• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.80-80
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• 2018

겨울철 대설 현상에 따른 도로 결빙과 항공기 운항 지연, 비닐하우스 및 가건물 붕괴와 같은 피해가 증가함에 따라 대처방안을 마련하는 일이 중요시 되고 있다. 이를 위해 정확한 적설 정보가 근본적으로 필요하지만, 문제는 적설량을 정량적으로 관측하는 일이 간단하지 않다는 점이다. 최근에는 무게식 우량계를 이용한 적설 관측이 수행되고 있지만, 강설량이 많을 경우 우량계가 눈에 덮이는 캐핑(capping) 현상으로 인해 제대로 관측하기 어려운 문제가 있다. 본 연구에서는 무게식 우량계의 이러한 한계를 보완하고 자료의 활용성을 높이기 위해 광학우적계(Parsivel)로 관측된 강설입자정보를 이용하여 적설량을 보정하는 방법을 제안하였다. 무게식 우량계 자료는 대관령 구름물리선도센터에 설치되어 있는 플루비오(Pluvio)의 적설 관측 자료를 이용하였다. 먼저, 관측된 플루비오 자료에서 단위 시간동안의 신적설을 산정한 후 과도한 관측값과 같은 노이즈를 제거하였다. 또한 플루비오와 동일 기간에 관측된 광학우적계 자료에 대해 강설 입자가 $10/m^3$ 초과로 나타나는 사상을 강수 기간으로 결정하고 두 자료가 모두 '0'인 경우 무강수로 나타냈다. 그 결과 강수 입자가 관측된 적설 기간에 플루비오가 우수하게 강설 사상을 관측하고 있음을 확인하였고, 부적합한 자료를 보정할 수 있었다. 이러한 방법으로 적설 자료를 개선할 경우 향후 레이더를 이용한 공간적 강설 추정의 정확도를 크게 개선할 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.33 no.7
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• pp.596-607
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• 2012

The R-Z relationship is one of important error factors to determine the accuracy of radar rainfall estimation. In this study, we have explored the effect of the R-Z relationships derived from disdrometer data in estimating the radar rainfall. The heavy rain event that produced flooding in St-Remi, Quebec, Canada has been occurred. We have tried to investigate the severity of rain for this event using high temporal (2.5 min) and spatial resolution ($1^{\circ}$ by 250 m) radar data obtained from the McGill S-band radar. Radar data revealed that the heavy rain cells pass directly over St-Remi while the coarse raingauge network was not sufficient to detect this rain event. The maximum 30 min (1 h) accumulation reaches about 39 (42) mm in St-Remi. During the rain event, the two disdrometers (POSS; Precipitation Occurrence Sensor System) were available: One used for the reflectivity calibration by comparing disdrometer Z and radar Z and the other for deriving disdrometric R-Z relationships. The result shows the significant improvement with the disdrometric reflectivity-dependent R-Z relationships against the climatological R-Z relationship. The bias in radar rain estimation is reduced from +12% to -2% and the root-mean squared error from 16 to 10% for daily accumulation. Using the estimated radar rainfall rate with disdrometric R-Z relationships, the flood event was well captured with proper timing and amount.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.185-185
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• 2018

광학우적계(PARSIVEL)는 강수 입자의 정확한 직경 및 분포 분석에 용이한 이유로 정밀 기상관측과 레이더 및 우량계 검보정을 위해 널리 사용되고 있다. 하지만 PARSIVEL S/W의 경우, 관측 순간의 각종 변수 및 분석 결과를 이해하기에 용이하나 강우 이벤트 전체를 분석하기 위해서는 별도의 후처리가 요구되는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 소형레이더 및 전파강수계의 비교검증 효율성 향상을 위해 그림 1과 같이 PARSIVEL의 자료구조 및 포맷을 분석하여, 즉각적으로 원하는 강우 이벤트에 대해 다양한 분석도구를 적용할 수 있는 S/W를 개발하였다. 그림 2로부터 개발된 S/W로부터의 분석결과를 나타내었으며, 다양한 실험을 통해 제안한 S/W를 이용함으로써 각종 강우량계 비교검증 시 강수분석을 용이하게 함을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.129-129
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• 2022

