MODIS 구름 산출물을 이용한 영동대설 관련 구름 특성의 분석

안보영 ( Bo Young Ahn ),권태영 ( Tae Yong Kwon ),조구희 ( Kuh Hee Cho ),이정순 ( Jeong Soon Lee ),이규태 ( Kyu Tae Lee ) 大韓遠隔探査學會 2007 大韓遠隔探査學會誌 Vol.23 No.2

본 연구는 NASA/GSFC에서 제공하는 MODIS 구름 산출물 자료를 활용하여 국지적 현상으로 나타난 영동지역의 14개 대설 사례를 분석하였다. MODIS에 의해 특정시간에 관측된 영동지역의 구름은 운정 온도(CTT), 광학 두께(COT), 유효 입자 반경(r(e)), 업자상(CP)과 같이 구름 내 속성의 특정에 따라 A, B, C 형으로 분류하였다. 각각의 구름 형태에 대한 강수량과 구름의 속성 사이의 연관성 분석에서 COT는 A와 B형에서 상당히 높은 통계적으로 유의한 관계성을 보였으며 CTT는 A형에서만 높은 상관성을 보였다. 그렇지만, C형에서는 통계적으로 유의한 관계성이 구름의 특성물에 대해 나타나지 않았다. A형 구름은 작은 크기의 물방울과 함께 주로 낮은 층운형 구름으로 구성되어 있으며, 동해에서 종관적으로 유도된 하층 한기 이류 하에서 발생할 수 있다. B형 구름은 발달하는 적운형 구름과 관련되어 있으며, 이러한 구름은 동해상에서 발달하는 저기압 중심과 밀접하게 관련되어 있다. 그렇지만, C형 구름은 다층 구름들로써 영동대설과 직접적으로 관련된 하층 구름을 상층구름이 덮고 있어 위성 관측이 어렵다. 따라서 MODIS 구름 산출물은 영동대설의 경우에 다층 구름을 제외하고 위성 자료로부터 강수량 추정과 대설 기작을 이해하는데 도움이 될 수 있다고 결론지을 수 있다. In this study, 14 heavy snow events in Yeongdong area which are local phenomena are analyzed using MODIS cloud products provided from NASA/GSFC. The clouds of Yeongdong area at observed at specific time by MODIS are classified into A, B, C Types, based on the characteristic of cloud properties: cloud top temperature, cloud optical thickness, Effective Particle Radius, and Cloud Particle Phase. The analysis of relations between cloud properties and precipitation amount for each cloud type show that there are statistically significant correlations between Cloud Optical Thickness and precipitation amount for both A and B type and also significant correlation is found between Cloud Top Temperature and precipitation amount for A type. However, for C type there is not any significant correlations between cloud properties and precipitation amount. A-type clouds are mainly lower stratus clouds with small-size droplet, which may be formed under the low level cold advection derived synoptically in the East sea. B-type clouds are developed cumuliform clouds, which are closely related to the low pressure center developing over the East sea. On the other hand, C-type clouds are likely multi-layer clouds, which make satellite observation difficult due to covering of high clouds over low level clouds directly related with Yeongdong heavy snow. It is, therefore, concluded that MODIS cloud products may be useful except the multi-layer clouds for understanding the mechanism of heavy snow and estimating the precipitation amount from satellite data in the case of Yeongdong heavy snow.

