내륙 수온과 MODIS 지표 온도 데이터의 비교 평가

Comparison of MODIS Land Surface Temperature and Inland Water Temperature

기상 현상을 예측하는 수치예보모델의 주요한 기초 입력 데이터로 토지이용, 지형, 식생, 지표 온도 등이 있다. 이 중 지표 온도의 일부인 내륙 수면 온도에 대한 지상 관측 데이터는 강이나 호수의 일부 지역에만 존재한다. 따라서 본 연구는 수치예보모델의 입력 데이터인 내륙 수면 온도로 활용할 수 있는 MODIS 위성영상의 지표 온도 데이터의 오차정도를 확인하기 위해 국내 내륙 수온 지상 관측 데이터와 비교 분석하였다. 이를 위해 2011년 7월부터 2012년 6월까지 약 1년의 MODIS Land Surface Temperature(LST) 데이터와 수질자동측정망의 수온 데이터를 비교하였다. MODIS 데이터는 주간 및 야간 데이터로 구성되는 데, 각각의 월 평균 오차는 $2^{\circ}{\sim}8^{\circ}C$, $3^{\circ}{\sim}12^{\circ}C$로 주간 데이터의 오차가 작았다. 특히, 주간 데이터의 오차는 가을에 $2^{\circ}C$로 다른 계절에 비해 작았고, 야간 데이터는 여름에 $3^{\circ}C$로 다른 계절에 비해 작았다. 또한 지역적으로는 한강, 낙동강, 금강, 영산강의 4대강을 비교한 결과 가장 남쪽에 있는 영산강 유역에서 가장 오차가 작았다. 본 연구를 통해 수치예보모델의 입력 데이터로 활용함에 있어 MODIS 지표 온도 데이터의 오차 정도를 확인할 수 있었다. 연구 결과는 아시아 지역에 대해 수치예보모델을 운용할 때 북한 및 해외 지역에 대해 MODIS 지표 온도 데이터를 활용함에 있어 그 오차 정도의 기준이 될 수 있을 것이다.

This paper aims to analyze the root mean square errors of MODIS LST data and inland water temperature measurement data in order to use MODIS LST data as an input of numerical weather prediction model. MODIS LST data from July 2011 to June 2012 were compared to water temperature measurement data in the automated water quality measurement network. MODIS data have two composites: day-time and night-time. Monthly errors of day-time and night-time LST range $2{\sim}8^{\circ}C$ and $3{\sim}12^{\circ}C$, respectively. Temporally, monthly errors of day-time LST are less in fall and those of night-time LST are less in summer. Spatially, on the four major rivers including the Han, Nakdong, Geum, and Yeongsan rivers, the errors of Yeongsan river were the smallest, which location is the south-most among them. In this study, the errors of MODIS LST as an input of numerical weather prediction model were analyzed and the results can be used as an error level of MODIS LST data for inaccessible areas such as North Korea.