MODIS로부터 산출된 입력 자료를 이용한 증발산량 추정

장근창,강신규,김준 한국기상학회 2008 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2008 No.-

무인카메라 기반 산악지역 식물계절 및 적설 탐지 기술 개발

장근창,김재철,천정화,장석일,안치현,김봉철 한국농림기상학회 2022 한국농림기상학회지 Vol.24 No.4

Plant phenology including flowering, leaf unfolding, and leaf coloring in a forest is important to understand the forest ecosystem. Temperature rise due to recent climate change, however, can lead to plant phenology change as well as snowfall in winter season. Therefore, accurate monitoring of forest environment changes such as plant phenology and snow cover is essential to understand the climate change effect on forest management. These changes can monitor using a digital camera system. This paper introduces the detection methods for plant phenology and snow cover at the mountain region using an unmanned camera system that is a way to monitor the change of forest environment. In this study, the Automatic Mountain Meteorology Stations (AMOS) operated by Korea Forest Service (KFS) were selected as the testbed sites in order to systematize the plant phenology and snow cover detection in complex mountain areas. Multi-directional Internet Protocol (IP) camera system that is a kind of unmanned camera was installed at AMOS located in Seoul, Pyeongchang, Geochang, and Uljin. To detect the forest plant phenology and snow cover, the Red-Green-Blue (RGB) analysis based on the IP camera imagery was developed. The results produced by using image analysis captured from IP camera showed good performance in comparison with in-situ data. This result indicates that the utilization technique of IP camera system can capture the forest environment effectively and can be applied to various forest fields such as secure safety, forest ecosystem and disaster management, forestry, etc. 본 연구를 통해 설계된 테스트베드 지역의 식물계절 관측과 적설 탐지는 반복 이미지 학습 및 정량적 RGB 분석을 통해 정확도 높은 산림 식물계절 및 적설관측 기반을 마련하였다. 무인카메라 기반 식물계절 및 적설 탐지 기술 개발은 복잡한 산악지형이라는 특수한 환경에서 다양한 고도의 환경 데이터를 실시간 수집하는 체계를 구축함으로써 산림환경 연구를 위한 기초 데이터를 수집하는 계기가 되었다. 첨단기술을 활용한 주요 산악지역의 식물계절 변화 탐지 연구는 산림청에서 제공하는 개화 및 개엽 예측 정보의 검증과 산림휴양쾌적지수 고도화 등에 활용 가능하며, 향후 농림위성의 NDVI 등 영상 이미지의 검⋅보정용 자료로써 활용 가치가 매우 높다. 무인카메라 활용 기술은 산림 식물계절 및 적설 탐지뿐만 아니라 산림재해 감시 및 산림관리 등 다양한 산림분야에서도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

MODIS 영상을 이용한 전천후 일사량 추정

장근창,강신규,김준 한국기상학회 2010 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2010 No.4

산림재해 방지와 산림관리를 위한 산악기상정보

장근창,민성현,김인혜,천정화,원명수 한국농림기상학회 2022 한국농림기상학회지 Vol.24 No.4

Mountain meteorology in South Korea that is covered mountains with complex terrain is important for understanding and managing the forest disaster and forest ecosystems. In particular, recent changes in dryness and/or rainfall intensity due to climate change may cause an increase in the possibility of forest disasters. Therefore, accurate monitoring of mountain meteorology is needed for efficient forest management. Korea Forest Service (KFS) is establishing the Automatic Mountain Meteorology Observation Stations (AMOS) in the mountain regions since 2012. 464 AMOSs are observing various meteorological variables such as air temperature, relative humidity, wind speed and direction, precipitation, soil temperature, and air pressure for every minute, which is conducted the quality control (QC) to retain data reliability. QC process includes the physical limit test, step test, internal consistency test, persistence test, climate range test, and median filter test. All of AMOS observations are open to use, which can be found from the Korean Mountain Meteorology Information System (KoMIS, http://mtweather.nifos.go.kr/) of the National Institute of Forest Science and the Public Data Portal (https://public.go.kr/). AMOS observations with guaranteed quality can be used in various forest fields including the public safety, forest recreation, forest leisure activities, etc., and can contribute to the advancement of forest science and technology. In this paper, a series of processes are introduced to collect and use the AMOS dataset in the mountain region in South Korea. 우리나라의 산림은 지형적으로 복잡한 특성을 가지고 있기 때문에 효율적인 산림관리를 위해서는 산림지역에 특화된 기상관측이 중요하다. 특히, 최근 기후변화에 따른 건조와 집중호우 등 이상기상 현상으로 산림재해가 발생할 수 있기 때문에, 이를 효과적으로 예방하고 관리하기 위한 대책 마련이 필요하다. 이를 위해 산림청에서는 산악지역에 대한 기상 자료를 수집하기 위해 2012년부터 산악기상관측망 구축을 시작했고, 현재 464개소의 산악기상관측망을 운영하고 있다. 산악기상관측망에서는 기온, 상대습도, 풍향과 풍속, 강수량, 지면온도, 대기압 등 7개 기상요소를 관측한다. 기상 자료는 1분 간격의 실시간 자료를 수집하며, 자료의 신뢰도 확보를 위한 품질관리 시스템을 운영하고 있다. 산악기상관측 자료의 품질관리는 물리한계검사, 단계검사, 내적 일치성검사, 지속성검사, 기후범위검사, 중앙값 필터검사 등 6가지 품질검사를 수행한다. 고품질 산악기상정보는 공동활용을 위해 산악기상정보시스템과 공공데이터 포털을 통해 자료를 공개하고 있다. 산악지역에 특화된 산악기상정보는 산림관리 및 산림재해 방지뿐만 아니라 국민 생활안전과 산림휴양⋅레저 등 다양한 분야에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