전운량을 고려한 정찰위성 작전효과 분석 방법론 연구: ② 위성관측 취약요인에 기반한 정찰위성 작전효과 분석

임강희(Kang-Hee Lim),최현주(Hyun Joo Choi),강경환(Kyung-Hwan Kang) 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.8

군사작전 수행 간에 근 실시간 적의 상황을 파악하는 것은 매우 중요한 임무이다. 최근에는 우주공간에서 지상을 정찰할 수 있는 정찰위성이 피아를 막론하고 핵심 무기체계로 급부상하고 있다. 하지만, 정찰위성의 운용이 정보획득의 완벽한 절대적 수단은 될 수 없으며, 특히 우주공간에서 지상을 관측함에 있어 기상 요소는 운용효과에 지대한 영향을 미친다. EO/IR 센서는 광학장비의 특성상 대기 중의 구름 등 차폐물을 통과하여 영상을 획득할 수 없기 때문에 전운량과 같은 기상 요소는 중요한 고려의 대상이다. 본 연구에서는 북한지역 전운량 측정 자료를 빅데이터 분석한 결과에 근거하여 주간 및 야간, 계절적 관점, 지역적 관점 및 군사작전적 관점에서 취약요인을 도출하였으며, 전운량과 임무 종류에 따른 센서별 정찰위성의 작전효과도를 분석하는 모형을 수립하였다. 본 연구에서 제시한 모형을 통한 분석결과 정찰위성의 작전효과도는 전반적으로 재방문주기가 짧을수록 높아지며, 긴급임무에 대한 작전효과도가 지속임무의 경우 보다 낮게 나타났다. 또한, 계절적 요인에 따른 차이가 비교적 극명하게 나타나는데 여름철의 작전효과도가 가장 낮기 때문에 작전계획 수립간에 피아 상황을 잘 인식하고 반영하여야 할 것으로 분석되었다. During military operations, it is very important to know the situation of the enemy in near-real time. Thus, satellites that provide surveillance and reconnaissance capabilities in space have become major weapon systems. However, the operation of reconnaissance satellites cannot be considered as an absolute means of obtaining information. When observing the ground from outer space, weather factors have a great influence on operations. Electro-optical sensors cannot acquire images through natural obstacles like clouds because the main light source used for data collection cannot penetrate water. Therefore, this factor is important to consider. In this study, vulnerable factors were derived from data obtained at day and night, different seasons, different regions, and from military perspectives. The data were based on the results of a big data analysis of North Koreas total cloud amount. A model was established to analyze the operational effects of reconnaissance satellites for each sensor according to the total cloud amount and mission type. The results showed that with shorter revisit cycles, the operational effect of the reconnaissance satellite was higher, and the operational effect on emergency missions was lower than on a continuous mission. In addition, there was a relatively clear difference according to seasonal factors, and the operation effect in summer was the lowest, so it should be recognized and reflected when establishing an operation plan.

기상청 동네예보의 영농활용도 증진을 위한 방안: IV. "하늘상태"를 이용한 일조시간 및 일 적산 일사량 상세화

김수옥 ( Soo Ock Kim ),윤진일 ( Jin I. Yun ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.4

