• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2006년도 International Symposium on GPS/GNSS Vol.2
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• pp.47-51
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• 2006

Among Solar activities' events, the geomagnetic storms are believed to cause the largest atmospheric effects. The geomagnetic storm is a complex process of solar wind/magnetospheric origin. It is well known to affect severely on the ionosphere. However, this effect of this complex process will maybe act at various altitudes in the atmosphere, even including the lower layer and the neutral middle atmosphere, particularly the stratosphere. Nowadays, the GPS-derived ZTD (zenith tropospheric delay) can be transformed into the precipitable water vapor (PWV) through a function relation, and further has been widely used in meteorology, especially in improving the precision of Numerical Weather Prediction (NWP) models. However, such geomagnetic effects on the atmosphere are ignored in GPS meteorology applications. In this paper, we will investigate the geomagnetic storms' effects on the middle atmosphere and troposphere (0-100km) by GPS observations and other data. It has found that geomagnetic storms' effect on the atmosphere also appears in the troposphere, but the mechanism to interpret correlations in the troposphere need be further studied.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.1101-1117
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• 2018

청천복사휘도는 히마와리-8호 정지궤도 기상위성에서 제공되는 주요 산출물 중의 하나로서, 자료동화 과정을 통해 수치예보 정확도 향상에 기여한다. 특히, 청천복사휘도는 대기운동벡터와 함께 대기 상층에서 자료동화의 효과를 보인다. 본 연구에서는 히마와리-8호 청천복사휘도의 편차 특성 분석과 평가를 통해 자료를 활용하는 사용자에게 정보를 제공해주고, 효과적으로 자료를 사용할 수 있도록 수치예보모델자료를 활용한 편차와 불확실성을 계산하였다. 일본 기상청에서 제공되는 청천복사휘도를 관측 자료로 사용하였고, 17 km 공간해상도의 기상청 전구 모델 Unified Model(UM) 자료와 복사전달모델 RTTOV-v11.2를 이용하여 청천복사휘도를 모의하였다. 먼저, 관측자료의 특성을 파악하고 관측자료와 모의된 청천복사휘도의 채널별 편차특성을 분석하였다. 전반적인 결과는 히마와리-8호 위성의 세 개의 수증기 채널(6.2, 6.9, $7.3{\mu}m$)에서는 양의 편차를 보인 반면에 대기창 적외 채널(10.4, 11.2, $12.4{\mu}m$)에서는 음의 편차를 보였다. 또한 분석결과는 계절과 영역에 따라 상이하게 나타났으며, 특히 사막이나 고지대 지역의 편차 특성이 뚜렷하게 나타났다. 이를 통해 청천복사자료를 활용할 때 시공간적인 특성을 고려해야 함을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 히마와리-8호 AHI의 청천복사휘도를 자료동화 할 때 전처리 과정에서 유용하게 활용될 수 있을 것이며, 2018년에 발사된 천리안-2A호의 산출물 활용에도 도움이 될 것으로 기대한다.

• 대기
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• 제25권4호
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• pp.623-637
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• 2015

The accurate analysis of water vapor in initial of numerical weather prediction (NWP) model is required as one of the necessary conditions for the improvement of heavy rainfall prediction and reduction of spin-up time on a very-short-range forecast. To study this effect, the impact of a ground-based Global Positioning System (GPS)-Precipitable Water Vapor (PWV) on very-short-range forecast are examined. Data assimilation experiments of GPS-PWV data from 19 sites over the Korean Peninsula were conducted with Advanced Storm-scale Analysis and Prediction System (ASAPS) based on the Korea Meteorological Administration's Korea Local Analysis and Prediction System (KLAPS) included "Hot Start" as very-short-range forecast system. The GPS total water vapor was used as constraint for integrated water vapor in a variational humidity analysis in KLAPS. Two simulations of heavy rainfall events show that the precipitation forecast have improved in terms of ETS score compared to the simulation without GPS-PWV data. In the first case, the ETS for 0.5 mm of rainfall accumulated during 3 hrs over the Seoul-Gyeonggi area shows an improvement of 0.059 for initial forecast time. In other cases, the ETS improved 0.082 for late forecast time. According to a qualitative analysis, the assimilation of GPS-PWV improved on the intensity of precipitation in the strong rain band, and reduced overestimated small amounts of precipitation on the out of rain band. In the case of heavy rainfall during the rainy season in Gyeonggi province, 8 mm accompanied by the typhoon in the case was shown to increase to 15 mm of precipitation in the southern metropolitan area. The GPS-PWV assimilation was extremely beneficial to improving the initial moisture analysis and heavy rainfall forecast within 3 hrs. The GPS-PWV data on variational data assimilation have provided more useful information to improve the predictability of precipitation for very short range forecasts.

