고층대기 모사시스템을 활용한 라디오존데 온도 측정 정확도 향상 연구

이상욱,김성훈,이영석,소재원,김용규 한국기상학회 2021 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.10

기온은 지구온난화의 가장 직접적인 지표이자 일기 및 기후 예측 모델의 주요 입력값이므로 정확한 측정이 매우 중요하다. 고층대기 관측기기인 라디오존데는 풍선에 매달려 고도 35 km까지 상승하며 온습도 값을 측정하여 지상으로 송출한다. 라디오존데 측정값은 인공위성 및 항공기 측정값을 보정하기 위한 기준을 제공하므로 가장 높은 측정 정확도가 요구된다. 하지만, 태양복사로 인해 라디오존데 온도센서가 가열되어 이에 대한 보정이 필수적이다. 센서의 가열 및 냉각에 대한 보정은 일사량 외에도 기온, 기압, 풍속 등에 복합적으로 영향을 받아 제대로 된 평가가 어려웠다. 한국표준과학연구원에서는 고층대기의 기온, 기압, 풍속, 일사량을 동시에 모사하여 라디오존데 센서의 정확도를 평가할 수 있는 고층대기 모사시스템(Upper-Air Simulator, UAS)을 세계 최초로 개발하였다. 태양 고도각에 따른 변화와 상승 시 라디오존데 회전에 대한 효과를 보정하기 위해 입사광 방향에 대해 센서 붐을 기울이고, 라디오존데를 회전할 수 있는 기능을 추가하였다. UAS를 활용해 상용 라디오존데인 바이살라사의 RS41 라디오존데 일사효과 보정 공식을 획득하였다. 그 결과, -70℃ 저온환경에서의 보정값은 상온일 때 비해 최대 20% 크다는 점을 보였다. 또한, 태양 고도각과 존데 회전에 따른 유효 일사량을 고려한 UAS로 획득한 보정 온도는 제조사의 보정 온도에 비해 성층권에서 최대 0.4℃ 가량 컸다. 또한, UAS를 활용하여 실시간 고층대기 일사량 측정 및 보정이 가능한 듀얼 온도센서 라디오존데(Dual Thermometer Radiosonde, DTR)의 성능을 향상시켰다. DTR은 서로 다른 복사율(emissivity)을 갖는 두 온도센서 간의 차이를 이용하여 일사량을 실시간으로 측정하고 그 효과를 보정할 수 있다. 한 개의 온도센서만 사용하는 기존의 상용 라디오존데들은 시뮬레이션으로 추정한 일사량에 의존하므로 구름, 바람 등에 의해 실시간으로 변하는 고층대기 환경을 반영하지 못한다. UAS를 활용해 DTR의 일사량 측정 공식과 일사효과 보정 공식을 획득하였다. RS41과의 비교비양을 통해 일사효과 보정 온도를 비교한 결과 고도 약 30 km 부근에서 DTR의 온도가 RS41의 온도보다 약 0.4℃ 높음을 확인했다. 이는 제조사에 독립적으로 UAS를 활용하여 획득한 RS41 보정 온도와 일치하는 결과이다. 향후, 고층대기 모사시스템 및 라디오존데의 국제 비교를 통해 측정의 유효성과 정확도를 더욱 발전시켜 나갈 계획이다.

라디오존데를 이용한 알제리 가강수량의 변화 분석

심승혜(Sim, Seung Hye),송동섭(Song·Dong Seob) 한국측량학회 2014 한국측량학회 학술대회자료집 Vol.2014 No.4

라디오존데는 다양한 대기 파라미터를 측정하여 지상에 고정된 수신기로 전송하는 풍선 기반의 장비이다. 본 연구에서는 2년 간의 알제리 지역의 라디오존데 관측소 자료를 활용하여 가강수량의 변화를 분석하였다. 연구에 이용한 알제리 지역의 라디오존데 관측소는 DAAG(Alger), DAOR(Bechar), DAOF(Tindouf), DAUI(In-Salah), DAAT(Tamanrasset)의 총 5개소이다. 라디오존데 자료는 와이오밍 기상 웹 사이트의 대기 측정 시스템을 활용하였다. A radiosonde is balloon based equipment for measuring of various atmospheric parameters and transmits to a fixed ground receiver. In this paper, we analyzed a change of precipitable water vapor using radiosonde observation data for two years in Algeria. The radiosonde observing stations for this research are five sites, DAAG(Alger), DAOR(Bechar), DAOF(Tindouf), DAUI(In-Salah) and DAAT(Tamanrasset). And we acquired radiosonde data from the atmospheric sounding data system which have been managing by the Wyoming weather web.