일조시간 및 일사량은 작물생육에 중요한 기상요소 이지만 기상청 동네예보 항목에 없기 때문에 3시간간격 ‘하늘상태’를 활용하여 일조시간 및 수평면 일사량을 추정하는 방법을 고안하였다. 기상청 동네예보의 3시간 간격 ‘하늘상태’ 자료를 수집하고 전국 22개 일사관측 기상대의 동시간대 실측 운량과 비교하여 ‘하늘상태’의 4단계 격자값 ‘맑음(1)’, ‘구름조금(2)’, ‘구름많음(3)’, ‘흐림(4)’을 0부터 10까지의 운량으로 변환하였다. 22개 일사관측 기상대의 일 평균운량 0인날에 대하여 일조율을 비교하여 관측여건이 가장 좋은 3개 지점을 선정하였다. 선정된 지점의 3년치 운량과 일조시간 실측자료로부터 운량-일조시간 추정식을 도출하였으며, 이 식에 의해 추정된 일조시간값으로 Angstrom-Prescott 모형을 구동하여 수평면 일사량을 산출하였다. ‘하늘상태’ 기반으로 추정된 일조시간 및 일사량을 3 지점에서 2년간 실측자료와 비교한 결과RMSE 기준 일조시간 추정오차는 1.5~1.7 시간, 일사량추정오차는 2.5~3.0 MJ m-2 day-1 이었다. Information on sunshine duration and solar radiation are indispensable to the understanding of crop growth and development. Yet, relevant variables are not available in the Korea Meteorological Administration``s (KMA) digital forecast. We proposed the methods of estimating sunshine duration and solar radiation based on the ‘sky condition’ of digital forecast products and validated using the observed data. The sky condition values (1 for clear, 2 for partly cloudy, 3 for cloudy, and 4 for overcast) were collected from 22 weather stations at 3-hourly intervals from August 2013 to July 2015. According to the observed relationship, these data were converted to the corresponding amount of clouds on the 0 to 10 scale (0 for clear, 4 for partly cloudy, 7 for cloudy, and 10 for overcast). An equation for the cloud amount-sunshine duration conversion was derived from the 3-year observation data at three weather stations with the highest clear day sunshine ratio (i.e., Daegwallyeong, Bukgangneung, and Busan). Then, the estimated sunshine hour data were used to run the Angstrom- Prescott model which was parameterized with the long-term KMA observations, resulting in daily solar radiation for the three weather stations. Comparison of the estimated sunshine duration and solar radiation with the observed at those three stations showed that the root mean square error ranged from 1.5 to 1.7 hours for sunshine duration and from 2.5 to 3.0 MJ m-2 day-1 for solar radiation, respectively.

전운량을 고려한 정찰위성 작전효과 분석 방법론 연구: ① 북한지역 전운량 빅데이터 분석을 통한 취약요인 분석

임강희,최현주,강경환 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.8

군사작전을 수행함에 있어 기상은 중요한 요소이며 다양한 방법으로 극복해야할 대상이다. 특히, 정찰위성을통해 지상을 관측하기 위해서는 광학장비를 운용할 경우 구름 등 차폐물이 없어야 영상 획득이 가능하다. 본 연구에서는북한지역에 대해 다양한 기상요소 중 전운량에 초점을 두고 분석을 진행하였다. 기본 데이터는 기상청에서 제공하는 공개 자료를 활용하였으며, 2013년부터 2022년까지 10년 동안 측정된 자료를 빅데이터 분석 처리하였다. 북한지역 27개측정소에서 매일 3시간 간격으로 8회씩 측정한 자료 약 78만여 건을 활용하여 주야간, 계절별, 월별, 지역별 전운량변화량을 분석하였다. 광학장비 운용조건인 주간 맑은 날씨는 전체의 20.8%에 불과하였고, 야간 맑은 날씨는 전체16.6%에 불과하였다. 계절적으로는 한반도 기후 특성상 여름철은 타 계절과 다소 많은 차이를 보였으며, 주간 7.3%, 야간 8.4% 만이 맑은 날씨로 분석되었다. 뿐만 아니라 지역적으로도 다소 차이를 보였으며, 전체 27개 기상 측정소 중에서 7개소는 맑은 날씨가 전체 20% 미만으로 분석되었다. 본 연구 결과에 착안하여 군사작전 계획수립 및 시행 간 북한지역 전운량에 따른 아군의 작전계획 수립 방향을 설정할 수 있을 것이며, 반대로 아군 작전지역의 전운량을 분석하여작전에 활용할 수 있을 것으로 기대하였다.