위성영상을 이용한 논 농경지 증발산량 추정

장근창(Keunchang Jang),강신규(Sinkyu Kang),홍석영(Suk-Young Hong),이경도(Kyung-Do Lee),나상일(Sang-Il Na) 한국토양비료학회 2015 한국토양비료학회 학술발표회 초록집 Vol.2015 No.5

Collection 5와 Collection 6 Aqua MODIS07_L2 기온과 이슬점온도 산출물간의 비교 및 지상 관측 자료와의 비교

장근창 ( Keun Chang Jang ),강신규 ( Sin Kyu Kang ),홍석영 ( Suk Young Hong ) 대한원격탐사학회 2014 대한원격탐사학회지 Vol.30 No.5

Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) provides air temperature (Tair) and dew point temperature (Tdew) profiles at a spatial resolution of 5 km. New Collection 6 (C006) MODIS07_L2 atmospheric profile product has been produced since 2012. The Collection 6 algorithm has several modifications from the previous Collection 5 (C005) algorithm. This study evaluated reliabilities of two alternative datasets of surface-level Tair and Tdew derived from C005 and C006 Aqua MODIS07_L2 (MYD07_L2) products using ground measured temperatures from 77 National Weather Stations (NWS). Saturated and actual vapor pressures were calculated using MYD07_L2 Tair and Tdew. The C006 Tair showed lower mean error (ME, -0.76 K) and root mean square error (RMSE, 3.34 K) than the C005 Tair (ME = -1.89 K, RMSE = 4.06 K). In contrasts, ME and RMSE of C006 Tdew were higher than those (ME = -0.39 K, RMSE = 5.65 K) of C005 product. Application of ambient lapse rate for Tair showed appreciable improvements of estimation accuracy for both of C005 and C006, though this modification slightly increased errors in C006 Tdew. The C006 products provided better estimation of vapor pressure datasets than the C005-derived vapor pressure. Our results indicate that, except for Tdew, C006 MYD07_L2 product showed better reliability for the region of South Korea than the C005 products.

Terra/Aqua MODIS를 이용한 증발산량 추정 방법 개선

장근창(Keunchang Jang),강신규(Sinkyu Kang),김준(Joon Kim) 한국생물환경조절학회 2008 한국생물환경조절학회 학술발표논문집 Vol.17 No.1

산악기상관측정보를 이용한 위성정보 기반의 전천후 기온 자료의 평가 - 강원권역을 중심으로

장근창 ( Keunchang Jang ),원명수 ( Myoungsoo Won ),윤석희 ( Sukhee Yoon ) 한국농림기상학회 2017 한국농림기상학회지 Vol.19 No.1