UHF 레이더 자료의 품질 평가

이경훈(Kyung-Hun Lee)권병혁(Byung-Hyuk Kwon),윤홍주(Hong-Joo Yoon) 한국전자통신학회 2021 한국전자통신학회 논문지 Vol.16 No.3

윈드프로파일러와 라디오존데 관측을 함께 하고 있는 북강릉과 창원의 윈드프로파일러에 대한 성능을 평가하였다. 2019년 12월부터 2020년 11월까지 1년간 고도별·월별 풍속 자료 수집률을 조사하고, 라디오존데의 풍속과 비교하였다. 두 관측 지점의 정상 자료 수집률은 최저 관측 고도에서 낮다가 증가하였고, 2 km 이상부터 다시 감소하였다. 여름철(6, 7, 8월)의 수집률이 높았고, 겨울철(12, 1, 2월)의 수집률이 낮았다. 라디오존데와 비교한 결과는 고층 모드에서 0.9, 저층 모드에서 0.8의 높은 상관관계를 보였다. The performance of wind profilers were evaluated in Bukgangneung and Changwon, where both wind profilers and radiosonde are being operated. From December 2019 to November 2020, the acquisition rate of wind speed data by altitude and month was investigated and compared with the wind speed of radiosonde. The acquisition rate of normal data increased at the minimal observable altitude, and then decreased again from 2 km or more at the two observation sites. The acquisition rate was high in summer (June, July, August), and low in winter (December, January, February). The results compared with radiosonde showed high correlation of 0.9 in the high mode and 0.8 in the low mode.

GNSS 가강수량 추정시 건조 지연 모델에 의한 복원 정밀도 해석

남진용,송동섭 한국측량학회 2019 한국측량학회지 Vol.37 No.4

ZHD (Zenith Hydrostatic Delay) model is important parameter in estimating of GNSS (Global Navigation Satellite System) PWV (Precipitable Water Vapor) along with weighted mean temperature. The ZWD (Zenith Wet Delay) is tend to accumulate the ZHD error, so that biases from ZHD will be affected on the precision of GNSS PWV. In this paper, we compared the accuracy of GNSS PWV with radiosonde PWV using three ZHD models, such as Saastamoinen, Hopfield, and Black. Also, we adopted the KWMT (Korean Weighted Mean Temperature) model and the mean temperature which was observed by radiosonde on the retrieval processing of GNSS PWV. To this end, GNSS observation data during one year were processed to produce PWVs from a total of 5 GNSS permanent stations in Korea, and the GNSS PWVs were compared with radiosonde PWVs for the evaluating of biases. The PWV biases using mean temperature estimated by the KWMT model are smaller than radiosonde mean temperature. Also, we could confirm the result that the Saastamoinen ZHD which is most used in the GNSS meteorology is not valid in South Korea, because it cannot be exclude the possibility of biases by latitude or height of GNSS station. GNSS를 이용한 가강수량 복원에 있어서 가중 평균 기온과 더불어 천정 건조 지연 모델은 가강수량의 정확도에 중요한 매개변수 중 하나이다. 천정 습윤 지연은 천정 건조 지연 모델의 오차가 축적되는 경향을 가지고 있으므로, 천정 건조 지연의 편의량은 GNSS 가강수량의 정확도에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 Saastamoinen, Hopfield 및 Black의 세 가지 천정 건조 지연 모델을 이용하여 GNSS 가강수량을 산출하고 라디오존데 가강수량과의 정확도를 비교하였다. 그리고 이 과정에서 가강수량 산출에 필요한 가중 평균 기온을 한국형 가중 평균 기온 모델과 라디오존데로부터 실제로 관측한 가중 평균 기온을 각각 적용하여 다르게 평가하였다. 이를 위해 국내 상시관측소 5개소의 1년 분량의 GNSS 관측데이터를 취득한 후 천정 건조 지연 모델별로 가강수량을 산출하고 정밀도를 분석하였다. 분석 결과, 한국형 가중 평균 기온 모델에 기반하여 복원한 GNSS 가강수량이 라디오존데의 가중 평균 기온을 적용한 것보다 편의량이 작은 것으로 확인되었다. 또한, GNSS 기상에서 널리 적용하고 있는 Saastamoinen 모델은 우리나라 관측소의 위도나 고도에 의한 편의량이 발생하여 가장 유효한 모델이 아닐 가능성이 있음을 확인하였다.

