대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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pp.336-339
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2008
Monthly mean data of Angstrom exponent and Aerosol optical thickness (AOT) from Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) measurements over the East Asian waters were analyzed. Increasing trend of the satellite-derived Angstrom exponent was found over 1998-2006 while AOT mean was observed stable during the same period. Statistical test showed that annual increase in Angstrom exponent of about 0.01 is statistically significant over three study sub-areas out of six surrounding waters of Japan. Comparison with Aqua/MODIS-derived Angstrom exponent time series over June 2002 through June 2008 showed consistent correlation, with similar statistical significance. The trend of Angstrom exponent was interpreted as increase in fraction of small aerosol particles to give quantitative estimates on the variability of aerosols. The mean increase is evaluated to be about +0.35%/yr or more in terms of the contribution of small particles to the total AOT, or sub-micron fraction (SMF).
A UV-MFRSR instrument was used to measure the global and diffuse irradiances in 7 narrowband channels in the UV range 299.4, 304.4, 310.9, 317.3. 324.5, 331.3 and 367.4 nm at Gwangju ($35^{circ}\;13'N\;126^{circ}\;50'E$), Korea. Spectral UV-AOD was retrieved using the Langley plot method for data collected from April 2002 to July 2004. Temporal variation of AOD at 367.4 nm ($AOD_{367nm}$) showed a maximum in June ($0.95\pm0.43$) and a minimum in February ($0.31\pm0.14$). Clear seasonal variation of $AOD_{367nm}$ was observed with average values of $0.68\pm0.29,\;0.82\pm0.41,\;0.48\pm0.22\;and\;0.42\pm0.21$ in spring, summer, fall and winter, respectively, Average Angstrom exponent for the entire monitoring period was $2.03\pm0.75$ in the UV-A ($324.5\∼367.4$ nm) range. Seasonal variation of the Angstrom exponent showed a maximum in spring and a minimum in summer. The lowest Angstrom exponent in summer might be due to hygroscopic growth of particles under conditions of high relative humidity. UV-AOD changes under different atmospheric conditions were also analyzed. Uncertainty in retrieving spectral UV-AOD was also estimated to range between $\pm0.218\;at\;304.4\;nm\;and\;\pm0.135\;at\;367.4\;nm$. Major causes of uncertainty were total column ozone retrieval and extraterrestrial irradiance retrieval at shorter and longer wavelengths, respectively.
본 논문에서는 상용 카메라를 이용하여 미세먼지의 소산계수를 측정하기 위한 새로운 방법을 제안하였다. 하나의 주어진 영상에서 같은 방향에 놓인 동일한 종류의 물체에 대한 3개 이상의 화소점의 밝기를 이용하여 소산계수를 측정하였다. 계산에 사용하기 위해 선택된 화소에 해당하는 물체는 카메라와의 거리를 알고 있는 것으로 선택하였다. 카메라를 이용하여 측정한 미세먼지의 소산계수와의 비교를 위하여 라이다를 이용하여 소산계수를 측정하였다. 최종적으로 카메라를 이용하여 측정한 미세먼지의 소산계수와 라이다를 이용한 그것에는 신뢰할 수 있는 상관관계를 얻었으며, 약 0.86 정도의 값을 보였다. 같은 방법으로 카메라의 R, G, B 3센서의 유효파장에서 소산계수를 얻을 수 있다는 것을 보였으며, 이러한 3파장에서의 소산계수를 통하여 하루 동안의 옹스트롱 지수(Angstrom exponent) 변화를 얻었는데, 이 값은 0.7~1.6 범위에 존재한다는 것을 알 수 있었다. 이러한 지수는 입자의 크기와 관련된 중요한 정보로 사용할 수 있다.
Monthly mean data of ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent and Aerosol optical thickness (AOT) from Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) measurements over the East Asian waters were analyzed. Increasing trend of the satellite-derived ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent from 1998 to 2004 was found while AOT mean was observed stable during the same period. The trend of ${\AA}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent is then interpreted as increase in fraction of small aerosol particles to give quantitative estimates on the variability of aerosols. The mean increase is evaluated to be $4{\sim}5%$ over the 7-year period in terms of the contribution of small particles to the total AOT, or sub-micron fraction (SMF). Possibilities of the observed trend arising from the sensor calibration or algorithm performance are carefully checked, which confirm our belief that this observed trend is rather a real fact than an artifact due to data processing. Another time series of SMF data (2000-2005) estimated from the fine-mode fraction (FMF) of Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) supports this observation yet with different calibration system and retrieval algorithms.
대한원격탐사학회 1999년도 Proceedings of International Symposium on Remote Sensing
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pp.95-99
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1999
We proposed a new retrieval method for aerosol's real part of refractive index, optical thickness, and Angstrom exponent using POLDER's directional reflectance and polarization data. We showed that aerosol's real part of refractive index can be retrieved systematically using multi-directional PR(polarization and reflectance) diagrams in a single infrared band by our algorithm for the first time. We examined the retrieved results, by comparing with the simultaneously measured sky observation data at the study site and we obtained a reasonable agreement between them.
The vertical profiles of the extinction coefficient, the backscatter coefficient, and the lidar ratio (i.e., extinction-to-backscattering ratio) for Asian dust and pollution aerosols are determined from Raman (inelastic) and elastic backscatter signals. The values of lidar ratios during two polluted days is found between 52 and 82 sr (July 22, 2009) and 40~60 sr (July 31, 2009) at 52 nm, with relatively low value of particle depolarization ratio (<5%) and high value of sun photometer-derived Angstrom exponent (> 1.2). However, lidar ratios between 25 and 40 sr are found during two Asian dust periods (October 20, 2009 and March 15, 2010), with 10~20% of particle depolarization ratio and the relatively low value of sun photometer-derived Angstrom exponent (< 0.39). The lidar ratio, particle depolarization ratio and color ratio are useful optical parameter to distinguish non-spherical coarse dust and spherical fine pollution aerosols. The comparison of aerosol extinction profiles determined from inelastic-backscatter signals by the Raman method and from elastic-backscatter signals by using the Fernald method with constant value of lidar ratio (50 sr) have shown that reliable aerosol extinction coefficients cannot be determined from elastic-backscatter signals alone, because the lidar ratio varies with aerosol types. A combined Raman and elastic backscatter lidar system can provide reliable information about the aerosol extinction profile and the aerosol lidar ratio.
