현업용 S-밴드 이중편파레이더를 이용한 격자 기반 밝은띠 영역 탐지
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2021
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Korean
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79-79(1쪽)
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밝은띠는 레이더 빔이 융해층을 통과하여 강설 입자가 강우 입자로 변함으로 인해 반사도(ZH)가 과대관측되는 현상이다. 이중편파레이더 기반의 밝은띠 영역 탐지는 강수 추정 정확도 개선과 더불어, 빙결 고도에 대한 정보를 제공하여 수치 모델 성능개선을 위한 자료로 활용이 가능하다. 밝은띠를 탐지하기 위해 ZH 연직 프로파일을 이용한 연구는 밝은띠를 수평적으로 균일한 형태로 가정하기 때문에, 밝은띠가 레이더를 중심으로 동심원의 형태로 나타나지 않거나 겨울철 지상 근처에서 부분적으로 관측되는 밝은띠를 탐지하는 데 한계가 있다. 또한 저고도각에서는 기상에코와 비기상에코(지형 등)가 혼재되어 모든 고도각에서 밝은띠를 탐지하는 데 어려움이 있다. 본 연구에서는 높은 고도각 자료의 밝은띠 특성 분석을 통해 Plan Position Indicator (PPI) 영상에서 퍼지로직 기법을 활용하여 밝은띠 영역 탐지기술을 개발하였다.
퍼지로직 기반 밝은띠 탐지 기술은 1) 퍼지분류기 생성과 2) 퍼지분류기를 이용한 밝은띠 판별로 나뉜다. 퍼지분류기 생성을 위한 밝은띠 특성 분석에는 밝은띠 특성이 잘 나타나는 고도각 7° 자료의준-연직분포(Quasi-Vertical Profile, QVP)를 이용하였다. 반사도 QVP를 이용하여 좌표계회전을 통해 밝은띠의 하단부와 상단부를 결정하였고, 이를 바탕으로 밝은띠와 비밝은띠 영역을 구분한 후 특성변수로 이중편파변수와 시선방향 질감을 추출하였다. 밝은띠 특성변수별 소속함수(membership function, MF)는 특성변수의 정규화된 빈도로부터 산출하였고, 각 특성변수에 대한 가중치는 밝은띠와 비 밝은 띠 소속함수의 중첩 영역 면적으로 결정하였다. 고도각별 격자기반 밝은띠 판별을 위하여, 각 격자별로 특성변수의 소속값과 가중치의 총 소속값을 산출하고 문턱값을 기준으로 밝은띠를 탐지하였다. 또한, 점 에코 형태의 탐지 결과와 비기상에코 등에 의한 밝은띠 오탐지를 해결하기 위해 중간값 필터를 이용한 평활화와 섹터기반 총 소속값/온도 평균 프로파일을 이용한 필터링을 수행하였다. 탐지된 밝은띠 고도를 레이더 관측 영역 내에서의 라디오존데로 관측한 빙결 고도와 비교하였다. 아울러 다양한 강수 시스템(층운형 강수, 겨울철 강수, 태풍 등)에 격자 기반 밝은띠 영역 탐지 기술을 적용하여 결과를 분석하였다.
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