위성영상으로 분석한 장기간 남한지역 순 일차생산량 변화: 기후인자의 영향

홍지연,심창섭,이명진,백경혜,송원경,전성우,박용하 大韓遠隔探査學會 2011 大韓遠隔探査學會誌 Vol.27 No.4

본 연구는 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer)과 MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer) 위성관측을 바탕으로 산출된 남한지역의 장기간(1981-2006년)순 일차생산량(Net Primary Production, NPP)의 시공간적 변화를 분석하고 그 변화에 영향을 미치는 기후요소와의 상관성을 분석하였다. 남한지역의 AVHRR과 MODIS에서는 연간 순 일차생산량이 AVHRR의 경우 893-1068 g·C/m2/yr과 MODIS의 경우 610-695 g·C/m2/yr로 나타나고 있으며 두 자료는 통계적으로 약 325 g·C/m2/yr 의 차이를 보이고 있다. 해상도 등의 차이가 있으나 지상 관측과 비교한 결과 MODIS 센서에 의한 관측이 보다 근접한 결과를 보이는 것으로 나타났다. 위성관측자료 분석결과 NPP 값은 식생의 밀도가 높은 산림지역 및 연평균기온이 높은 지역에서 큰 것으로 나타났다. 두 개의 위성센서로 산출된 순 일차생산량은 경년변화가 다소 크지만, 각각 장기간에 걸쳐 서서히 증가하고 있는 것으로 나타났으며 1981-2000년 동안 AVHRR에서 매년 평균 2.14 g·C/m2/yr, 2000-2006년 동안 MODIS에서 매년 평균 6.08 g·C/m2/yr 만큼 증가하였다. 특히 남서해안 지역은 두 위성관측결과 모두 순 일차생산량의 증가가 상대적으로 높았다. 토지피복 지도와 대조결과 그 이유는 논·밭 등의 관개와 비료사용에 의한 농작물의 생산성 증대와 관계가 있는 것으로 추정된다. NPP값은 월별 강수량 및 평균기온에 밀접한 관계가 있는 것으로 확인되었으며, 특히 남한지역의 여름 몬순시기에서 강수량과 기온이 모두 가장 큰 상관관계를 보이고 있다. NPP 절대값의 차이 외에도 두 센서로 산출된 순 일차생산량과 기후요소와의 상관성 등의 차이는 두 자료의 토양호흡 등을 포함하는 등 위성자료 복원과정 및 관련 모델의 차이에 의해 발생하는 것으로 사료 된다. 또한 향후 보다 정확한 순 일차생산량을 계산하기 위해 복원과정에서 기상 실측자료 및 보다 현실적인 토지피복 등을 고려해야 할 것이다. Spatial and temporal variabilities of NPP(Net Primary Production) retrieved from two satellite instruments, AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer, 1981-2000) and MODIS(MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer, 2000-2006), were investigated. The range of mean NPP from AVHRR and MODIS were estimated to be 894-1068 g·C/m2/yr and 610-694.90 g·C/m2/yr, respectively. The discrepancy of NPP between the two instruments is about 325 g· C/m2/yr, and MODIS product is generally closer to the ground measurement than AVHRR despite the limitation in direct comparison such as spatial resolution and vegetation classification. The higher NPP values over South Korea are related to the regions with higher biomass (e.g., mountains) and higher annual temperature. The interannual NPP trends from the two satellite products were computed, and both mean annual trends show continuous NPP increase; 2.14 g·C/m2/yr from AVHRR (1981-2000) and 6.08 g·C/m2/yr from MODIS (2000-2006) over South Korea. Specifically, the higher increasing trends over the Southwestern region are likely due to the increasing productivity of crop fields from sufficient irrigation and fertilizer use. The retrieved NPP shows a closer relationship between monthly temperature and precipitation, which results in maximum correlation during summer monsoons. The difference in the detection wavelength and model schemes during the retrieval can make a significant difference in the satellite products, and a better accuracy in the meterological and land use data and modeling applications will be necessary to improve the satellite-based NPP data.