전운량을 고려한 정찰위성 작전효과 분석 방법론 연구: ② 위성관측 취약요인에 기반한 정찰위성 작전효과 분석

임강희,최현주,강경환 한국산학기술학회 2023 한국산학기술학회논문지 Vol.24 No.8

군사작전 수행 간에 근 실시간 적의 상황을 파악하는 것은 매우 중요한 임무이다. 최근에는 우주공간에서 지상을정찰할 수 있는 정찰위성이 피아를 막론하고 핵심 무기체계로 급부상하고 있다. 하지만, 정찰위성의 운용이 정보획득의완벽한 절대적 수단은 될 수 없으며, 특히 우주공간에서 지상을 관측함에 있어 기상 요소는 운용효과에 지대한 영향을미친다. EO/IR 센서는 광학장비의 특성상 대기 중의 구름 등 차폐물을 통과하여 영상을 획득할 수 없기 때문에 전운량과 같은 기상 요소는 중요한 고려의 대상이다. 본 연구에서는 북한지역 전운량 측정 자료를 빅데이터 분석한 결과에근거하여 주간 및 야간, 계절적 관점, 지역적 관점 및 군사작전적 관점에서 취약요인을 도출하였으며, 전운량과 임무종류에 따른 센서별 정찰위성의 작전효과도를 분석하는 모형을 수립하였다. 본 연구에서 제시한 모형을 통한 분석결과정찰위성의 작전효과도는 전반적으로 재방문주기가 짧을수록 높아지며, 긴급임무에 대한 작전효과도가 지속임무의 경우보다 낮게 나타났다. 또한, 계절적 요인에 따른 차이가 비교적 극명하게 나타나는데 여름철의 작전효과도가 가장 낮기때문에 작전계획 수립간에 피아 상황을 잘 인식하고 반영하여야 할 것으로 분석되었다.

Skyviewer 영상 자료를 이용한 전운량 산출

김부요,지준범,정명재,조일성,이규태 한국지구과학회 2015 韓國地球科學會誌 Vol.36 No.4

Abstract: For this study, we developed an algorithm to estimate the total amount of clouds using sky image data from the Skyviewer equipped with CCD camera. Total cloud amount is estimated by removing mask areas of RGB (Red Green Blue) images, classifying images according to frequency distribution of GBR (Green Blue Ratio), and extracting cloud pixels from them by deciding RBR (Red Blue Ratio) threshold. Total cloud amount is also estimated by validity checks after removing sunlight area from those classified cloud pixels. In order to verify the accuracy of the algorithm that estimates total cloud amount, the research analyzed Bias, RMSE, and correlation coefficient compared to records of total cloud amount earned by human observation from the Gangwon Regional Meteorological Administration, which is in the closest vicinity of the observation site. The cases are selected four daily data from 0800 LST to 1700 LST for each season. The results of analysis showed that the Bias in total cloud amount estimated by the Skyviewer was an average of -0.8 tenth, and the RMSE was 1.6 tenths, indicating the difference in total cloud amount within 2 tenths. Also, correlation coefficient was very high, marking an average of over 0.91 in all cases, despite the distance between the two observation sites (about 4 km). 요약: 본 연구에서는 CCD 카메라가 장착된 Skyviewer로부터 촬영된 하늘 영상 자료를 이용하여 전운량을 산출하는 알고리즘을 개발하였다. 전운량 산출은 RGB 영상 내의 차폐 영역을 제거하고 GBR 빈도분포에 따른 영상을 분류하며, RBR 경계값을 결정하여 구름 화소를 분류한다. 분류된 구름 화소에서 태양광 영역을 제거한 후 유효성 검사를 통해 전운량을 산출하게 된다. 전운량 산출 알고리즘의 정확성을 검증하기 위하여 관측소와 가장 가까운 강원지방기상청의 목측 전운량 자료와 편이(Bias), 평균제곱근오차(RMSE), 상관계수를 분석하였다. 선정된 사례는 계절별 일 사례로 8시부터 17시까지의 정시 자료를 사용하였다. 분석 결과 Skyviewer로부터 산출된 전운량의 편이는 평균적으로 –0.8할의 차이를 보였으며, 평균제곱근오차는 1.6할로 전운량의 차이가 2할 내에서 나타나고 있었다. 또한, 두 관측소는 떨어진 거리의 차이가 있음(약 4 km)에도 불구하고 상관계수가 모든 사례에서 평균 0.91 이상으로 매우 높았다.