국내에서 발생하는 토양침식(soil erosion)은 주로 강우에 의해 발생하며, 이로 인해 농경지 유실, 탁수 발생, 하천 통수능 저하 등 여러 수문학적·환경적 문제가 발생한다. 따라서 유역 내 토양침식 위험지역을 선별하고, 해당 지역의 토양유실 및 유사의 발생량을 산정하는 것은 토양보전 대책 수립 시에 중요한 지표로 활용된다. 침식-유사유출의 물리적 과정은 크게 '강우에 의한 토양 분리(detachment by raindrop)'와 '지표류에 의한 토양 분리(detachment by overlandflow)'로 나눌 수 있으며, 그중 강우에 의한 토양 분리는 수침식(water erosion)의 첫 번째 과정 중 하나로 강우 시 낙하하는 강우 입자들이 갖는 운동에너지가 지표면을 타격할 때 토양체로부터 토양입자가 분리되는 과정이다. 따라서 강우에 의한 토양분리량 산정을 위해서는 강우 운동에너지(rainfall kinetic energy, KE)의 정확한 계산이 요구된다. 그러나 기후 및 지리적 특성 등 여러 조건에 따라 강우 운동에너지는 지역마다 다르게 나타나며, 이로 인해 강우 운동에너지 추정이 매우 어려운 실정이다. 따라서 강우 운동에너지 추정은 주로 강우강도(rainfall intensity, I)와의 관계를 이용한 함수식을 활용한다. 본 연구에서는 대상 지역인 상주지역에 광학우적계(disdrometer)를 설치하여 2020년 6월부터 2021년 12월까지 관측된 37개의 강우 사상에 대하여 KE-I의 관계를 분석하고, 이를 통해 강우 운동에너지식을 도출하였다. 또한, 기존에 국외 및 국내에서 제시된 선형(linear), 멱함수(power-law function), 지수함수(exponential function) 형태의 강우 운동에너지 공식과 본 연구에서 산정된 KE를 비교하였다. 그 결과 비체적 강우 운동에너지에서 Sanchez-Moreno et al. (2012)가 제안한 멱함수 형태의 공식이, 비시간 강우 운동에너지에서 Kinnel (1981)이 제안한 지수함수 형태의 공식이 각각 강우 운동에너지 추정에 통계적으로 유의한 것으로 나타났다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.38 no.7
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• pp.511-521
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• 2017

This study analyzes Two-dimensional video disdrometer (2DVD) data while summer 2011-2012 in Daegu region and compares with Marshall and Palmer (MP) distribution to find out statistical characteristics and characteristics variability about drop size distribution (DSD) of Daegu region. As the characterize DSD of Daegu region, this study uses single moment parameters such as rainfall intensity (R), reflectivity factor (Z) and double moment parameters such as generalized characteristics number concentration ($N{_0}^{\prime}$) and generalized characteristics diameter ($D{_m}^{\prime}$). Also, this study makes an assumption that DSD function can be expressed as general gamma distribution. The results of analysis show that DSD of Daegu region has ${\log}_{10}N{_0}^{\prime}=2.37$, $D{_m}^{\prime}=1.04mm$, and c =2.37, ${\mu}=0.39$ on average. When the assumption of MP distribution is used, these figures then end up with the different characteristics; ${\log}_{10}N{_0}^{\prime}=2.27$, $D{_m}^{\prime}=0.9mm$, c =1, ${\mu}=1$ on average. The differences indicate liquid water content (LWC) of Daegu distribution is generally larger than MP distribution at equal Z. Second, DSD shape of Daegu distribution is concave upward. Other important facts are the characteristics of Daegu distribution change when Z changes. DSD shape of Daegu region changes concave downward (c =2.05~2.55, ${\mu}=0.33{\sim}0.77$) to cubic function-like shape (c =3.0, ${\mu}=-0.13{\sim}-0.33$) at Z > 45 dBZ. 35 dBZ ${\leq}$ Z > 45 dBZ group of Daegu distribution has characteristics similar to maritime cluster of diverse climate DSD study. However, Z > 45 dBZ group of Daegu distribution has a difference from the cluster.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.35 no.7
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• pp.518-528
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• 2014