AVHRR영상과 분광반사특성을 이용한 식생지수(NDVI)의 변동특성

박종화 ( Jong Hwa Park ),류경식 ( Kyong Shik Ryu ) 한국환경복원기술학회 2005 한국환경복원기술학회지 Vol.8 No.2

AVHRR-retrieved crop green-up date at a sub-county level over the Midwestern United States

Hyeon-Ju Gim,Chang-Hoi Ho,Su-Jong Jeong,Jinwon Kim,Song Feng,Michael J. Hayes 한국기상학회 2018 한국기상학회 학술대회 논문집 Vol.2018 No.10

NOAA AVHRR 자료를 이용한 해수면온도 산출에 황사가 미치는 영향

전형욱 ( Hyoung Wook Chun ),손병주 ( Byung Ju Sohn ) 大韓遠隔探査學會 2009 大韓遠隔探査學會誌 Vol.25 No.1

본 연구에서는 NOAA AVHRR 밝기온도 자료로부터 해수면 온도 (SST) 산출에 황사 에어로솔이 미치는 영향을 복사전달 모델을 사용하여 분석하고, SST 복원 알고리즘을 개선하였다. 봄철의 황사에 의한 AVHRR 밝기온도 변화를 모의하기 위한 복사전달 모델의 입력 자료로서 지상 태양광 관측 자료로부터 분석한 황사 에어로솔 광학적 특성 (에어로솔 광학적 두께 및 크기분포)과 라디오 존데 연직분포 자료(기압, 기온, 및 습도)를 이용하였다. 황사 에어로솔은 적외선 복사대에서 흡수에 비해 산란이 매우 큼을 보였으며, 이러한 특징은 지표면에서 방출되는 상향복사량을 산란시켜 대기상부에서 관측되는 밝기온도를 감소시키는 경향과 관련이 있다. 광학적 두께가 1인 황사의 경우 직하점에서 약 2K, 위성 천정각이 50°인 경우에는 약 4 K의 감쇄를 유발하였다. 황사 존재시 AVHRR 적외채널 11, 12 μm의 밝기온도 차 역시 감소하는 경향을 보이고 있지만 그 값은 미미하였다. 기존 SST 복원 알고리즘은 황사발생시 SST를 실제 값보다도 낮게 산출함을 보였으며, 이를 보정하기 위해 에어로솔 광학적 두께, 11 μm에서의 밝기온도 그리고 위성 천정각을 추가하여 알고리즘을 개선하였다. 개선된 SST 복원 알고리즘은 황사의 두께가 1인 경우 2.7 K정도의 오차를 개선하였다. This research presents the effect of Asian dust on the derived sea surface temperature (SST) from measurements of the Advanced Very High Resolution Radiometer (AVHRR) instrument flown onboard NOAA polar orbiting satellites. To analyze the effect, AVHRR infrared brightness temperature (TB) is estimated from simulated radiance calculated from radiative transfer model on various atmospheric conditions. Vertical profiles of temperature, pressure, and humidity from radiosonde observation are used to build up the East Asian atmospheric conditions in spring. Aerosol optical thickness (AOT) and size distribution are derived from skyradiation measurements to be used as inputs to the radiative transfer model. The simulation results show that single channel TB at window region is depressed under the Asian dust condition. The magnitude of depression is about 2K at nadir under moderate aerosol loading, but the magnitude reaches up to 4K at slant path. The dual channel difference (DCD) in spilt window region is also reduced under the Asian dust condition, but the reduction of DCD is much smaller than that shown in single channel TB simulation. Owing to the depression of TB, SST has cold bias. In addition, the effect of AOT on SST is amplified at large satellite zenith angle (SZA), resulting in high variance in derived SSTs. The SST depression due to the presence of Asian dust can be expressed as a linear function of AOT and SZA. On the basis of this relationship, the effect of Asian dust on the SST retrieval from the conventional daytime multi-channel SST algorithm can be derived as a function of AOT and SZA.

NOAA/AVHRR 주간 자료로부터 지면 자료 추출을 위한 구름 탐지 알고리즘 개발

서명석 ( Myoung Seok Suh ),이동규 ( Dong Kyu Lee ) 大韓遠隔探査學會 1999 大韓遠隔探査學會誌 Vol.15 No.3

The elimination process of cloud-contaminated pixels is one of important steps before obtaining the accurate parameters of land and ocean surface from AVHRR imagery. We developed a 6-step threshold method to detect the cloud-contaminated pixels from NOAA-14/AVHRR daytime imagery over land using different combination of channels. This algorithm has two phases: the first is to make a cloud-free characteristic data of land surface using compositing techniques from channel 1 and 5 imagery and a dynamic threshold of brightness temperature, and the second is to identify the each pixel as a cloud-free or cloudy one through 4-step threshold tests. The merits of this method are its simplicity in input data and automation in determining threshold values. The threshold of infrared data is calculated through the combination of brightness temperature of land surface obtained from AVHRR imagery, spatial variance of them and temporal variance of observed land surface temperature. The method detected the cloud-contaminated pixels successfully embedded in the NOAA-14/AVHRR daytime imagery for the August 1 to November 30, 1996 and March 1 to July 30, 1997. This method was evaluated through the comparison with ground-based cloud observations and with the enhanced visible and infrared imagery.

