[강릉원주대 대기환경과학과] 지구물리원격탐사 논문 리뷰

1. MODIS 구름 영상의 표면 특성을
이용한 해무와 하층운의 구별
허기영, 민세윤, 하경자, 김재환
2008. 06. 24
이상호

2.  목차
• 서론
• 자료
• 분석 및 방법
• 결론

3.  서론
• 해무는 바다에서 생성된 시정 1 ㎞ 이하의 안개임.
• 해무는 5~8월에 발생하며 6, 7월에 발생 빈도가 높고 대부분 이류임.
• 해상 사고의 39%로 발생하여 경제적, 인명적 손실을 줄이는데 중요함
• 기존의 연구는 안개, 하층운의 탐지에는 유용하나 구별에는 어려움이 있음.
• 본 연구에서는 안개, 하층운 탐지 및 구별하기 위한 방법을 제시함.
하층운/해무의 생성특성을 이용한 탐지
3.7 ㎛와 11 ㎛의 밝기온도 차, 11 ㎛의 밝기온도을 통해 하층운/해무를 구별 (표준편차 이용).

4.  자료의 특성
 자료
종관관측자료 : 흑산도, 백령도
고층관측자료 : 백령도 (Skew T – Log P)
지상자료 : 안개 O, X 판단
MODIS : MODIS MOD06 운정기압 (1 ㎞), 적외채널 (11 ㎛)
ASTER : 적외채널 (10.95~11.65 ㎛), 가시채널 (0.63~0.69 ㎛)

5.  사례 방법
MODIS MOD06 자료의 운정기압 (Cloud Top Pressure, CTP)을 이용하여
680 hPa 이상인 사례 (약 3000 m)
지상자료 : 시정 1 ㎞ 이하이면서 안개 O (해무)
시정 1 ㎞ 이상이면서 안개 X (하층운)
해무 하층운
ASTER 2004. 06. 09 2006. 03. 06
MODIS
2004. 07. 10 2004. 01. 30
2006. 07. 18 2004. 12. 10

6.  ASTER 를 이용한 안개/하층운 식별
 분석 및 방법
• 안개 고도는 노점편차 3 ℃ 이내에 300 m 이하의 특징 (Wheeler et al. 1993).
• 흑산도 (2004. 07. 08) 제외하고 풍속 3.6 ms-1 이상인 상태에서 해무가 발생하였기 때문에 이류무임.
• 백령도 (2004. 06. 09) 고층기상 관측자료를 통해서 하층에 역전층 (해수의 용승 때문에)

7. • 그림 2. (a, b)는 ASTER 가시영상 (0.63~0.69 ㎛)
• (a) : 해무의 경우, 표면이 매우 균질하고
맑은 지역과 해무의 경계 부분이 연속적으로 변함.
또한, 중심부로 갈수록 점점 두꺼워지는 둥근
롤 구조를 띰.
• (b) : 하층운의 경우, 표면이 매우 거칠고 맑은 지역과
하층운의 경계 부분이 불연속적으로 변함.
해무 (2004. 06. 09) 하층운 (2006. 03. 06)
해무
하층운
맑은 지역
맑은 지역
(a) (b)
해무는 이슬점 하강 또는 수증기 유입, 약한 바람, 비교적 안정한 대기 조건에서 형성되어 운정고도가 매우 균일함.
하층운은 대기가 불안정하여 바람이 강하고 대류가 발생하는 곳에 형성되고 강약이 위치에 따라 변하므로 운정 고도가 불균질함.

8. 해무 (2004. 06. 09) 하층운 (2006. 03. 06)
• 그림 2. (c, d)은 열적외선 (11.3 ㎛)에서 관측한
밝기온도임.
• 그림 3. (a, b)은 안개와 맑은 지역을 식별할 수 있는
밝기온도가 뚜렷하지 않음. 안개과 맑은 지역과의
밝기온도 차가 작다.
• 그림 3. (c, d)은 하층운과 맑은 지역의 밝기온도가 매우
뚜렷하고 경계부분에서 불연속적인 온도변화가 발생함.
해무 (2004. 06. 09) 하층운 (2006. 03. 06)(c) (d)
A A`
B B`
C C`
D D`
맑은 지역
맑은 지역
하층운
하층운

