• 한국광학회지
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• 제26권1호
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• pp.9-16
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• 2015

얼음 구름과 에어로의 후방산란 특성을 측정할 수 있는 타원 편광라이다를 구성하고 이를 이용하여 에어로졸과 얼음 구름의 특성을 측정하였다. 규격화된 전체 후방산란 뮬러 행렬을 구하기 위하여 3 개의 광학계(${\lambda}/4$ 파장판, ${\lambda}/2$ 파장판, 그리고 빈 공간)로 구성된 조사 광학계와 같은 구조로 된 수신광학계를 통하여 총 9 개의 라이다 시스템을 구축하였다. 구축된 광학계의 체계적 오차를 구하기 위하여 에어로졸의 농도가 낮은 높은 고도의 9 개의 라이다 신호를 이용하였다. 9 개의 라이다 신호를 이용하여 5 개의 광학계 설치 오차(offset angle)와 무질서하게 배열된 에어로졸에 대한 뮬러 메트릭스 요소(2 개)를 찾아내었다. 광학장치를 검정한 후 얼음구름과 에어로졸에서 NBSPM (Normalized Backscattering Phase Matrix)를 구하였으며, 그 결과 에어로졸의 경우 입자의 방향성과 관계되는 NBSPM 의 비대각 행렬이 얼음 구름의 그것보다 작음을 알 수 있었다. 그리고 권운의 경우에도 NBSPM 의 비대각 행렬이 변하는 기상 조건에 따라 달라지는 것을 볼 수 있었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1181-1189
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• 2022

구름은 대기 중에 떠 있는 작은 물방울이나 얼음 알갱이들 또는 혼합물 등으로 구성되며 지구 표면의 약 2/3를 덮고 있다. 위성영상내에서의 구름은 일부 다른 지상 물체 또는 지표면과 유사한 반사도 특성으로 인해 구름과 구름이 아닌 영역을 분리하는 구름탐지는 매우 어려운 작업이다. 특히 뚜렷한 특징을 가지는 두꺼운 구름과 달리 얇은 반투명 구름은 위성영상내에서 구름과 배경의 대비가 약하고 지표면과 혼합되어져 나타나기 때문에 대부분 구름탐지에서 쉽게 놓쳐지고 많은 어려움을 주는 대상으로 작용한다. 이러한 구름탐지의 반투명 구름의 한계점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 머신러닝 기법(Random Forest [RF], Convolutional Neural Networks [CNN])을 활용하여 반투명 구름을 중점으로 한 구름탐지 연구를 수행하였다. Reference자료로는 MOderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)에서 제공하는 MOD35자료에서 Cloud Mask와 Cirrus Mask를 활용하였으며 반투명 구름 픽셀을 고려한 모델 훈련을 위해 훈련 데이터의 픽셀 비율을 구름, 반투명 구름, 청천이 약 1:1:1이 되도록 구성하였다. 연구의 정성적 비교 결과, RF와 CNN 모두 반투명 구름을 포함한 다양한 형태의 구름 등을 잘 탐지하였고, RF 모델 결과와 CNN 모델 결과를 혼합한 RF+CNN경우에는 개별 모델의 한계점을 개선시키며 구름탐지가 잘 수행되어진 것을 확인하였다. 연구의 정량적 결과 RF의 전체 정확도(OA) 값은 92%, CNN은 94.11%를 보였고, RF+CNN은 94.29%의 정확도를 보였다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2001년도 춘계 학술대회 논문집 통권 4호 Proceedings of the 2001 KSRS Spring Meeting
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• pp.91-91
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• 2001

현재 진행되고 있다고 여겨지는 지구변화 (Global Change)의 연구는 환경/지구과학의 초미의 관심사로 떠오르고 있다. 특히 온실가스의 분출로 인한 지구 온난화 (Global Warming)는 지구환경에 부정적인 효과가 초래될 것으로 우려되는바, 여러 지구환경 인자들의 변화를 초래할 것으로 예측되고 있다. 가장 직접적인 인자는 대기온도이고 아울러 해수온도/해류, 바람속도/방향, 대기화학 조성, 식생분포, 구름량, 얼음분포 등이 간접적인 인자들이다. 본 연구에서는 EOS 위성군 중 고층대기 연구를 위한 UARS 위성의 HRDI 센서의 자료를 분석하였다. HRDI는 대기성분 중 산소 $O_2$ 발광선의 도플러 변이를 측정하여 바람속도를 측정한다. 이 자료의 분석을 통하여 50~100 km 상공의 바람속도 변화를 지상에서의 OH 발광선 관측치와 비교하였다. 본 연구는 초기 연구로서 정략적이고 보편적인 결과 도출보다는 향후 연구를 위한 기반연구로서의 성격을 갖는다. 지구온난화는 대기의 온도를 상승시키고, 이는 대기 중 에너지의 증가를 불러와 필연적으로 고층대기의 교란 현상이 있을 것으로 예상된다. 앞으로 지구전체 대기의 풍속/풍향의 고도변화가 분석되면 지구온난화에 의한 고층대기 변화가 탐지될 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.224-227
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• 2007