• 한국대기환경학회지
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• 제29권4호
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• pp.407-438
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• 2013

Current status and future direction of air quality modeling for monitoring and forecasting air quality in East Asia were discussed in this paper. An integrated air quality modeling system, combining (1) emission processing and modeling, (2) meteorological model simulation, (3) chemistry-transport model (CTM) simulation, (4) ground-based and satellite-retrieved observations, and (5) data assimilation, was introduced. Also, the strategies for future development of the integrated air quality modeling system in East Asia was discussed in this paper. In particular, it was emphasized that the successful use and development of the air quality modeling system should depend on the active applications of the data sets from incumbent and upcoming LEO/GEO (Low Earth Orbit/Geostationary Earth Orbit) satellites. This is particularly true, since Korea government successfully launched Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) in June, 2010 and has another plan to launch Geostationary Environmental Monitoring Spectrometer (GEMS) in 2018, in order to monitor the air quality and emissions in/around the Korean peninsula as well as over East Asia.

• 대기
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• 제21권1호
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• pp.85-93
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• 2011

UK Met Office Unified Model (UM) is a grid model applicable for both global and regional model configurations. The Met Office has developed a 4D-Var data assimilation system, which was implemented in the global forecast system on 5 October 2004. In an effort to improve its Numerical Weather Prediction (NWP) system, Korea Meteorological Administration (KMA) has adopted the UM system since 2008. The aim of this study is to provide the basic information on the effects of satellite data assimilation on UM performance by conducting global satellite data denial experiments. Advanced Tiros Operational Vertical Sounder (ATOVS), Infrared Atmospheric Sounding Interferometer (IASI), Special Sensor Microwave Imager Sounder (SSMIS) data, Global Positioning System Radio Occultation (GPSRO) data, Air Craft (CRAFT) data, Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) data were assimilated in the UM global system. The contributions of assimilation of each kind of satellite data to improvements in UM performance were evaluated using analysis data of basic variables; geopotential height at 500 hPa, wind speed and temperature at 850 hPa and mean sea level pressure. The statistical verification using Root Mean Square Error (RMSE) showed that most of the satellite data have positive impacts on UM global analysis and forecasts.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권4호
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• pp.275-284
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• 2007

GPS 신호로부터 획득한 가강수량 정보를 실제 수치예보에 활용하기 위해서는 1시간 이내 대기시간, 3mm 이내 수준의 정확도를 갖는 결과가 연속적으로 산출되어야 한다. 최근까지 국내에서는 IGS(International GNSS Service) 최종궤도력(final ephemeris)과 하루단위 GPS 자료를 처리하여 기존의 기상관측장비 측정결과와 비교 검증하는 연구가 주로 수행되어왔다. 최종궤도력을 사용할 경우 GPS 관측 후 3주 이후 이용 가능하며 하루 단위로 결과가 생성되므로 준 실시간 자료처리에는 부적합하다. 이 논문은 수치예보모델 자료동화가 가능하도록 1시간 이내 3mm 이내 수준 정밀도의 GPS 가강수량 결과를 산출할 수 있는 기술을 개발하는데 초점을 맞추고 있다. 이를 위해 IGS 초신속궤도력(ultra-rapid ephemeris)과 Sliding Window 기법을 이용하여 준 실시간 GPS 자료처리 전략을 수립하고 결과를 검증하였다. 사계절을 대표해서 2006년 1월, 4월, 7월, 10월의 1일부터 10일까지의 자료를 처리하였으며, GPS 상시관측과 라디오존데 관측이 동시에 이루어지는 속초의 결과를 비교하였다. 비교결과 평균바이어스는 0.8mm, 표준편차는 1.7mm로 자료동화에 필요한 정확도인 3mm 수준의 이내의 결과와 평균 자료처리시간이 3분 43초로서 이 연구에서 수립한 준 실시간 GPS 자료처리전략의 타당성을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.185.2-185.2
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• 2010