Implementation of an Automatic Observation System for Cloud Observations

권중장(Jung Jang Kwon) 한국컴퓨터정보학회 2016 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.21 No.2

In this paper, we propose an efficient automatic observation system for cloud amount and height observations. Observation system consists of clouds observations machinery, operational programs, cloud amount extraction program, cloud height extraction program, expert support programs. The experiment was conducted at the Daegwallyeong and Busan, through experimental observation confirmed the usefulness of the proposed system.

한반도에서의 인공증우 가능성에 대한 연구

정관영,엄원근 한국수자원학회 1998 한국수자원학회논문집 Vol.31 No.5

한반도에서 비씨뿌리기에 의한 인공증우 가능성을 강우량 관측자료, 운량, 위성자료 및 상층관측자료로부터 조사하였다. 안동지역의 일 강수강도는 약 2.7mm/day, 1회 강수강도는 11 mm/day로 가장 작은 값을 보였다. 그러나 인공강우에 적합한 구름(운정온도가 -10'~-30')의 출현일은 1연에 130일로서 큰 값을 나타냈다. 이 지역에서 출현 운형은 층적운(Sc)이 가장 많았고, 다음으로 권운(Cirrus)및 고층운(Altostratus)였다. The feasibility of cloud seeding in Korea is presented from analyses of precipitation, cloud amount, satellite data, and upper air data. The daily mean precipitation over Dae-Kwan-Ryong is the largest(~4.5 mm/day), while the intensity of precipitation (am

일기예보를 이용한 일사량 예측기법개발

허나리(Heo Na-Ri),도근영(Doe Geun-Young),원종민(Won Jong-Min) 한국건축친환경설비학회 2010 한국건축친환경설비학회 학술발표대회 논문집 Vol.2010 No.10

Recently, The world has been occurred to rise oil-cost due to more demand of fossil fuel and because of carbon by use of fossil fuel, Global warming is getting serious. Global warming has caused changes in climate worldwide. To realize low carbon and green city, for effective usage solar energy of new renewable energy need to predict method. In this study, From the past radiation data for Busan of maritime city, we will study predict method of photovoltaic output. solar energy is more than ten thousand in a day earth energy consumption. Solar energy is unlimited and clean energy. Cloud amount is amount of cloud covering the sky. it is expressed step from zero to ten. amount of solar radiation divide into direct delivery radiation, reflected radiation and diffuse radiation. Atmospheric Transmittance of Solar Radiation is strength of wave penetrated atmospheric Boundary Layer.

일사량 가중치를 활용한 평일 전력수요예측 알고리즘

문찬호(Chan-Ho Moon),권보성(Bo-Sung Kwon),배동진(Dong-Jin Bae),송경빈(Kyung-Bin Song) 한국조명·전기설비학회 2020 조명·전기설비학회논문지 Vol.34 No.6

For efficient operation of the electric power system, it is important to increase the accuracy of load forecasting. Recently, small capacity solar photovoltaic(PV) generation in South Korea is the majority of Behind-The-Meter (BTM) generation, which is one of the main factors that change the gross load. Solar radiation is a weather factor that is highly correlated with solar PV generation and closely related to BTM in South Korea. So far, solar radiation is not systematically reflected in the load forecasting algorithm, so the load forecasting error is increasing due to the BTM solar PV generation. Therefore, it is necessary to analyze the impact of the BTM and to study the load forecasting algorithm considering the BTM. As a method to reflect the impact of BTM solar PV generation on the load forecasting, the load sensitivity by cloud amount is calculated. To reflect the characteristics of solar radiation that changes monthly due to earths revolution, the load sensitivity by cloud amount with monthly solar radiation weighting is calculated. The load sensitivity by cloud amount with monthly solar radiation weighting is applied to the weekday load forecasting, and the accuracy is better than the load forecasting result applied only load sensitivity by temperature.