정방법 연구 및 전파엄폐 자료동화 기법의 성능 평가
- 전파엄폐 자료의 사용가능 고도 범위 정량화 및 고도 상하한에 대한 연구
- 관측오차 평가 및 전파엄폐 자료 고도의 상한 및 하한 제한에 대한 완화 방안 분석
- 전파엄폐 자료동화에 따른 관측증분과 분석증분 특성 분석

연구개발성과
○ Geometric optics를 이용한 GNSS-RO 처리 원리 및 모델에 대한 분석 수행
○ ECMWF 배경장 및 Metop RO 관측 자료를 이용하여 OmB와 OmA 분석 수행
○ Eumetsat 산하 ROM SAF 코드를 기반으로 한 1DVAR 체계의 구축 및 운용

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
○ 아리랑5호에서 산출되는 전파엄폐 자료의 수치예보모델 활용에 기여
○ 해상의 성층권 하부 및 대류층 상부의 기온 관측자료의 확보 및 연직 분해능 향상
○ 성층권 및 대류권 온도 연직분포 분석을 통한 기후분야에서의 활용 가능
○ 우주기상과 관련하여 전리층 자유전자 연직분포 산출에 활용 가능

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
The goal of the research is to investigate effects of data assimilation of GNSS RO measurements and analyze important issues in using GNSS RO in order to improve forecasting performance of the KMA’ s Unified Model (UM).
○ Analysis on variational data assimilation techniques

Purpose & Contents
The goal of the research is to investigate effects of data assimilation of GNSS RO measurements and analyze important issues in using GNSS RO in order to improve forecasting performance of the KMA’ s Unified Model (UM).
○ Analysis on variational data assimilation techniques for GNSS-RO measurements
- Identification of necessary conditions, basic principles and signal models to process GNSS-RO measurement for numerical weather prediction
- Verification of computed GNSS-RO bending angles based on background information by comparing against measured GNSS-RO bending angles
- Design and implemtation of 1-dimnesional variational assimilation system for GNSS-RO
○ Setup of an experimental GNSS-RO 1DVAR system and sensitivity study of the system on background parameters
- Budiling a testbed for sensitivity analysis of the GNSS-RO 1DVAR system
- Testing and assessing the performance of the the GNSS-RO 1DVAR system using the testbed
- Conducting sensitivity analysis of the system on background parameters
○ Investigation on usable altitude range of GNSS-RO measurements and performance evaluation of the GNSS-RO 1DVAR technique
- Quanfication of minimum and maximum altitude of GNSS-RO measurements usable for the purpose of meteorological data assimilation
- Evaluation of measurement noise covariance and investigation on the possibility of extending conventional altitude range of RO measurements
- Characterization of OmB and OmA series obtained from the 1DVAR analysis

Results
○ We performed analysis on basic principles and models for procesing GNSS-RO measurements based on geometric optics
○ We conducted analysis on OmB and OmA time series using ECMWF background information and the GNSS-RO measurements recorded by the Metop satellites.
○ We built a 1DVAR system for GNSS-RO measurements based on code provided by an European satellite application facility.

Expected Contribution
○ The technique developed here can be used in processing GNSS-RO measurements obtained by Korean KOMPSAT-5.
○ The data assimilation of GNSS-RO measurements can improve the vertical resolution of temperature profilein upper troposphere and lower stratosphere.
○ The technique can be used to generate climatological products for long-term variability of atmospheric pressure and temperature.
○ With minor change, vertical profiles of free-electron density in the ionosphere can be estimated by the technique.

(source : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Table of Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 13
• 3-1. GNSS-RO 처리 원리 및 체계 ... 13
• 3-2. GNSS-RO 1DVAR 체계의 개발 및 성능 평가 ... 31
• 3-3. GNSS-RO 민감도 해석 및 상하한 고도 제한 분석 ... 53
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 116
• 4-1. 목표 달성도 ... 116
• 4-2. 관련 분야 기여도 ... 116
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 118
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 119
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 121
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 121
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 121
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 122
• 제11장. 기타 사항 ... 122
• 제12장. 참고 문헌 ... 123
• 끝페이지 ... 126