마이크로파 센서 자료를 이용하여 태풍 강도를 산출하고자 TRMM TMI로부터 관측된 자료와 태풍 강도의 최대 상관성을 나타내는 지역올 찾고 최적의 상관 변수를 선정하였다. 분석기간은 2004년 6월부터 9월까지 발생된 태풍으로써 18개의 사례이다. TMI로부터 관측된 85 GHz 채널의 밝기온도，구름내 총 수증기량，얼음양，강우 강도，잠열방출양이 태풍 강도와의 상관성 분석을 위한 변수로 분석되었다. 태풍의 강도는 RSMC-Tokyo에서 발표된 Best track의 최대 풍속 자료를 이용하였다. 위성 관측 변수를 태풍 중심으로부터 공간 평균하였을 때 반경 2.0-2.5도 정도의 평균거리에서 최대의 상관성을 보였다. 위성 자료로부터 태풍 중심 풍속을 추정하기 위하여 회귀분석을 하였다. Best track과의 오차는 85 GHz 밝기온도와 수증기량을 이용한 다중 회귀 분석에서 오차가 최소를 보였다. 한편， 태풍강도 예측을 위한 통계모델에 마이크로파 위성 자료를 예측인자로 입력하여 태풍강도의 정확도가 3-6%정도 향상됨을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권11호
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• pp.944-951
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• 2018

회전익기의 결빙운용능력이 요구될 경우 자연결빙 비행시험전 풍동시험과 인공결빙시험을 선행하면 개발기간을 단축시킬수 있다. 한국형기동헬기의 경우 인공결빙 시험을 수행하여 각 시험조건에서 방 제빙기능의 정상작동을 확인 후 자연결빙시험을 수행하였다. 인공결빙시험에서 시험조건인 액적량(LWC)과 액적 평균직경(MVD)을 확인하기 위해 정밀센서인 구름기상정보관측기(CCP)를 사용하는데 시험환경, 장비오차등의 이유로 측정치의 불확실성이 존재할 수 있어 시험조건 확인이 다방면으로 필요하다. 동체에 착빙된 얼음두께로부터 LWC를 계산하여 측정값과 비교한 결과, 시험조건을 간접적으로 검증해 볼 수 있는 효과적인 방법임을 확인하였다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권4호
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• pp.309-314
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• 2007

오르트 구름을 출발하여 태양계 안쪽으로 들어오는 혜성 가운데 오르트 구름으로 되돌아가지 못하고, 태양에 매우 근접하여 태양에 충돌해 버리거나 강한 중력에 의해 쪼개져 사라지는 혜성을 sungrazing comet이라고 한다. 태양에 가까워지면서 태양열에 의해 혜성의 얼음이 승화되면서 그 존재를 확인하게 되는데, 태양풍의 고전리된 중원소이온과 충돌에 의한 전하교환의 상호 작용에 의해 혜성에서 발생하는 가스량과 X-선 방출량을 기존 모델(Mendis & Flammer 1984, Cravens 1997)을 적용하여 근사 계산한 결과, 혜성핵의 반지름이 1km 정도인 경우 태양으로부터 거리가 태양반경의 3배 이내인 거리에서 GOES 위성의 X-선 망원경으로 탐지가능한 것으로 보인다.

• 한국지구과학회지
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• 제35권1호
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• pp.19-28
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• 2014

RTTOV와 CRTM은 복사관측자료에 대한 관측연산자로 수치예보에 활용되고 있는 빠른 속도의 복사전달모델이다. 본 연구에서는 두 모델의 기본구조 및 입력자료를 비교했다. 또한, 다양한 파장대를 가진 AMSU-A 마이크로파 센서에 대해 구름에 대한 정보를 포함할 때와 포함하지 않을 때 두 모델로부터 계산된 밝기온도와 관측된 밝기온도를 해양에 대해 비교했다. AMSU-A의 탐측채널(5-14)에 대해서는 두 모델로부터 계산된 밝기온도 값에 큰 차이가 존재하지 않았으나, 대기의 창 채널 및 지표근처의 탐측채널에서는 RTTOV로부터 계산된 밝기온도 값이 관측과 더 가까워 CRTM에 비해 상대적으로 작은 초기추정오차를 보였다. 한편 UM으로부터 제공된 구름물과 얼음의 정보를 추가적으로 활용하였을 때 두 모델로부터 계산된 밝기온도와 관측된 밝기온도의 차이가 감소함을 확인할 수 있었고, 특히 CRTM의 31.4 GHz와 89 GHz 채널에서 모의된 밝기온도와 관측된 밝기온도의 차이가 크게 감소했다.