NOAA/AVHRR 위성영상을 이용한 기후학적 물수지 분석

권형중,신사철,김성준,Kwon, Hyung-Joong,Shin, Sha-Chul,Kim, Seong-Joon 한국농공학회 2005 한국농공학회논문집 Vol.47 No.1

The purpose of this study was to analyze the climatic water balance of the Korean peninsula using meteorological data and the evapotranspiration (ET) derived from NOAA/AVHRR, Quantifying water balance components is important to understand the basic hydrology, In this study, a simple method to estimate actual ET was proposed based on a regression approach between NDVI and Morton's actual ET using NOAA/AVHRR data, The Mortons actual ET for land surface conditions was evaluated using a daily meteorological data from 77 weather stations, and the monthly averaged Morton's ETs for each land cover was compared with the monthly NDVIs during the year 2001. According to the climatic water balance analysis, water deficit and surplus distributed maps were created from spatial rainfall, soil moisture, and actual and potential ETs map, The results clearly showed that the temporal and spatial characteristics of dryness and wetness may be detected and mapped based on the wetness index.

NOAA/AVHRR 자료에 의한 동북아시아해역 표층해수온의 시공간분석

민승환,김대현,윤홍주,Min, Seung-Hwan,Kim, Dae-Hyun,Yoon, Hong-Joo 한국정보통신학회 2010 한국정보통신학회논문지 Vol.14 No.12

1985~2009년 동안 동북아시아해역 해수면온도의 시 공간변화특성을 연구하였는데, 먼저 기상청 부이 8곳의 자료와 위성 자료를 비교하였다. 제곱평균오차와 편차는 얕은 연안으로 갈수록 증가하였다. 연구해역은 일본기상청에서 나눈 방식에 따라 7해역으로 구분하고, NOAA/AVHRR 자료를 사용하여 조화분해를 수행하여 각 해역의 중점을 비교 분석하였다. 평균해수표면온도는 $8{\sim}26^{\circ}C$의 변화를 보였고, 연진폭은 $7{\sim}24^{\circ}C$까지 변하였다. 그리고 연위상은 7월말에서 8월말까지로 나타났다. 각 해역의 교차상관계수는 표면수온, 연진폭, 연위상이 각각 0.57~0.85, -0.04~0.81, 그리고 0.35~0.80으로 나타났다. To study the spatial and temporal variations of sea surface temperature(SST) in the Northeast Asia sea during the period of 1985 to 2009. At first, the buoy data from Korea Meteorological Administration(KMA) and the satellite data have been matched up eight points. The root mean square error and the bias were increased towards the coastal shallow region. The study area which is divided 7 regions from Japan Meteorological Agency(JMA). We analyzed NOAA/AVHRR data by harmonic analysis which is comparison and analysis the center of the each regions. The mean SST varied between $8^{\circ}C$ to $26.0^{\circ}C$. The annual amplitude varied between $7^{\circ}C$ to $24^{\circ}C$. And the annual phase varied between end of July to end of August. Cross-correlation coefficients of mean SST, annual amplitude, and annual phase varied 0.57 to 0.85, -0.04 to 0.81 and 0.35 to 0.80 at all study area, respectively.

NOAA/AVHRR 정규식생지수의 시공간 변화도 분석

김광섭(Kim Gwangseob),김종필(Kim Jong Pil) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.3B

