[강릉원주대 대기환경과학과] 2016년 1학기 전선 일기분석 (Ⅰ) 소개 및 과제물

 정보

• 업무명     : 일기분석 (Ⅰ) 소개

• 작성자     : 이상호

• 작성일     : 2019-12-21

• 설   명      :

• 수정이력 :

 

 내용

[특징]

• 일기분석 (Ⅰ) 수업에 대한 이해를 돕기위해 작성

 

[기능]

• 소개

• 주차별 과제물 발표 및 토의

 

[사용 OS]

• Window 10

 

[사용 언어]

• Power Point 2018

 

 소개

• 안녕하세요? 기상 연구 및 웹 개발을 담당하고 있는 해솔입니다.

• 오늘은 대학원 석사 2학기에 배운 일기분석 (Ⅰ)에 대한 내용을 다루고자 합니다.

• 이 교과목은 제목과 달리 논문의 서론 작성 방법을 내포하고 있습니다. 즉 1-3주는 선행 논문에 대한 이론적 배경 학습하고 이후에는 본인 논문에 대한 서론 작성 및 리뷰를 총 13회 걸쳐 진행하였습니다.

• 그에 따른 주제는 "서론 작성 요령"로서 다음과 같이 소개해드리고자 합니다.

 

 

 과제물

[서론 작성 요령]

• 서론 작성을 위한 논문 주제는 "Himawari-8/AHI 자료를 이용한 한반도에서의 지표면 순 단파복사 산출 및 비교"로 정하였습니다.

• 서론은 주로 4-5문단으로 구성되고 각 문단에 따른 핵심 내용은 다음과 같습니다.

• 1 문단

  • 지표면 순 단파복사의 중요성을 언급해야 합니다. 이 과정에서 단순히 "필수" 또는 "중요하다" 키워드를 제시하는 것보다 독자가 스스로 이해되도록 작성해야 됩니다.

  • 가장 작성하기 어려운 부분이 속합니다.

  • 예시 참조

    • 지표면 순 단파복사의 중요성

    • 대한민국에서 순 단파복사 관측 현황 및 문제점/한계 제시

    • 기상 위성 자료를 통한 활용성 제기

• 지표면 순 단파복사(NSSR; Net Surface Shortwave Radiation)은 기후/기상 예측 연구, 수문 모형, 농림기상 연구와 같은 다양한 분야에서 사용되는 중요한 요소이다. 이러한 NSSR을 정확한 모니터링 하는 것은 육상-대기 간의 에너지 교환을 이해하기 위한 기회를 제공해준다.

• 한반도에서 NSSR 관측은 기상청(3곳)과 농림기상센터(6곳)에 의해 설치∙운영되고 있으며, 순복사계(CNR1)로 관측되고 있다. 이러한 순복사계는 지표면에서의 상/하향으로 단/장파복사 네 성분을 측정하며 30분 간격으로 자료를 수집되어지고 있다. 2002년 이후로 NSSR를 정확하게 감시하기 위한 관측망은 지속적으로 증가하고 있지만, 특정 지역에 집중적으로 설치∙운영되거나 광역 지역에서 하나의 관측소가 설치∙운영되고 있다. 이와같이 NSSR의 시∙공간적인 분포를 모니터링하기에는 한계를 가지고 있다(Glenn et al., 2007; Jang et al., 2013). 이러한 한계를 극복하기 위하여 정지궤도위성이나 극궤도위성 등 원격탐사 자료를 활용할 필요성이 있다.

 

 

• 2 문단

  • 지표면 순 단파복사를 측정 및 산출하는 방법을 제시해야 합니다.

  • 예시 참조

    • 위성자료를 이용한 지표면 순 단파복사의 산출 방법 (물리적, 경험적 알고리즘) 제시

    • 물리적 알고리즘의 설명

    • 경험적 알고리즘의 설명

    • 물리적 알고리즘의 한계 제시

• 위성자료를 이용한 NSSR 산출은 현재까지 많은 연구가 보고되었다(Tarpley et al., 1979; Klink and Dollhopf., 1986; Gautier et al., 1980; Moser and Raschke et al., 1983; Pinker and Ewing., 1985; Buriez et al., 1986; Dedieu et al., 1987, Cess and Vulis., 1989, Cess et al., 1991; Li et al., 1993 a,b; Masuda et al., 1995; Tang et al., 2006).

• 이러한 NSSR 산출은 크게 두가지 맥락으로 물리적인 알고리즘과 경험적인 알고리즘으로 나눌 수 있다.

• 물리적인 알고리즘은 지표면하향단파복사와 지표면 알베도로 인해 반사된 지표면 상향단파복사간의 차이를 통해 NSSR을 계산하는 방법이다. 즉, 지표면 하향단파복사와 지표면상향단파복사 간의 관계성으로 NSSR을 계산한다(Tarpley et al., 1979; Klink and Dollhopf., 1986).

