• 한국수자원학회논문집
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• 제54권5호
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• pp.321-334
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• 2021

일반적으로 레이더 강수량 추정에 활용되는 Marshall-Palmer 관계식은 강수현상의 계절적 변동성을 고려하지 않고 선별된 강수사상에 대하여 시공간적으로 고정된 매개변수를 적용하여 레이더 강수량을 추정하므로 실제 강수량과 추정된 레이더 강수량은 정량적인 오차가 발생할 수 있다. 이러한 제약성을 극복하고자 본 연구는 장기간 레이더 반사도 인자를 가용하여 레이더 반사도-강수량 관계식 매개변수를 Bayesian 추론기법으로 보정하고 불확실성을 정량화하여 레이더 강수량의 편의 보정을 수행하였다. Bayesian 추론기법 기반으로 추정된 레이더 반사도-강수량 관계식의 보정 매개변수는 계절성이 규명되었으며 지역적 특성이 존재하였다. Bayesian 추론기법을 통하여 산정된 레이더 강수량은 Marshall-Palmer 관계식의 과소추정 문제를 극복하고 지상 강수특성을 정량적으로 현실성 있게 재현하였다. 본 연구결과는 집중호우 발생 시 능동적인 유역단위 수자원 해석 시스템을 구축하여 국가적 레이더 자원의 가치를 향상할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.275-275
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• 2021

A fixed Z-R relationship approach, such as the Marshall-Palmer relationship, for an entire year and for different seasons can be problematic in cases where the relationship varies spatially and temporally throughout a region. From this perspective, this study explores the use of long-term radar reflectivity for South Korea to obtain a nationwide calibrated Z-R relationship and the associated uncertainties within a Bayesian regression framework. This study also investigates seasonal differences in the Z-R relationship and their roles in reducing systematic error. Distinct differences in the Z-R parameters in space are identified, and more importantly, an inverse relationship between the parameters is clearly identified with distinct regimes based on the seasons. A spatially structured pattern in the parameters exists, particularly parameter α for the wet season and parameter β for the dry season. A pronounced region of high values during the wet and dry seasons may be partially associated with storm movements in that season. Finally, the radar rainfall estimates through the calibrated Z-R relationship are compared with the existing Z-R relationships for estimating stratiform rainfall and convective rainfall. Overall, the radar rainfall fields based on the proposed modeling procedure are similar to the observed rainfall fields, whereas the radar rainfall fields obtained from the existing Marshall-Palmer Z-R relationship show a systematic underestimation. The obtained Z-R relationships are validated by testing the predictions on unseen radar-gauge pairs in the year 2018, in the context of cross-validation. The cross-validation results are largely similar to those in the calibration process, suggesting that the derived Z-R relationships fit the radar-gauge pairs reasonably well.

• 대기
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• 제23권3호
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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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제36권1호
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• pp.13-21
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• 2003

본 연구는 목적은 레이더 자료의 활용을 위해 레이더 반사강도와 강우강도 사이의 레이더 관계식을 산정하는 것이다. Z-R 관계식를 산정하기 위해 충주댐 유역의 수위표지점중 영춘 수위표 지점의 유출량이 1,000~8.519㎥/sec인 강우사상을 선정하여 Z-R 방정식을 산정하였다. 32개의 강우량 관측소에서 A: 26.4~37.4, $\beta$=0.97~l.56.의 범위내에 분포함을 알 수 있었다. 산정된 Z-R 방정식의 상관계수는 0.63~0.748범위이며, Z=200Rl.6식의 상관계수는 0.63로 지점별 Z-R 방정식의 상관계수보다 낮은 상관성을 보이고 있다.

• 대기
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• 제29권4호
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• pp.463-480
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• 2019

This study classified heavy rain types from K-means clustering for the hourly relationship between rainfall intensity and cloud top height over the Korean peninsula, and then examined their statistical characteristics for the period of June~August 2013~2018. Total rainfall amount of warm-type events was 2.65 times larger than that of the cold-type, whereas the lightning frequency divided by total rainfall for the warm-type was only 46% of the cold-type. Typical cold-type cases exhibited high cloud top height around 16 km, large reflectivity in the upper layer, and frequent lightning flashes under convectively unstable condition. Phenomenally, the cold-type cases corresponded to cloud cluster or multi-cell thunderstorms. However, two warm-type cases related to Changma and typhoon were characterized by heavy rainfall due to long duration, relatively low cloud top height and upper-level reflectivity, and the absence of lightning under the convectively neutral and extremely humid conditions. This study further confirmed that the forecast skill of rainfall could be improved by applying correction factor with the overestimation for cold-type and underestimation for warm-type cases in the Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) operational model (e.g., BIAS score was improved by 5%).