한반도 국가바람지도(김현구, 2009)는 한국에너지기술연구원에서 지식경제부의 부처임무사업으로 구축되었으며 현재 웹서비스(http://www.kier-wind.org)를 통하여 정보를 제공하고 있다. 국가바람지도는 수치기상예측(NWP; Numerical Weather Prediction) 모델을 이용하여 영토, 영해에 대해 $1km{\times}1km$의 고해상도로 작성한 뒤(이순환 등, 2009) 풍력자원 정보로 재가공되었다. 한반도 국가바람지도는 5년의 장기간에 대한 시계열 수치기상예측에 의하여 구축되었기 때문에 데이터베이스(DB; database)의 효율적 관리가 필연적으로 요구된다. MM5 또는 WRF 모델의 고유 출력포맷의 자료구조는 풍력자원분석에 필요한 기상요소 외에도 대기과학자에게 필요한 수많은 기상인자를 종합적으로 포함하고 있다. 따라서 2차원 층(layer) 또는 3차원 공간분포 분석 및 계산격자인 셀(cell)에서의 1차원 시계열 분석 등 다양한 자료축출에는 비효율적인 자료구조가 된다. 이러한 자료구조의 불편을 해소하기 위해서는 기상요소별로 독립적이고 빈번한 시계열 자료 추출에 효율성을 가지며 어떤 프로그래밍 언어를 사용하든지 직관적으로 쉽게 사용할 수 있는 바람지도 데이터베이스의 재구성이 요구된다. 이에 대용량 수치자료의 처리 측면에서 장점을 가지는 과학기술 프로그래밍 언어인 IDL을 기반으로 국가바람지도의 자료구조를 효율화하여 데이터베이스화 하였으며 IDL에 내재된 그래픽 기능을 활용하여 가시화를 구현함으로써 연구개발자의 입장에서 국가바람지도의 활용성 및 효율성을 향상시키고자 하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.1121-1124
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• 2009

면적강우량은 수치예보모형(NWP; Numerical Weather Prediction)이나 분포형 강우유출모형 등에서 가장 중요한 입력변수이다. 기상레이더는 광범위한 시공간분해능을 지닌 강우관측기기로서 널리 이용되고 있다. 레이더 반사도 자료를 이용한 강우추정에 대한 연구는 Z-R 관계식을 이용한 방법, 지상우량계와 연계한 통계적인 방법 등 다양하게 전개되어 왔다. 일반적으로 많이 사용되는 Marshall and Palmer(1948)가 제시한 Z-R 관계식은 층운형 강우에는 비교적 타당한 결과를 얻을 수 있지만 적운형 강우에 대해서는 그러하지 못하다. 또한 지상우량계와 연계한 방법은 주로 geostatistic 기법(ordinary kriging, co-kringing, kriging with external drift 등)을 사용하지만, 배리오그램(variogram)을 작성해야 되는 등 계산절차가 복잡하고 시간이 많이 걸려 실무에 적용하여 실시간으로 강우정보를 제공하기에는 다소 무리가 따른다. 따라서 본 연구에서는 지상우량계로 관측된 강우량과 레이더 추정강우 사이의 보정계수를 이용한 실시간 Z-R 관계식으로 레이더강우를 추정할 경우 발생될 수 있는 문제점들을 제시하고 개선방안을 모색하여 보다 정확한 레이더 강우를 추정하고자 하였다. 연구 대상지역은 부산레이더 반경 240km 이내 지역이며, 강우사상으로는 2002년 8월 31일 (태풍 "루사")의 레이더 반사도 자료를 이용하였다. 또한, 지상관측 강우량자료는 AWS(Auto Weathering System) 중에서 부산레이더 관측범위 내에 존재하는 68곳의 1시간 누적강우량을 사용하였다. 연구 결과, 기존의 실시간 Z-R 관계식을 이용할 경우 단순히 지상우량계와 레이더 강우 사이의 보정계수를 사용하면서 물리적인 범위를 벗어나 과대 추정되는 결과를 발생시켰다. 본 연구에서는 이렇게 과대 추정되는 부분을 제한함으로써 보다 현실적이고 타당한 면적강우량을 산정할 수 있었다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
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• pp.192-195
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• 2004

