차세대도시·농림융합기상사업단
 
작성일 : 15-07-22 16:06
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인공위성 관측자료를 이용한 에어로솔 탐지 연구 동향
 글쓴이 : 라디아
조회 : 5,605  
   http://nmsc.kma.go.kr/html/homepage/ko/satellite/searchSatelliteImage.… [1950]
   http://www.ssd.noaa.gov/PS/FIRE/GASP/gasp.html [2436]
태양으로부터 방출되어 대기 상부에 도달한 태양복사는 대기 중의 가스와 구름 및 지표면에 의해 반사 및 흡수되고 또한 장파복사의 형태로 방출된다. 해양 에어로솔은 지구대기 에어로솔의 70%를 차지하고 있으며 태양에너지를 산란 또는 흡수함으로써 지구대기복사 에너지평형, 물 순환 및 기후변화에 영향을 미치는 지구대기 시스템의 매우 중요한 요소이다(Charlson etl al., 1987). 이러한 대기 중의 에어로솔이 지구환경에 미치는 영향에 대한 과학적 이해를 향상시키기 위해서는 에어로솔의 특성과 분포에 관한 정량 또는 정성화된 정보가 요구된다. 인공위성을 이용한 원격탐사는 대기 에어로솔을 감시하기 위한 가장 효과적인 방법으로써 높은 시·공간 분해능을 가지기 때문에 에어로솔의 지역적 또는 전지구적인 분포를 파악하는데 용이하다.

기후변화연구에 있어서 인공위성 관측을 이용한 에어로솔 특성 파악의 중요성이 강조되고 있으며(Kafuman et al., 2002), 실제로 지난 반세기 동안 인공위성 관측 자료를 이용한 연구가 미국, 일본, 유럽 등과 같은 인공위성 관련 연구 선도국가에 의해 진행되어 왔다. 국내에서도 최근 천리안 위성 발사를 계기로 인공위성을 이용한 에어로솔 원격탐사에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다(Lee et al., 2009). 정지궤도 위성인 천리안 위성 관측 데이터를 통한 에어로솔 정보 산출이 이미 현업화 되어 있으며 그 활용도에 대한 관심이 증가되고 있는 실정이다.

에어로솔 광학두께 산출알고리즘은 에어로솔로 탐지된 픽셀에 적용이 되며 위성의 밴드별 복사량 자료를 입력자료로 활용하여 복사전달과정을 해석함으로서 광학적 두께를 역산하여 결정된다. 에어로솔 광학적 두께(AOD, Aerosol Optical Depth)는 에어로솔 입자의 양과 관련된 지표이며 에어로솔 입자가 갖는 산란(Scattering), 흡수(Absorption)를 고려하여 계산되며 소산계수(extinction coefficient)를 대기의 전체고도에 대하여 적분한 값으로 대기 중에 존재하는 에어로솔 양의 척도이다.

지상에서 에어로솔의 양에 기반한 시정관측은 오랜 기간동안 항공기와 선박의 운항뿐만 아니라 지상교통에 있어 중요한 안전 요소 가운데 하나이다. 최근에는 미세먼지와 관련된 시정악화가 빈번히 보도되면서 낮은 시정에 대한 관심이 증가하고 있다. 기상청과 공군은 각각 41개와 18개 지점에서 목측 시정 관측을 하며 이들 자료를 실무에 사용한다. 또한 기상청은 전국 182개 지점에서 시정계를 이용하여 시정을 관측하고 있다.

현재까지 많은 지구관측 위성관측 자료를 이용한 에어로솔 광학두께 산출 알고리즘들이 개발되어져 왔다. 천리안 등의 정지궤도 위성의 경우 기상관측 센서자료를 사용하는 단일 가시채널 알고리즘과 해색(Ocean Color) 관측센서로부터 에어로솔 광학적 두께를 결정할 수 있는 알고리즘이 있다. MODIS 위성은 다파장 채널자료를 사용하는 다파장 알고리즘을 사용한다. 이러한 알고리즘들의 기본 원리는 위성이 관측하는 복사량으로부터 에어로솔 이외의 물질들의 기여도를 제거하는 방법을 이용하고 있으며 센서의 특성이나 관측대상 지역에 따라 계수의 적용이나 자료처리 방법의 수정을 통해 산출물의 품질을 개선하고 있다.

Charlson, R.J., Lovelock, J.E., Andreae, M.O., Warren, S.G., (1987) Oceanic phytoplankton, atmospheric sulfur, cloud albedo and climate. Nature 326, 655?661.
Kaufman, Y. J., D. Tanre´, and O. Boucher (2002), A satellite view of aerosols in the climate system, Nature, 419, 215 ? 223.
Lee, K. H., Z. Li, Y. J. Kim, A. Kokhanovsky (2009), Aerosol monitoring from satellite observations: a history of three decades, Atmospheric and Biological Environmental Monitoring, YJ Kim, U. Platt, MB Gu, H Iwahashi (Eds.), Springer, doi:10.1007/978-1-4020-9674-7_2, 13-38.