• 한국농공학회논문집
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• 제48권5호
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• pp.3-15
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• 2006

The purpose of the study is to determine grid cell of radar relationship, and to promote the radar data on hydrology field. The study region is the Chungjudam basin with a drainage area of $6,648km^{2}$ located within the 260 km circle under the DWSR-88C C-band umbrella(Kwanak Mt Radar). Grid cell was produced to extract radar reflectivity and rainfall data of the same time and point using Arc-view software package. The grid cell size is to estimate mean correlation coefficient for $1km{\times}1km,\;2km{\times}2km,\;3km{\times}3km$ grid. The result of mean correlation coefficient showed good result(0.57) for the $1km{\times}1km$ grid cell. The 32 rainfall stations Z-R relationship was estimated in Chungjudam basin.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.61-61
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• 2020

최근 수문기상학 분야에서 레이더 강수량을 활용한 응용연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 레이더 강수량은 대류성 및 층상형 등과 같이 강수특성을 기준으로 레이더 반사도-강수량(Reflectivity-Rainfall, Z-R) 관계식 매개변수를 시공간적으로 동일하게 적용하여 레이더 강수량을 산정하는 방법론은 지상관측 강수량과 정량적인 편의 오차(systematic error)를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다. 본 연구는 장기간의 레이더 합성장 반사도를 활용하여 Z-R 관계식 매개변수를 산정하였으며, 이 과정에서 Bayesian 추론 기법을 도입하여 Z-R 관계식 매개변수의 불확실성을 정량화하였다. 추가적으로 편의 오차를 최소화하기 위하여 계절성을 고려한 Z-R 관계식을 산정하였다. 건기와 우기로 구분하여 산정된 Z-R 관계식 매개변수의 공간적으로 변동성과 더불어 강수의 계절적 특성에 기인하는 Z-R 관계식 매개변수의 역비례 관계를 확인하였다. 최종적으로, 제안된 방법론으로 산정된 레이더 강수장은 일반적으로 레이더 강수량 산정에 널리 이용되는 Marshall-Palmer Z-R 관계식으로 산정된 강수장에 비하여 우수한 통계지표를 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.643-646
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• 2006

An operational calibration is applied to improve radar rainfall intensity using rainfall obtained from rain gauge. The method is applied under the assumption of the temporal continuity of rainfall, the rainfall intensity from rain gauge is linearly related to that from radar. The method is applied to the cases of typhoon and rain band using the reflectivity of CAPPI at 1.5km obtained from Jindo radar. The CAPPI is obtained by bilinear interpolation. For the two cases, the rainfall intensities obtained by operational calibration are very consistent with the ones by the rain gauges. The present study shows that the correlation between the rainfall intensity by operational calibration and rain gauges is better than the one between the rainfall intensity by M-P relationship and rain gauges. The correlation coefficients between the total rainfall intensity obtained by operational calibration and rain gauges in typhoon and rain band cases are 0.99 and 0.97, respectively. Areal rainfalls are estimated using the field of calibration factor interpolated by Barnes objective analysis. The method applied here shows an improvement in the areal rainfall estimation. For the cases of typhoon and rain band, the correlation between the areal rainfall by operational calibration and rain gauges is better than the one between the area rainfall by M-P relationship and rain gauges. The correlation coefficients between the areal rainfall obtained by operational calibration and rain gauges in typhoon and rain band cases are 0.97 and 0.84, respectively. The present study suggests that the operational calibration is very useful for the real-time estimation of rainfall intensity and areal rainfall.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.695-704
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• 2018

X밴드 선박용 레이더를 이용하여 개발한 강우 추정 기술로 강우 사례를 검증하였다. 디지털 신호 변환기를 사용하여 선박용 레이더로부터 수신된 신호를 디지털 반사 정보로 변환하였다. 반사도 정보에서 지형클러터 신호를 제거하고, 빔 감쇠와 빔 부피의 변화에 의해 발생하는 오류를 보정 처리하였다. 처리된 반사 정보는 우량계 강우량과 선형적인 관계를 보였다. 레이더 신호를 직교좌표계로 변환하여 정량적 강우를 추정하였다. 자동기상관측소 세 지점에서 $5mm\;hr^{-1}$ 이상의 강우가 기록된 사례에서 선박용 레이더의 강우 분포는 기상청 운용 기상 레이더의 결과와 일치하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권9호
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• pp.813-826
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• 2018

최근 기후변동성으로 유발되는 불안정한 기상상태를 효과적으로 관측하고자 레이더가 도입되고 있다. 레이더는 경험식으로 산정된 Z-R 관계식을 통하여 레이더 강우량을 제시하게 된다. 이 과정에서 레이더 강우량은 필연적으로 지상에 도달하는 실제 강우량과는 정량적 오차가 발생하게 된다. 본 연구는 확률통계학적 방법론을 이용하여 Z-R 관계식 매개변수 산정과정에서 우리나라의 강우특성을 고려함과 동시에 Z-R 관계식 매개변수의 불확실성을 정량적으로 제시하고자 한다. 강우의 계절성을 고려하여 Z-R 관계식 매개변수를 추정하는 과정에서 Bayesian 추론기법을 도입하여 생산된 레이더 강우량은 기존의 Z-R 관계식에 비하여 개선된 통계적 효율기준을 제시하였다. 따라서 Bayesian 추론기법을 활용한 Z-R 관계식 매개변수 산정은 정량적으로 신뢰성 있는 고해상도 강우정보의 생산은 고도화된 수문해석 및 기상예보 지원을 가능케 할 것으로 판단된다.