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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.
해양 표적을 이용한 대기 상단 가시영역에서의 복사휘도 모의와 위성 센서 검보정에의 활용 가능성 연구
김정근 ( Jung Gun Kim ),손병주 ( Byung Ju Sohn ),정의석 ( Eui Seok Chung ),전형욱 ( Hyoung Wook Chun ),서애숙 ( Ae Sook Suh ),김금란 ( Kum Lan Kim ),오미림 ( Mi Lim Oh ) 大韓遠隔探査學會 2008 大韓遠隔探査學會誌 Vol.24 No.6
위성 센서의 대리 검정은 다양한 표적을 이용하여 모의된 대기 상단의 복사휘도를 이용하여 수행된다. 본 연구에서는 인도양과 태평양상에 있는 다섯 개의 해양 표적을 통해 대기상단 가시영역에서의 복사휘도를 계산하고, 위성 센서 검보정에의 활용 가능성에 대해서 알아보았다. 복사전달모델인 6S를 통해 계산된 대기상단의 복사휘도를 MODIS/Terra와 SeaWiFS 관측 값과 비교하였으며, 모의를 위하여 이들 위성의 기하정보와 복사계의 특징들이 사용되었다. MODIS/Terra의 에어로솔 광학적 두께 (AOT: Aerosol Optical Thickness)와 SeaWiFS의 pigment concentrations, OMI의 오존자료가 모델 입력 값으로 사용되었고 NCEP/NCAR 재분석 자료로부터 바람과 총가강수량에 대한 정보를 얻었다. 전 표적 지역에 대해서 5일 평균한 결과, 2005년 한 해 동안 계산된 복사휘도와 관측된 복사휘도와의 백분율 차이는 약 ±5%의 수준으로 나타났고 이것은 계산된 복사휘도가 위성에서의 관측 값과 잘 일치함을 의미한다. 또한 동일 알고리즘으로 약 ±5%의 오차 수준 이내의 결과를 SeaWiFS를 통해 얻을 수 있었다. 이러한 결과는 위성의 가시채널 검보정이 본 연구의 복사휘도 모의 방법을 통해서 ±5%의 오차범위 안에서 이루어질 수 있음을 보여준다. Vicarious calibration for the satellite sensor relies on simulated TOA (Top-of-Atmosphere) radiances over various targets. In this study, TOA visible radiance was calculated over ocean targets which are located in five different regions over the Indian and Pacific ocean, and its possible use for the satellite sensor calibration was examined. TOA radiances are simulated with the 6S radiative transfer model for the comparison with MODIS/Terra and SeaWiFS measurements. Geometric angles and sensor characteristics of the reference satellites were taken into account for the simulation. AOT (Aerosol Optical Thickness) from MODIS/Terra, pigment concentrations from SeaWiFS, and ozone amount from OMI measurements were used as inputs to the model. Other atmospheric input parameters such as surface wind and total column water vapor were taken from NCEP/NCAR reanalysis data. The 5-day averaged radiances over all targets show that the percent differences between simulated and observed radiances are within about ±5% in year 2005, indicating that the calculated radiances are in good agreement with satellite measurements. It has also been shown that the algorithm can produce the SeaWiFS radiances within about ±5% uncertainty range. It has been suggested that the algorithm can be used as a tool for calibrating the VIS bands within about 5% uncertainty range.