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국지예보모델과 위성영상을 이용한 극상림 플럭스 관측의 공간연속면 확장 및 우리나라 산림의 일일 탄소흡수능 격자자료 산출
김근아 ( Gunah Kim ),조재일 ( Jaeil Cho ),강민석 ( Minseok Kang ),이보라 ( Bora Lee ),김은숙 ( Eun-sook Kim ),최철웅 ( Chuluong Choi ),이한림 ( Hanlim Lee ),이태윤 ( Taeyun Lee ),이양원 ( Yangwon Lee ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.6
최근 지구온난화에 따른 기후변화 문제의 심각성이 커지면서 국가 온실가스 배출량을 상쇄시킬 수 있는 산림의 탄소흡수에 대한 중요성이 높아지고 있으며, 기후변화협약에 따라 국가의 산림 탄소흡수량을 국지적인 수준에서 과학적이고 정밀하게 산출할 것이 요구되고 있다. 본 연구에서는 위성영상과 일기상 자료를 함께 활용함으로써 산림 광합성의 민감한 일변화를 반영하고, 안정된 산림으로서 대표성을 가지는 광릉숲(Gwangneung Forest) 극상림(climax forest)의 플럭스관측 자료를 참조하여 GPP(gross primary production) 재현 모델을 수립하고, 수종 및 임령에 따른 탄소흡수량 조견표를 적용하여, 우리나라의 국지지역에 최적화된 Tier 2.5 수준의 일일 탄소흡수능 격자자료를 산출하였다. 2013년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지 1,095일간의 실험에서, 일일 기준탄소흡수능(reference amount of CO<sub>2</sub> absorption, RACA) 산출 모델은 상관계수 0.948의 높은 정확도를 나타냈으므로, 향후 Tier 3 수준의 일일 실제탄소흡수능(actual amount of CO<sub>2</sub> absorption, AACA)을 정확히 산출하기 위해서는 장기간의 상세산림조사 자료와의 결합이 필요할 것이다. As recent global warming and climate changes become more serious, the importance of CO<sub>2</sub> absorption by forests is increasing to cope with the greenhouse gas issues. According to the UN Framework Convention on Climate Change, it is required to calculate national CO<sub>2</sub> absorptions at the local level in a more scientific and rigorous manner. This paper presents the gridded expansion of forest flux observations and mapping of daily CO<sub>2</sub> absorption by the forests in Korea using numerical weather prediction data and satellite images. To consider the sensitive daily changes of plant photosynthesis, we built a machine learning model to retrieve the daily RACA (reference amount of CO<sub>2</sub> absorption) by referring to the climax forest in Gwangneung and adopted the NIFoS (National Institute of Forest Science) lookup table for the CO<sub>2</sub> absorption by forest type and age to produce the daily AACA (actual amount of CO<sub>2</sub> absorption) raster data with the spatial variation of the forests in Korea. In the experiment for the 1,095 days between Jan 1, 2013 and Dec 31, 2015, our RACA retrieval model showed high accuracy with a correlation coefficient of 0.948. To achieve the tier 3 daily statistics for AACA, long-term and detailed forest surveying should be combined with the model in the future.
태양 직달광 관측 자료로부터 포름알데히드 연직 농도 산출 시 흡수단면적이 미치는 영향 연구
박경,박정현,이한림,Gyeong Park,Jeonghyeon Park,Hanlim Lee 대한원격탐사학회 2023 大韓遠隔探査學會誌 Vol.39 No.5
In this study, we investigated the effects of the spectral fitting window and absorption cross-section on the retrieval of the formaldehyde (HCHO) slant column density (SCD) from the direct-sun measurement of pandora spectrometer system using differential optical absorption spectroscopy (DOAS). Pandora Level 1 data observed at Yonsei University in Seoul from October 12 to 31, 2022 were used. The HCHO column density was retrieved under eight ranges including the spectral fitting window used in the Second Cabauw Intercomparison campaign for Nitrogen Dioxide measuring Instruments (CINDI-2) and seven types of absorption cross-section composition. The spectral fitting window was selected from 336.5 to 359.0 nm with minimum residual and HCHO SCD error. When the nitrogen dioxide (NO2) absorption cross-section at 220 K was added to the cross-section composition used in the CINDI-2 campaign among seven types, the residual and HCHO SCD error were the smallest and the HCHO column density wasstably retrieved. The average HCHO SCD with the highest retrieval accuracy and the values retrieved under other conditions differed from a minimum of 4% to a maximum of 40%.