In this study, a model of rainfall drop-size distribution was modified using PARSIVEL-retrieved rainfall drop-size distribution over Daegwanryeong mountainous area. A prototype model (Modified ${\Gamma}$ distribution model) applicable for this area was decided through the comparative analysis between results from models proposed by preceding research and PARSIVEL-retrieved data over Daegwanryeong mountainous area. In order to apply the prototype model for Daegwanryeong region, the parameters (${\alpha}$, A, B) were made via sensitivity experiments and models of the rainfall drop-size distributions for five cases of rainfall rate were proposed. Results from the proposed five models showed high correlations with PARSIVEL-retrieved data ($R^2=0.975$). In order to suggest a generalized form of rainfall drop-size distribution, interaction equations between rainfall rates and parameters (${\alpha}$, A, B) were investigated. The generalized model of the rainfall drop-size distribution was highly correlated with PARSIVEL-retrieved data ($R^2=0.953$), which means that the proposed model from this study was effective for simulating the rainfall drop-size distribution over Daegwanryeong region. However, the proposed model was optimized for rainfall drop-size distribution over Daegwanryeong region. Therefore, broad observations of other regions are necessary in order to develop the representative model of the Korean peninsula.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1227-1237
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• 2014

Dual-polarization can distinguish precipitation type and dual-polarization is provide not only meteorological phenomena in the atmosphere but also non-precipitation echoes. Therefore dual-polarization radar can improve radar estimates of rainfall. However polarimetric measurements by transmitting vertically vibration waves and horizontally vibrating waves simultaneously is contain systematic bias of the radar itself. Thus the calibration bias is necessary to improve quantitative precipitation estimation. In this study, the calibration bias of reflectivity (Z) and differential reflectivity ($Z_{DR}$) from the Bislsan dual-polarization radar is calculated using the 2-Dimensional Video Disdrometer (2DVD) data. And an improvement in rainfall estimation is investigated by applying derived calibration bias. A total of 33 rainfall cases occurring in Daegu from 2011 to 2012 were selected. As a results, the calibration bias of Z is about -0.3 to 5.5 dB, and $Z_{DR}$ is about -0.1 dB to 0.6 dB. In most cases, the Bislsan radar generally observes Z and $Z_{DR}$ variables lower than the simulated variables. Before and after calibration bias, compared estimated rainfall from the dual-polarization radar with AWS rain gauge in Daegu found that the mean bias has fallen by 1.69 to 1.54 mm/hr, and the RMSE has decreased by 2.54 to 1.73 mm/hr. And estimated rainfall comparing to the surface rain gauge as ground truth, rainfall estimation is improved about 7-61%.

• Atmosphere
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• v.23 no.3
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• pp.265-273
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• 2013

To investigate properties of cloud and rainfall occurred at Boseong on 10 July 2012, Raindrop Size distributions (RSDs) and other parameters were analyzed using observation data collected by Micro Rain Radar (MRR) and PARticle SIze and VELocity (PARSIVEL) disdrometer located in the National center for intensive observation of severe weather at Boseong in the southwest of the Korean peninsula. In addition, time series of RSD parameters, relationship between reflectivity-rain rate, and vertical variation of rain rates-fall velocities below melting layer were examined. As a result, good agreements were found in the reflectivity-rain rate time series as well as their power relationships between MRR and PARSIVEL disdrometer. The rain rate was proportional to reflectivity, mean diameter, and inversely proportional to shape (${\mu}$), slope (${\Lambda}$), intercept ($N_0$) parameter of RSD. In comparison of the RSD, as rain rate was increased, the slope of RSD became less steep and the mean diameter became larger. Also, it was verified that reflectivities are classified in three categories (Category 1: Z (reflectivity) > 40 dBZ, Category 2: 30 dBZ < Z < 40 dBZ, Category 3: Z < 30 dBZ). As reflectivity was increased, rain rate was intensified and larger raindrops were existed, while reflectivity was decreased, shape (${\mu}$), slope (${\Lambda}$), intercept ($N_0$) parameter of RSD were increased. We expected that these results will lead to better understanding of microphysical process in convective rainfall system occurred during short-term period over Korean peninsula.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.120-120
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• 2023