지표면 기온(T_air surface air temperature)은 기상 및 기후학 분야에서 대표적인 기상인자일 뿐만 아니라 육상생태계 기능을 조절하는 주요 환경조건 인자이다. MODIS와 같은 인공위성정보 활용 기술은 지표면 기온을 연속적으로 모니터링 할 수 있는 기회를 제공한다. 하지만 복잡 산악지역에서의 관측 정확도의 한계와 구름 등에 의한 자료 결측은 연속적인 모니터링을 제한한다. 이 연구에서는 위성정보를 기반으로 복잡 산악지역에서인 강원도 지역을 대상으로 전천후 기온정보를 생산하여 산악기상관측자료를 이용하여 평가하였다. 산악지역에 대한 정확도 개선을 위해 Aqua MODIS 기온정보(MYD07_L2)에 대기기온감률 방법을 적용한 결과, 기존보다 약 4% RMSE 개선효과(ME의 경우 95%)가 나타났다. 전천후 기온정보 산출을 위해 MYD07_L2 기온정보와 GCOM-W1 AMSR2 37 GHz 밝기온도 자료간의 픽셀 기반의 회귀모형 방법을 적용하였다. 산악기상관측 자료와 비교한 결과 전반적으로 좋은 일치도를 보였으나(r=0.80, RMSE=7.9K), 겨울철에 다소 과소모의의 경향을 나타냈다. 그럼에도 불구하고 전체 자료 중 결측되었던 61.4%의 자료(n=2,657)를 복원하여 복잡 산악지역에 대해 위성정보 기반의 전천후 기온정보 생산이 가능함을 확인하였다. 향후 이 연구에서 사용한 간단하고 효과적인 회귀모형 방법은 과거 및 최신 위성정보를 활용을 통한 시공간적인 확장이 가능할 것으로 사료된다. Surface air temperature (T_air) is a key variable for the meteorology and climatology, and is a fundamental factor of the terrestrial ecosystem functions. Satellite remote sensing from the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) provides an opportunity to monitor the T_air. However, the several problems such as frequent cloud cover and mountainous region can result in substantial retrieval error and signal loss in MODIS T_air. In this study, satellite-based T_air was estimated under both clear and cloudy sky conditions in Gangwon Province using Aqua MODIS07 temperature profile product (MYD07_L2) and GCOM-W1 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) brightness temperature (T_b) at 37 GHz frequency, and was compared with the measurements from the Automated Mountain Meteorology Stations (AMOS). The application of ambient temperature lapse rate was performed to improve the retrieval accuracy in mountainous region, which showed the improvement of estimation accuracy approximately 4% of RMSE. A simple pixel-wise regression method combining synergetic information from MYD07_L2 T_air and AMSR2 T_b was applied to estimate surface T_air for all sky conditions. The T_airretrievals showed favorable agreement in comparison with AMOS data (r=0.80, RMSE=7.9K), though the underestimation was appeared in winter season. Substantial T_air retrievals were estimated 61.4% (n=2,657) for cloudy sky conditions. The results presented in this study indicate that the satellite remote sensing can produce the surface T_air at the complex mountainous region for all sky conditions.

2023년 장마기간 동안 산악지역의 강우 특성

김인혜,장근창,유병오 한국농림기상학회 2024 한국농림기상학회지 Vol.26 No.3

우리나라는 여름 장마철에 연 강우량의 50∼65%가 집중되는 특징이 있다. 2023년 장마기간에는 전국적으로 660.2mm의 강우가 발생하였으며, 남부지방에서는 712.3mm가 기록되어 관측 이래로 가장 많은 비가 내렸다. 산림지역에서의 집중호우는 산사태를 유발하는 주요 원인이다. 따라서 장마철 산사태 재난 예방을 위해서는 산림지역에서 발생하는 강우를 정확하게 모니터링하고, 그 특성을 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 2023년 장마철 산악지역의 강우 특성을 살펴보기 위해 산림청 산악기상관측소(AMOS, Automatic Mountain Meteorology Observation Stations)의 자료를 활용하였으며, 비산악지역과의 강우량 비교를 위해 기상청의 강우량 관측 자료를 함께 활용하였다. 또한, 산사태 피해가 발생했던 경상북도 지역의 강우 분포를 확인하기 위해 MK-PRISM (Modified Korean-Parameter elevation Regressions an Independent Slopes Model)을 사용하여 강우량 분포도를 생산하였다. 강우량 관측 자료를 분석한 결과, 장마기간 중 강우량은 대체로 고도가 높은 산악지역에서 더 많은 것으로 나타났으며, 산사태가 발생했던 경북의 문경시, 봉화군, 영주시에서는 산악지역과 비산악지역 간의 강우량 차이가 최대 270mm였다. 특히, 이 지역에서는 산사태가 발생하기까지 50시간 이상의 연속 강우와 시간 당 30mm/hr 이상의 집중호우, 300mm 이상의 누적 강우가 발생했다. 강우분포도를 이용하여 산사태 발생 지역의 강우량을 비교한 결과, 장마기간 동안의 누적강우량은 평균 기후값 대비 2배 이상 많은 것으로 나타났다. 향후 효과적인 산사태 재난 대비를 위해서는 산림지역에서의 정확한 강우 관측과 함께 최근의 강우 특성을 고려한 기준 마련이 필요할 것으로 사료된다. In South Korea, 50-65% of the annual precipitation is concentrated during the summer monsoon season, which is called Changma. In 2023, extreme precipitation was observed during Changma period, and was recorded the highest amount in southern part of Korea. Extreme precipitation in forest region is one of significant factors related to the landslide. Therefore, accurate monitoring and understanding of precipitation patterns are crucial for preventing the landslide disasters in Changma period. This study investigated the precipitation patterns including precipitation intensity, duration, and total amount in mountainous and non-mountainous regions during the Changma period using dataset observed from the Korea Forest Service’s Automatic Mountain Meteorology Observation Station (AMOS) and the Korea Meteorological Administration (KMA). Precipitation map produced from the Modified Korean-Parameter elevation Regressions an Independent Slopes Model (MK-PRISM) was also used to verify precipitation patterns in areas affected by landslides in Gyeongsangbuk-do province. The results used from precipitation observations revealed that the total amount of precipitation was greater at elevations such as mountainous regions. In particular, extreme precipitation events such as precipitation duration exceeding 50 hours with amount of over 300 mm and heavy rainfalls of over 30 mm/hr occurred at landslide areas including Mungyeong, Bonghwa, and Yeongju in Gyeongsangbuk-do province. Total amount of precipitation produced by MK-PRISM in these areas during Changma period were more than double compared with 30 years mean values obtained from KMA. The results conducted in this study indicate that it is essential to establish the thresolds considering recent precipitation patterns to effectively prepare and prevent for landslide disasters.