UV-VIS 초분광 위성센서 모의복사휘도를 활용한 다양한 관측환경에서의 에어로솔 유효고도에 대한 O4 대기질량인자 민감도 조사
최원이 ( Wonei Choi ),이한림 ( Hanlim Lee ),최철웅 ( Chuluong Choi ),이양원 ( Yangwon Lee ),노영민 ( Youngmin Noh ) 대한원격탐사학회 2020 大韓遠隔探査學會誌 Vol.36 No.2
본 연구에서는 복사전달모델을 사용하여 다양한 변수환경(파장 (340 nm, 477 nm), 에어로솔 종류(스모크, 황사, 황산염), AOD (aerosol optical depth), 지표면 반사도, 관측기하)에 따라 에어로솔 유효 고도(aerosol peak height; APH)에 대한 O<sub>4</sub> 대기질량인자(air mass factor; AMF)의 민감도를 조사하였다. 전반적으로, 477 nm의 O<sub>4</sub> AMF 가 340 nm 보다 APH에 대한 민감도가 크고 안정적으로 산출 가능한 것으로 확인하였다. AOD가 높을 때 APH에 대한 O<sub>4</sub> AMF의 민감도가 커지는 것을 확인하였다. 477 nm에서는 340 nm 보다 지표면 반사도의 영향이 큰 것으로 나타났다. 태양천정각 증가에 따라 340 nm에서의 O<sub>4</sub> AMF가 감소하는 추세를 발견하였으며, 이러한 경향은 태양천정각 40°인 환경에서 높은 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 장벽효과로 인해 O<sub>4</sub> 흡수가 발생하는 광경로 길이가 줄어들기 때문인 것으로 사료된다. 477 nm에서는 태양천정각이 증가함에 따라 Rayleigh 및 Mie 산란에 의한 다중산란이 일부 발생하여 O<sub>4</sub> AMF가 비선형함수 형태로 증가하는 경향을 보였다. 마지막으로, AOD의 불확실성이 APH 산출오차에 미치는 영향을 조사하였다. 황산염 타입에 대한 APH 산출 시, AOD의 불확실성으로 인한APH 산출오차가 다른 에어로솔 타입보다 크게 나타났으며, 황사의 경우 AOD 불확실성에 대한 APH 산출오차에 대한 영향이 미미하게 나타났다. 이러한 결과는 각 에어로솔 타입의 흡수 산란 특성이 다양하기 때문에, 에어로솔 타입이 APH 산출 오차에 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. In this present study, the sensitivity of O<sub>4</sub> Air Mass Factor (AMF) to Aerosol Peak Height (APH) has been investigated using radiative transfer model according to various parameters (wavelength (340 nm and 477 nm), aerosol type (smoke, dust, sulfate), aerosol optical depth (AOD), surface reflectance, solar zenith angle, and viewing zenith angle). In general, it was found that O<sub>4</sub> AMF at 477 nm is more sensitive to APH than that at 340 nm and is stably retrieved with low spectral fitting error in Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) analysis. In high AOD condition, sensitivity of O<sub>4</sub> AMF on APH tends to increase. O<sub>4</sub> AMF at 340 nm decreased with increasing solar zenith angle. This dependency is thought to be induced by the decrease in length of the light path where O4 absorption occurs due to the shielding effect caused by Rayleigh and Mie scattering at high solar zenith angles above 40°. At 477 nm, as the solar zenith angle increased, multiple scattering caused by Rayleigh and Mie scattering partly leads to the increase of O<sub>4</sub> AMF in nonlinear function. Based on synthetic radiance, APHs have been retrieved using O<sub>4</sub> AMF. Additionally, the effect of AOD uncertainty on APH retrieval error has been investigated. Among three aerosol types, APH retrieval for sulfate type is found to have the largest APH retrieval error due to uncertainty of AOD. In the case of dust aerosol, it was found that the influence of AOD uncertainty is negligible. It indicates that aerosol types affect APH retrieval error since absorption scattering characteristics of each aerosol type are various.