식생의 변화는 강수, 기온, 유출 등의 수문기상변수들의 변화와 상당히 밀접한 연관성을 가지고 있다. 식생의 변화에 대한 분석은 곧 기후변화의 지역적 영향을 이해하는데 큰 도움이 될 것이다. 따라서 본 연구에서는 우리나라 지역에 대해서 NOAA/AVHRR 정규식생지수(NDVI)의 시공간변화도를 분석하였다. Mann-Kendall 검정을 이용한 연평균 정규식생지수의 추세분석결과는 대상기간(1982년~2006년)동안 대부분의 유역에서 통계적 유의성을 가진 선형적인 추세변화는 없는 것으로 나타났으나, 금강유역에서 통계적 신뢰수준 90%의 하향추세가 있었다. 또한 EOF 분석을 이용한 주성분분석결과 북쪽지역으로 갈수록 표고가 높을수록 식생의 변화도가 큰 것으로 나타났다. 이는 지형변화에 상관성이 높은 연평균 정규식생지수의 공간 분포와 달리 위경도 변화에 대응하는 분산분포 변화특성에 기인한 것으로 판단된다. 계절별로는 6월~9월까지의 정규식생지수가 높게 나타났으며, 이 기간 중에서 7월경에 다소 감소하는 경향을 보여주었다. 유역별로는 한강유역의 정규식생지수가 가장 높았으며, 제주도가 가장 낮은 것으로 나타났다. The variability of vegetation is strongly related to the variability of hydrometeorological factors such as precipitation, temperature, runoff and so on. Analysis of the variability of vegetation will aid to understand the regional impact of climate change. Thus we analyzed the spatial-temporal variability of NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)/ AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer) NDVI(Normalized Difference Vegetation Index). In the results from Mann-Kendall test, there is no significant linear trend of annual NDVI from 1982 to 2006 in the most area except the downward trend on the significance level 90% in the Guem-river basin area. In addition, using EOF(Empirical Orthogonal Function) analysis, the variability of NDVI in the region of higher latitude and altitude is higher than that in the other region since the spatial variability of NDVI follows the latitudinal gradient. Also we could get higher NDVI in June, July, August and September. We had the highest NDVI in Han-river basin area and the lowest in Je-Ju island.

Study of Snow Depletion Characteristics at Two Mountainous Watersheds Using NOAA AVHRR Time Series Data

( Hyungjin Shin ),( Minji Park ),( Hyosok Chae ),( Saetbyul Kim ),( Seongjoon Kim ) 대한원격탐사학회 2013 大韓遠隔探査學會誌 Vol.29 No.3

Spatial information of snow cover and depth distribution is a key component for snowmelt runoff modeling. Wide snow cover areas can be extracted from NOAA AVHRR or Terra MODIS satellite images. In this study eight sets of annual snow cover data (1997-2006) in two mountainous watersheds (A: Chungju- Dam and B: Soyanggang-Dam) were extracted using NOAA AVHRR images. The distribution of snow depth within the Snow Cover Area (SCA) was generated using snowfall data from ground meteorological observation stations. Snow depletion characteristics for the two watersheds were analyzed snow distribution time series data. The decreased pattern of SCA can be expressed as a logarithmic function; the determination coefficients were 0.62 and 0.68 for the A and B watersheds, respectively. The SCA decreased over 70% within 10 days from the time of maximum SCA.

단보 : NOAA AVHRR 영상 및 GIS 기법을 이용한 국내 5대강 유역의 융설 매개변수 추출

신형진 ( Hyung Jin Shin ),박근애 ( Geun Ae Park ),김성준 ( Seong Joon Kim ) 大韓遠隔探査學會 2007 大韓遠隔探査學會誌 Vol.23 No.2

융설 모형의 중요 매개변수인 적설분포면적은 실제 우리나라에서 적설과 관련한 관측 자료의 부족으로 인해 매개변수 추정이 어렵다. 이러한 문제점 해결을 위해 원격탐사기법을 활용하여 적설분포면적을 추출하였다. 본 연구에서는 1997년부터 2006년까지의 겨울철 NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration)의 AVHRR(Advanced Very High Resolution Radiometer) 위성 영상의 8 sets의 총 108개 영상을 이용하여 적설분포면적을 추출하였고 기상청의 지상기상관측소의 최심적설심 자료를 이용하여 GIS 자료를 구축함으로써 적설심의 공간적 분포를 추출하였다. 이를 국내 5대유역인 한강, 낙동강, 금강, 영산강, 섬진강 유역에 대하여 융설모형의 주요 매개변수인 적설분포면적, 유역 평균, 최대 적설심과 적설분포감소비곡선을 구축하였다. 그 중 적설분포면적감소곡선 (SDC: Snow cover Depletion Curve)는 적설분포면적의 감소형태를 나타내주는 지표로써 융설의 가장 민감한 매개변수이다. 이를 국내 5대강 유역에 대해 구축하여 정량화하였다. The few observed data related snowmelt was the major cause of difficulty in extracting snowmelt factors such as snow cover area, snow depth and depletion curve. Remote sensing technology is very effective to observe a wide area. Although many researchers have used remote sensing for snow observation, there were a few discussions on the characteristics of spatial and temporal variation. Snow cover maps were derived from NOAA AVHRR images for the winter seasons from 1997 to 2006. Distributed snow depth was mapped by overlapping between snow cover maps and interpolated snowfall maps from 69 meteorological observation stations. Model parameters (Snow Cover Area: SCA, snow depth, Snow cover Depletion Curve: SDC) building for 5 major watersheds in South Korea. Especially SDC is important parameter of snowmelt model.