본 연구에서는 CCTV 영상 내 빗줄기의 특성을 바탕으로 강우강도를 산정하기 위한 합성곱 신경망(CNNs, Convolutional Neural Networks) 기반 강우강도 산정 모형을 제안하였다. 중앙대학교 및 한국건설생활환경시험연구원 내 대형기후환경시험실에서 얻은 CCTV 영상들을 대상으로 연구를 수행하고, 우적계 등과 같은 지상 관측자료와 강우강도 산정 결과를 비교·검증하였다. 먼저, CCTV 영상 내 빗줄기의 미세한 변동 특성을 반영하기 위해 데이터 전처리 작업을 진행하였다. 이는 원본 영상으로부터 빗줄기 층을 분리해내는 과정, 빗줄기 층에서 빗물 입자를 분리해내는 과정, 그리고 빗물 입자를 인식하는 과정 등 총 세 단계로 구분된다. 합성곱 신경망 기반 강우강도 산정 모형 구축을 위해 영상 전처리가 완료된 데이터들을 입력값으로 설정하고, 촬영 시점에 대응되는 지상관측 자료를 출력값으로 고려하여 강우강도 산정모형을 훈련시켰다. CCTV 원자료 내 특정 영역에 편향되어 강우강도를 산정하는 과적합 현상의 발생을 방지하기 위해 원자료 내 5개의 관심 영역(ROI, Region of Interest)을 설정하였다. 추가로, CCTV의 해상도를 총 4개(2560×1440, 1920×1080, 1280×720, 720×480)로 구분함으로써 해상도 변화에 따른 학습 결과의 차이를 분석·평가하였다. 이는 기존 사례들과 비교했을 때, CCTV 영상을 기반으로 빗줄기의 거동 특성과 같은 물리적인 현상을 직간접적으로 고려하여 강우강도를 산정했다는 점과 더불어 머신러닝을 적용하여 강우 이미지가 갖는 본질적인 특징들을 파악했다는 측면에서, 추후 본 연구에서 제안한 모형의 활용 가치가 극대화될 수 있을 것으로 판단된다.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.36 no.4
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• pp.301-314
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• 2015

The purpose of this study was to investigate the impact of ground-based glaciogenic seeding on orographic clouds in the Daegwallyeong area on 13 March, 2013. The experiments was conducted by releasing silver iodide (AgI) under following conditions: surface temperature below $-4^{\circ}C$, wind direction between 45 and $130^{\circ}$, and wind speed less than $5ms^{-1}$. Two seeding rates, $38gh^{-1}$ (SR1) and $113gh^{-1}$ (SR2), were tested to obtain an appropriate AgI ratio for snowfall enhancement in the Daegwallyeong area. Numerical simulations were carried out by using the WRF (Weather Research and Forecast) model with AgI point-source module which predicted dispersion fields of AgI particles. The results indicated that the target orographic clouds contained adequate amount of supercooled liquid water and that the dispersion of AgI particles tended to move along the prevailing wind direction. To validate the seeding effects, the observation data from FM-120 and MPS as well as PARSIVEL disdrometer were analyzed. In this case study, glaciogenic seeding significantly increased the concentration of small ice particles below 1 mm in diameter. The observation results suggest that SR1 seeding be reasonable to use the ground-based seeding in the Daegwallyeong area.