• 경험적인 알고리즘은 NSSR과 이에 영향을 미치는 요소(수증기, 광대역 알베도) 간의 관계성을 통해 NSSR을 계산하는 방법이다. 이러한 관계성은 회귀식을 통해 산출한 회귀계수로 NSSR을 계산한다(Gautier et al., 1980; Moser and Raschke et al., 1983; Pinker and Ewing., 1985; Buriez et al., 1986; Dedieu et al., 1987, Cess and Vulis., 1989, Cess et al., 1991; Li et al., 1993 a,b; Masuda et al., 1995; Tang et al., 2006).

• 이러한 알고리즘은 지표면 알베도의 유무에 따라 나눠진다. 이러한 지표면 알베도 자료가 없거나 불확실성이 클 때는 경험적인 알고리즘을 이용하여 NSSR을 산출하게 된다. 예를 들면, 구름이 있는 경우에는 위성에서의 복사량으로 지표면 알베도를 산출하지 못한다. 구름이 없는 경우에는 지표면 알베도를 산출 가능하다.

 

• 3 문단

  • 선행 연구에서 지표면 순 단파복사를 산출 방법 및 결과를 정리해야 합니다.

  • 예시 참조

    • 경험적 알고리즘을 사용하는 선행 연구 조사 및 그에 따른 결과 제시

• 특히, 경험적인 알고리즘에서는 Li et al (1993 a,b), Masuda et al (1995), Tang et al (2006)이 주목된다. Li et al (1993 a,b)은 태양 천정각과 수증기량에 따라 ERBE 센서를 이용한 대기상단에서의 광대역 알베도 자료와 NSSR을 선형 회귀식을 통해 NSSR을 산출하였다.

• 또한 Masuda et al(1995)은 Li et al와 같은 방법에 대기요소(지표면 기압, 오존, 구름의 광학두께, 에어로졸의 종류)들을 포함하여 새로운 선형 회귀식을 통해 NSSR을 산출하였다.  이러한 대기조건은 다음과 같은 결과 때문에 선택되었다. 동일한 가강수량에서 지표면 기압(800, 1013 hPa) 차이는   10 Wm-2 이상의 NSSR 차이로 보였다.  또한, 오존량(166-663 DU)의 차이는 MLS 표준대기에서 20 Wm-2 이상의 차이를 보였다.  

• Saskatoon tower 지점에서 Masuda의 NSSR은 Li의 NSSR보다 RMSE에서 약 12 Wm-2 이상 (맑은날, 흐린날) 낮았다. 

• Tang et al(2006)은 MODIS 센서의 단파 복사휘도 자료을 이용하여 광대역 알베도를 추정하였다. Li와 같은 방법에 위성천정각, 상대방위각들을 포함하여 새로운 선형 회귀식을 통해 NSSR을 산출하였다.  Yucheng 지점에서 Tang의 NSSR은 Masuda의 NSSR보다 RMSE에서 약 12 Wm-2 이상 (맑은날, 흐린날)로 낮았다.

 

표. 경험적인 알고리즘을 위한 선행 연구 조사.

선행 논문	회귀 모형	사용된 독립 자료	종속 변수
Li et al (1993 a,b)	NSSR = α + β * R	ERBE에서 관측된 Albedo 태양천정각, 수증기량	지표면 순 단파복사
Masuda et al (1995)	NSSR = α + β * R	ERBE에서 관측된 Albedo 태양천정각, 수증기량, 오존, 지표면 기압	지표면 순 단파복사
Tang et al(2006)	NSSR = α + β * R	MODIS에서 추정된 Albedo 태양천정각, 수증기량, 위성천정각, 상대방위각	지표면 순 단파복사
μ : 태양 천정각, R : 대기상단에서의 반사율, w : 수증기양, α, β, b : 계수

 

• 4 문단

  • 선행 연구에 대한 문제점 및 본인 연구 방법을 제시해야 합니다.

  • 예시 참조

    • 선행 연구에 대한 문제점 제시 및 원인 분석

    • 본인 연구에서 문제점 보완를 위한 연구 방법 제시

• 지금까지 연구들은 단파영역에 해당하는 모든 자료를 사용했음에도 불구하고 권운 효과를 반영하지 못했다. 또한 권운은 광학적 특성으로 인하여 복사수지에 상당한 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 이유는 Li와 Masuda의 경우, ERBE의 광대역 알베도 자료가 공간해상도(30km×30km)가 조밀하지 못하기 때문이다. Tang의 경우, 높은 공간해상도(1 km×1 km)을 가지지만, 연속적인 구름을 관측하기 어렵기 때문이다.

• 따라서 이 연구에서는 권운 탐지에 효과적인 Red (0.65 um)와 NIR (1.6 um) 채널만을 이용하고자 하였다. 또한 권운 이동에 따른 NSSR의 변화를 탐지하기 위하여 공간 해상도가 높은 Himawari-8/AHI 자료를 이용하였다.

 

 관련 자료

• 최종 결과물

  [강릉원주대 대기환경과학과] 일기분석 (Ⅰ) 서론 작성 from Lee Sang-Ho

 

 참고 문헌

[논문]

• 없음

[보고서]

• 없음

[URL]

• 없음

 

 문의사항

[기상학/프로그래밍 언어]

• sangho.lee.1990@gmail.com

[해양학/천문학/빅데이터]

• saimang0804@gmail.com