2019년 강원도 대형산불지역의 열해 피해로 인한 피해강도 변화 탐색

원명수,장근창,윤석희,이훈택 대한원격탐사학회 2019 대한원격탐사학회지 Vol.35 No.6

본 연구는 2019년 발생한 강원 고성·속초, 강릉·동해 대형산불 직후 산불의 영향으로 수목의 수관부가완전 연소되거나, 직간접적인 열해 피해로 인해 고사되어 가는 과정을 다목적실용위성(KOMPSAT-2호, 3호) 영상자료를 활용하여 시간경과에 따른 산불 피해강도별 피해면적의 변화를 정확하게 산정하는데 목적이 있다. 피해강도별 피해면적 산출을 위해 산불 직후 위성영상자료와 15~18일 경과 후의 두 시기 영상자료를 이용하였다. 산불 직후와 일정기간 경과 후 촬영한 위성영상자료의 산불피해강도 분석결과는 ‘수관전소(Extreme)’ 지역에서는 큰 변화가 없었으나 ‘수관열해(High)’ 지역과 ‘지표화(Low)’ 지역에서는 큰 면적차이를 보였다. 이러한 피해강도의 차이에 따른 피해면적의 변화는 산불 영향으로 인해 수관부가 서서히 갈색으로 변색되어 가는과정에 의한 것으로 판단된다. 산불피해지역의 위성영상 분석결과와 현장사진, 드론 영상을 종합해 볼 때 산불직후 3~4일 후부터 수관부의 갈변현상(Browning)이 나타나고 10~15일 경과 후엔 수관부의 갈변현상이 뚜렷해지는 것을 알 수 있었다. 본 연구결과를 통해 향후 대형산불지역의 신속한 피해면적 파악은 물론 수관열해로인한 고사 기작을 파악함으로써 산불피해지 복구계획 수립을 위한 의사결정의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to detect the burned area change by direct burning of tree canopies and post-fire mortality of trees via analyzing satellite imageries from the Korea multi-purpose satellite- 2 and -3 (KOMPSAT-2 and -3) for two large-fires over the Goseong-Sokcho and Gangneung-Donghae regions in April 2019. For each case, the burned area was compared between two dates: the day when the fire occurred and 15-18 days after it. As the results, within these two dates, there was no substantial difference in burned area of sites whose severities were marked as “Extreme”, but sites with “High” and “Low” severities showed significant differences in burned area between the two dates. These differences were resulted from the lagged post-fire browning of canopies which was detected by images from insitu observation, satellite, and the unmanned aerial vehicle. The post-fire browning started after 3-4 days and became apparent after 10-15 days. This study offers information about the timing to quantify the burned area by large fire and about the mechanism of post-fire mortality. Also, the findings can support policy makers in planning the restoration of the damaged areas.