• 한국지구과학회지
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• 제28권7호
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• pp.857-870
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• 2007

명시적 액체-얼음상 미시물리 과정을 포함하는 구름 분해 모형(ARPS: Advanced Regional Prediction System)을 이용하여 2차원 그리고 주변 바람이 없는 경우에 뇌우 유출의 구조와 진화를 조사하였다. 고해상도 격자 간격(50m)을 이용하여 유출의 난류 구조를 명시적으로 분해하였다. 모사된 단세포 스톰과 스톰과 연관된 Kelvin-Helmholtz(KH) 빌로우(billow)는 발달, 성숙, 소멸의 생애 단계를 가졌다. 구름 역학과 미시물리 사이의 상호작용으로 야기된 이차 맥동과 대류 세포의 분활이 관측되었다. 상대적으로 건조한 하층 대기를 낙하하는 빗방울과 우박의 증발에 기인한 찬 하강류는 뇌우 찬 공기 유출을 야기시켰다. 유출 머리는 거의 일정한 속도로 이동하였다. KH 불안정에 의해 생성된 KH 빌로우는 유출 상부에서 난류 혼합을 야기하였으며 유출의 구조를 지배하였다. KH 빌로우는 유출 머리에서 생성되었고 돌풍 전선에 상대적으로 뒤쪽으로 이동함에 따라 성장하고 소멸하였다. 가장 빨리 성장하는 섭동의 수평 파장과 임계 시어층 깊이의 비 그리고 KH 빌로우의 수평 파장과 최대 진폭의 비에 대한 수치 모사 결과는 다른 연구 결과와 잘 일치하였다.

• 대기
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• 제22권1호
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• pp.73-85
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• 2012

The collision efficiency data for collision between graupel or hail particles and cloud drops that take into account the differences of particle density are applied to the Takahashi cloud model. The original setting assumes that graupel or hail collision efficiency is the same as that of the cloud drops of the same volume. The Takahashi cloud model is run with the new collision efficiency data and the results are compared with those with the original. As an initial condition, a thermodynamic profile that can initiate strong convection is provided. Three different CCN concentration values and therefore three initial cloud drop spectra are prescribed that represent maritime (CCN concentration = 300 $cm^{-3}$), continental (1000 $cm^{-3}$) and extreme continental (5000 $cm^{-3}$) air masses to examine the aerosol effects on cloud and precipitation development. Increase of CCN concentration causes cloud drop sizes to decrease and cloud drop concentrations to increase. However, the concentration of ice particles decreases with the increase of CCN concentration because small drops are difficult to freeze. These general trends are well captured by both model runs (one with the new collision efficiency data and the other with the original) but there are significant differences: with the new data, the development of cloud and raindrop formation are delayed by (1) decrease of ice collision efficiency, (2) decrease of latent heat from riming process and (3) decrease of ice crystals generated by ice multiplication. These results indicate that the model run with the original collision efficiency data overestimates precipitation rates.

• 대한원격탐사학회지
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• 제30권4호
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• pp.481-491
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• 2014

빙상이나 빙하, 빙붕에서 푸른색의 얼음이 지표에 노출되어 있는 지역을 청빙지대라 한다. 이는 빙하 표면에 쌓인 눈이 바람에 의해 침식되거나 기온과 일사량에 따른 승화로 인해 대부분 제거되기 때문이다. 청빙지대는 운석이 농집되기 쉽고 빙체의 질량균형에 매우 큰 영향을 미치기 때문에, 청빙의 노출도 및 밀집도에 대한 정량적 지표의 개발이 요구되고 있다. 이 연구에서는 2007~2012년에 동남극 맥머도 드라이벨리를 촬영한 MODIS 영상을 이용하여 청빙과 눈, 구름의 분광반사특성을 분석하고, 청빙의 노출도 및 밀집도를 정량화 할 수 있는 정규청빙지수(Normalized Difference Blue-ice Index, NDBI) 알고리즘을 고안하였다. 눈과 구름은 가시광선과 근적외선 파장대역에서 매우 높은 반사율을 나타낸다. 청빙은 청색 파장대역에서 높은 반사율을 보이는 반면에, 근적외선 파장대역에서 낮은 반사율을 보인다. NDBI 알고리즘은 청색과 근적외선 파장대역에서의 반사율 차이를 두 반사율의 합으로 나누는 것으로 표현된다[NDBI = (Blue - NIR)/(Blue + NIR)]. 청빙의 NDBI는 노출도와 밀집도에 따라 0.2~0.5의 값을 가지며, 0.2 이하의 값을 가지는 눈과 구름이나 음수의 값을 나타내는 암석으로부터 명확히 구분되었다. 청빙의 NDBI가 시간에 따라 변화하는 현상은 맥머도 드라이벨리의 기상관측소에서 측정된 풍속($R^2=0.012$)이나 기온($R^2=0.278$) 보다는 적설두께와 가장 높은 상관성($R^2=0.699$)을 나타냈다. 적설두께가 증가할수록 NDBI 값은 감소하였는데, 이는 청빙지대의 NDBI 값으로부터 적설량의 추정이 가능함을 의미한다. 이 연구에서 개발된 NDBI 알고리즘은 운석탐사, 빙체의 질량균형 분석, 적설량 추정 등 다양한 극지연구 분야에서 매우 유용하게 사용될 것으로 전망된다.