Optical characteristics of aerosols in Seoul are investigated from the measurements of sky radiance by Skyradiometer at Yonsei University from December 2005 to November 2006. Aerosol optical depth (AOD) shows a maximum in June due to weak ventilation and particle growth by aging process and hygroscopic effect. Single scattering albedo (SSA) and Angstrom Exponent (AE) show the lowest value in spring due to the Asian dust. It is clear that coarse mode is dominant in spring and fine mode is dominant in summer from the volume size distribution measured in this study. The explanations on the changes of aerosol loadings are provided through the correlation between AOD and AE, while the pattern of wavelength dependency related to particle size is shown through the correlation between SSA and AE. Backward trajectory analysis by HYSPLIT provides information about origin of aerosol, which allows us to classify the case according to the source region and the path distance. Although the direction of backward trajectory traces back mostly to west, coarse mode particle is dominant in the case of long pathway and fine mode particle is dominant in the case of short pathway. This discrepancy is caused by the regional difference of emitted particles.
To distinguish between high particulate matter (HPM) and light Asian dust (LAD) events, aerosol optical properties from GOCI were investigated in Seoul from 2014 to 2016. The poor air quality case caused by fine atmospheric particulate matter (i.e., 80<$PM_{10}$<$400{\mu}g/m^3$) is clearly separated from the case of heavy Asian dust that generally shows the $PM_{10}$ concentration more than $400{\mu}g/m^3$. In this study, we have found eight cases for the poor air quality and divided them into the two events(i.e., HPM and LAD). In case of aerosol optical depth (AOD), there was no big difference between two events. However, Angstrom exponent (AE) for HPM events was greater than 1, while that for LAD events less than 1. As a result of comparing aerosol type, non-absorbing fine mode aerosols were dominant for HPM events, but coarse and absorbing coarse mode aerosols for LAD events. Therefore, AE and aerosol type from GOCI can be used to distinguish between two events effectively.
본 연구는 인공위성과 지상 원격탐사 자료를 이용하여 동북아 지역에서 발생하는 황사현상의 중장거리 이동에 따른 광학적 특성 변화를 분석하였다. 동북아시아 지역의 Aerosol Robotic Network(AERONET)의 선포토미터 관측 지점 중에 황사의 발원지로 Dunhuang과 Inner-Mongolia, 발원지에 근접한 풍하측 지점으로 Yulin과 Beijing, 그리고 장거리 이동 지점으로 한국의 Anmyon과 Gosan, 일본의 Noto, 이렇게 7곳을 선정하여 자료를 분석하였다. 황사의 발생 및 이동 경로를 파악하기 위하여 자외선 원격탐사 기법을 사용하는 인공위성인 Ozone Monitoring Instrument(OMI) 관측자료를 활용하였다. 발원지에서의 단산란알베도는 440 nm에서 0.90에서 0.96 사이의 값으로 높았으나 풍하측이나 장거리 이동 지역에서는 그 값이 감소하였다. 또한, 파장에 따른 단산란알베도 값의 차이는 발원지에서는 높게 나타났으나 이동된 지역에서는 그 차이가 감소하였다. 이러한 장거리 이동에 따른 황사의 광흡수 특성의 변화는 이동 중 탄소입자와 같은 대기 오염물질과의 혼합으로부터 기인하는 것으로 판단된다.
최근 성능이 크게 개선된 정지궤도 기상위성 Himawari-8, GK2A등이 운용됨에 따라 시공간적으로 보다 고해상도 AOD(Aerosol Optical Depth) 자료의 사용이 가능해졌다. 본 연구에서는 최근 4년간 한반도내 AERONET(Aerosol Robotic Network) 참여 5개 지점(서울대학교, 연세대학교, 한국외국어대학교, 광주과학기술원(GIST), 안면도 기후변화감시센터)의 에어로졸 관측 자료를 이용하여 Himawari-8/AHI(Advanced Himawari Imager) 에어로졸 산출물의 특징과 두 AOD 자료 간에 차이가 발생하는 원인에 대해 분석하였다. 분석결과 위성과 지상관측 AOD는 하늘이 맑을 경우(운량 < 3)에는 지리적 위치에 관계없이 매우 유사하게 나타났다. 하지만 운량이 증가할 경우 위성 관측과 지상관측 AOD의 차이는 지리적 위치에 관계없이 현저하게 증가하였다(편의: 0.05(맑음) → 0.21(전체), 상관계수: 0.74 → 0.64, RMSE: 0.21 → 0.51). 5개 지점 모두에서 운량이 많거나 상대습도가 높을 때 위성이 지상관측에 비해 AOD를 크게 과대 추정하는 것으로 보아 두 AOD 자료 간의 차이는 주로 운량과 상대습도와 관련이 깊은 것으로 판단된다. 하지만 풍속, 가강수량, 구름 하부 높이, 그리고 옹스트롬 지수(Angstrom Exponent)는 두 AOD 자료 간의 차이에 영향을 미치지 않는 것으로 보인다. 본 연구의 결과는 운량이 많을 경우 위성 관측 AOD 자료 사용시 주의가 필요함을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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