라디오존데를 활용한 연직전계강도측정센서의 기술동향

김홍일(Kim, Hong-Il),김태형(Kim, Tae-Hyung) 한국항공우주연구원 2014 항공우주산업기술동향 Vol.12 No.1

낙뢰는 대기 전계가 활발하게 활동한 결과 발생되는 자연현상이므로 전계강도를 측정하는 기술은 뇌운의 활동과 이동경로, 낙뢰의 발생을 예측할 수 있는 중요한 지표로 작용할 수 있으며, 발사체의 비행안전성을 확보하기 위한 필수적인 요소라 할 수 있다. 본 논문에서는 라디오존데를 활용한 연직전계강도측정센서에 대한 전세계의 기술동향을 살펴보고, 현재 나로우주센터에서 개발 중인 연직전계강도측정센서를 소개하고자 한다. Lightning is natural phenomenon occurred by activity of atmosphere electric field. Therefore measuring technique of electric field strength can be regarded as an effective and important index for forecast about activity of thundercloud, moving path, occurrence of lightning. Furthermore it is noted as an essential factor for assuring flight safety of launch vehicle. In this paper, we introduce the technical development about Vertical Electric Field Mill(V-EFM) of world wide and developing Vertical Electric Field Mill(V-EFM) of Naro Space Center.

듀얼 온도센서 라디오존데를 이용한 야간 성층권 온도 측정값 보정에 관한 연구

이상욱,김성훈,이영석,김용규 한국기상학회 2023 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2023 No.4

라디오존데를 활용한 남극장보고과학기지의 대기연직구조 특성

서원석,최태진,유재일 한국기상학회 2018 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2018 No.10

라디오존데와 국지모델을 활용한 관측시스템실험 및 효과 분석

박창근,김해민,김백조 한국기상학회 2018 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2018 No.10

상층기상자료와 신경망기법을 이용한 면적강우 예측

김광섭 한국수자원학회 2006 한국수자원학회논문집 Vol.39 No.8

본 연구에서는 상층기상자료, 자동 기상 관측망 자료 및 신경망기법을 사용하여 단시간 강우 예측 모형을 개발하였다. 호우를 동반한 이송 기상 시스템의 이동 경로가 라디오존데로부터 획득할 수 있는 상층기상 자료 즉 상층 풍향자료와 동일한 방향으로 이동한다는 가정 하에 원거리에서 발생하는 기상현상의 발달과정을 판단 할 수 있는 알고리즘을 개발하고, 이러한 원거리 입력 자료와 예측하고자 하는 값 사이의 비선형 상관관계를 연결하는 기법으로 인공 신경망 기법을 도 In this study, we developed a rainfall forecasting model using data from radiosonde and rain gauge network and neural networks. The primary hypothesis is that if we can consider the moving direction of the rain generating weather system in forecasting rai

GPS/GLONASS 통합관측자료를 이용한 가강수량 산출과 정확도 검증

손동효(Sohn, Dong Hyo),박관동(Park, Kwan Dong),김연희(Kim, Yeon Hee) 대한공간정보학회 2013 대한공간정보학회지 Vol.21 No.4

대기 중의 가강수량은 시·공간적 변동이 크기 때문에 여러 시스템을 이용한 관측이 이루어지고 있다. 이 연구에서는 GNSS 시스템인 GPS와 GLONASS의 신호를 각각 그리고 통합 이용하여 가강수량을 산출하고 다른 관측시스템의 측정값과 상호비교하여 정확도를 검증하였다. 비교 관측시스템으로 라디오존데와 마이크로파 복사계를 이용하였고 세 개의 시스템은 동일한 장소에 설치되어 있어 상호간의 비교 및 관측값 특성을 분석하는데 용이하였다. 각 시스템 별로 측정한 가강수량은 평균 0.6mm-3.4mm 차이를 보였고 표준편차는 1.0mm-3.8mm로 나타났다. GNSS 측정값이 다른 두 시스템의 측정값에 비해 상대적으로 큰 차이를 보였는데 이는 실험에 사용된 GNSS 안테나가 국제적으로 제공되는 안테나 위상중심변동 모델 테이블에 존재하지 않는 모델이었기 때문으로 판단된다. 향후 안테나 위상중심변동 모델이 적용 가능한 안테나를 사용할 경우 GPS/GLONASS 통합자료처리를 통해 가강수량 산출 정확도 향상 및 GPS 위성관측이 제한적인 곳에서도 유효한 결과 획득이 가능할 것으로 사료된다. Several observation equipments are being used for determination of the water vapor content and precipitable water vapor (PWV) because the water vapor is highly variable temporally and spatially. In this study, we used GNSS systems such as GPS and GLONASS in standalone and combined modes to compute PWV and validated their accuracy with respect to the results of other water-vapor monitoring systems. The other systems used were radiosonde and microwave radiometer, and the comparisons were convenient because all three systems were collocated at the test site. The differences of PWW were in the range of 0.6-3.4 mm in the mean sense, and their standard deviations were 1.0-3.8 mm. The relatively large difference of GNSS compared with the other two systems were believed to be caused by the fact that the GNSS antenna used in this study was the kind for which the international standard of phase center variations (PCV) calibration is not available. We expect better accuracy of PWV determination and improved availability of it through integrated data processing of GPS/GLONASS when an appropriate antenna with PCV correction model is used.