Products of gridded surface wind and windstress vectors over the world ocean have been constructed by satellite scatterometer data with highly temporal and spatial resolutions. Even if the ADEOS-II/SeaWinds has supplied surface wind data only for short duration in Apr. to Oct. 2003 to us, it permits us to construct a product with higher resolution together with the Qscat/SeaWinds. In addition to our basic product with its resolution of $1^{\circ}\times1^{\circ}$ in space and daily in time, we try to construct products with $1/2^{\circ}\times1/2^{\circ}$ and semi- and quarter-daily resolution. These products are validated by inter-comparison with in-situ data (TAO and NDBC buoys), and also compared with numerical weather prediction(NWP) ones (NCEP reanalysis). Result reveals that our product has higher reliability in the study area than the NCEP's. For the open ocean regions in the middle and high latitudes where there are no in-situ data, we find that there are clear differences between them. Especially in the southern westerly region of 400-600S, the' wind-stress magnitudes by the NCEP are significantly larger than the others, suggesting that they are overestimated. We also calculate wind-stress curl field that is an important factor for ocean dynamics and focus its spatial character in the northwestern Pacific around Japan. Positive curl areas are found to cover from southwest to northeast in our focus region and almost correspond to the Kuroshio path. It is suggested that the vorticity field in the lower atmosphere is related to the upper oceanic one, and thus an aspect of air-sea interaction process.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2008년도 International Symposium on Remote Sensing
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• pp.289-292
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• 2008

Recently, several satellite data analyses projects and numerical weather prediction (NWP) reanalysis projects have produced the ocean surface Latent Heat Flux (LHF) data sets in the global coverage. Comparisons of these LHF data sets showed substantial discrepancies in the LHF values. Recently, the increase of LHF in during 1970s-1990s over the global ocean is shown by the LHF data that have been developed at the Objective Analyzed Air-Sea Fluxes (OAFlux) project. It is interesting to investigate the existence of the increase of LHF over a global ocean in the other LHF products. It is interesting to investigate the existence of the increase of LHF over a global ocean in the other LHF products. In this study, we assessed the consistencies and discrepancies of the inter-annual variability and decadal trend for the period 1988-2005 among six LHF products ((J-OFURO2, HOAPS3, IFREMER, NCEP1,2 and OAFlux) over the global ocean. As results, all LHF products showed a positive trend. In particular, the positive trend in satellite-based data analyses (J-OFURO2, HOAPS3, IFREMER) is larger than that in reanalysis products (NCEP1/2). Also, the consistencies and discrepancies are shown on the spatial patterns of the LHF trends across the six data sets. The positive trend of LHF is remarkable in the regions of western boundary currents such as the Kuroshio and the Gulf Stream in all LHF data sets. But, the discrepancies are shown on the spatial patterns of the LHF trends in tropics and subtropics. These discrepancies are primarily caused by the differences of the input meteorological state variables, particularly for the air specific humidity, used to calculate LHF.