First-time estimation of HCHO column in major cities over Asia using multiple regression with satellite data

위성자료와 다중회귀분석법을 이용한 아시아 주요도시의 포름알데하이드 칼럼농도 추정연구

A Multiple Regression Method (MRM) is used for the first time with Ozone Monitoring Instrument (OMI) and Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data to estimate formaldehyde (HCHO) Vertical Column Density (VCD). For a 3.5-year period from January 2005 through July 2008, HCHO VCD estimation is investigated in cities over Asia in two categorized areas: (1) Major cities in Northeast Asia (Beijing, Seoul, and Tokyo), (2) Major cities in Southeast Asia (New Delhi, Dhaka, and Bangkok). In the Major cities in Northeast Asia, there are good agreements between HCHO estimated by the multiple linear regression method ($HCHO_{MRM}$) and HCHO measured by OMI ($HCHO_{OMI}$) (0.78 < $R^2$ < 0.82). However, in Major cities in Southeast Asia, there were poor agreements between $HCHO_{OMI}$ and $HCHO_{MRM}$ (0.24 < $R^2$ < 0.39). In addition, an unbiased assessment of the MRM performance using modeling and validation groups shows that the performance of the MRM based on separate modeling and validation groups is comparable to that using all the data for deriving Multiple Regression Equations (MREs). This study demonstrates that MRM can be an alternative tool for HCHO estimation in certain areas over Asia.

본 연구에서는 다중회귀분석법과 Ozone Monitoring Instrument(OMI), Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 자료를 이용하여 2005년 1월부터 2008년 7월 사이 아시아 주요도시 지역의 포름알데하이드 층적분농도를 동북아시아에 위치한 3개도시(베이징, 서울, 도쿄)와 동남아시아에 위치한 3개도시(뉴델리, 다카, 방콕)에서 처음으로 추정하였다. 동북아시아의 3개 도시에서는 OMI로 측정된 포름알데하이드의 층적분농도($HCHO_{OMI}$)와 다중회귀분석방법으로 추정된 포름알데하이드의 층적분농도($HCHO_{MRM}$) 사이의 높은 상관성(0.78 < $R^2$ < 0.82)을 보였다. 동남아시아의 주요도시에서는 동북아시아 지역에 비해 $HCHO_{OMI}$와 $HCHO_{MRM}$사이의 낮은 상관성을 발견 할 수 있었다. 이외에도, 다중회귀분석법의 편중되지 않은 평가를 위하여, 다중회귀분석식을 도출해내기 위한 모델링 그룹과 다중회귀분석법의 성능을 보여줄 검증그룹으로 나누어 다중회귀분석법의 성능을 평가하였다. 본 연구는 아시아 일부 지역에서 다중회귀 분석법이 포름알데하이드 칼럼농도 추정에 있어 위성 관측이 어려울 경우 대안으로 활용될 수 있음을 제시하고 있다.