9. 해무 (2004. 06. 09) 하층운 (2006. 03. 06)
• 그림 4. 해무/하층운의 밝기온도 (BTcloud)와 맑은 지역의
밝기온도(BTclear) 차이의 빈도분포.
• (a) : ① 해무 지역, 맑은 지역의 차이는 -2 K 에서 최대값을
보이며, -4~0 K로 범위를 보임.
② 중위도 평균 온도 감률을 적용할 시 약 280 m.
③ 밝기온도 차이에 대한 표준편차 (-1.5 ± 0.7 K)을 통해
안개, 맑은 지역의 고도가 전체적으로 비슷함.
• (b) : ① 하층운, 맑은 지역 차이는 -13 K에서 최대값을 보이며,
-1~15 K 로 매우 넓은 분포를 보임.
② 중위도 평균 온도 감률을 적용할 시 약 1850 m
③ 밝기온도 차이에 대한 표준편차 (-8.8 ± 4.52 K)가
상대적으로 크기 때문에 표면이 불균질하고 구름과
맑은 지역이 공존하고 있음을 알 수 있음.

10.  MODIS를 이용한 안개/하층운 식별
• ASTER 자료는 해무/하층운의 외형적인 특징을 볼 수 있음.
• 그러나, 시간적 분해능이 낮기 때문에, 상시적인 관측이 어려움이 있음.
• 사례 방법은 동일.
• 넓은 지역을 대상으로 하여 맑은 바다보다 밝기온도가 높은 지역이 있었음.
안개 하층운
MODIS
2004. 07. 10 2004. 01. 30
2006. 07. 18 2004. 12. 10

11. 안개 (2004. 07. 10) 안개 (2006. 07. 18)
하층운 (2004. 01. 30) 하층운 (2004. 12. 10)
• 그림 5. 안개/하층운의 밝기온도 (BTcloud)와 맑은 지역의
밝기온도(BTclear) 차이의 빈도분포 (BTcloud
- BTclear).
• 적외 채널 (11 ㎛) 이용.
• (a, b) : ① 안개 지역은 맑은 지역보다 평균 -2~3 K에서
최대값을 보이며, -5~0 K 로 분포함.
② 중위도 대류권 온도 감률을 고려할시에 500 m 보다
낮음.
• (c, d) : ① 하층운은 맑은 지역보다 평균 -10 K 에서 최대값을
보이며 -15~0 K 로 안개 지역보다 매우 넓다.
② 중위도 대류권 온도 감률을 적용할 시 약 1.3 ㎞ 로
안개지역에 비해 큰 값.

12.  밝기온도 차이를 이용한 안개/하층운 구별
• 3.7 ㎛, 11 ㎛ 의 밝기온도 차이 (BTD)는 주/야간에 안개 또는 하층운 탐지에 유용.
• 주간 : 중/상층운를 제거된다면 안개/하층운 탐지 가능.
• 야간 : 지표온도의 영향을 받지 않아서 경계값이 뚜렷하게 나타남.
• BTD 방법 + 안개/하층운 생성 특성을 위한 분포도와 표준편차 경계값  안개/하층운 구별

13. 안개 (2004. 07. 10) 안개 (2006. 07. 18)
하층운 (2004. 01. 30) 하층운 (2004. 12. 10)
• 그림 6. 안개/하층운의 밝기온도 (BTDcloud)와 맑은 지역의
밝기온도(BTDclear) 차이의 빈도분포 (BTDcloud
- BTDclear).
• (a, b) : ① 안개 지역은 맑은 지역보다 평균 -20 K에서
최대값을 보이며, BTD의 범위는 15 K 로 나타남.
• (c, d) : ① 하층운 지역은 최대 빈도가 일정치 않고 BTD의 범위는
30~40 K 로 안개 보다 넓은 범위를 가짐.

14.  결론
• 본 연구에서 해무/하층운 탐지 및 구별 하는 방법을 제시.
• BTD방법과 해무/하층운의 생성 특성을 이용한 분포도, 표준편차 경계값을 통해 구별.
• 해무는 범위가 좁게 분포하는 반면에, 하층운은 넓게 분포함.
• MODIS 위성 자료로부터 해무/하층운을 구별하는 새로운 방법을 제시.

15. 감사합니다