CloudSat을 이용한 운정과 운저 고도 산출 및 위성, 항공, 지상 관측 비교

국문 초록 (Abstract)

공군작전에서 필요한 구름의 연직 정보를 얻는 과정에서 기존의 적외(Infrared) 채널 위성은 운정 고도(Cloud Top Height; CTH)를 가늠하게 해주지만, 센서 특성상 운저 고도(Cloud Base Height; CBH)와 연직 정보는 제공할 수 없었다. 반면에 CloudSat 위성에는 94 GHz의 Cloud Profile Radar(CPR)가 탑재되어 있으며, 이 센서에서 관측된 Radar Reflectivity의 분포는 구름의 연직 정보를 가늠하게 해준다.본 연구에서는 첫 번째 연구로 2010년 8월에서 2011년 4월까지의 한반도 주변의 CloudSat 위성의 CPR과 CALIPSO 위성의 CALIOP에서 산출한 운저 고도(CBH)를 공군에서 운용중인 ceilometer, 기상청에서 운용중인 마이크로파 라디오미터(Microwave Radiometer; MWR), 공군의 METeorological Aviation Report(METAR) 관측 자료와 비교 분석을 수행하였다. 그 결과 위성과 ceilometer의 상관계수는 0.976, 위성과 METAR 상관계수는 0.920, 위성과 마이크로파 라디오미터의 상관계수는 0.683로 분석되었다.또 다른 연구로 CPR의 연직 reflectivity와 조종사 기상보고(Pilot Report; PIREP)의 구름 분포 및 천리안 위성의 운정 고도를 다섯 가지 분류로 사례를 선정하여 비교 분석하였다. CPR과 PIREP의 비교에서 고고도 및 중고도 구름 사례의 경우 두 관측 자료가 전반적으로 유사한 고도를 보였다. 강수를 포함한 저고도 구름 사례의 경우 CPR의 센서 특성으로 인해 강수에 의한 감쇠가 발생하여 CPR이 구름을 잘 탐지하지 못했고, 운저고도에서 큰 오차가 나타났다. 하지만 천리안 위성은 강수 구름의 운정 고도를 명확히 탐지했다. CPR과 천리안 위성의 운정 고도 비교에서는 구름의 두께가 증가할수록 두 관측값의 일치도가 높아졌지만, 구름의 두께가 감소할수록 천리안 위성의 관측 고도가 급격히 낮아지는 경향이 나타났다. CPR과 PIREP의 전체 사례 상관성에서 운저 고도 상관계수는 0.949, 운정 고도의 상관계수는 0.980로 매우 높은 상관성을 보였다. 따라서 향후 항공작전 기상 지원시 CPR reflectivity의 연직 분포가 운고 지원에 유용할 것으로 판단된다. 다만, 저궤도 위성의 특성상 시간해상도가 낮은 단점이 있으며, 이는 지상 기반의 구름 레이더, 마이크로파 라디오미터, ceilometer 등을 통해서 보완될 수 있을 것이다.