차세대도시·농림융합기상사업단
 
작성일 : 15-08-19 14:16
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도시지역의 고해상도 레이더 강수추정 연구 현황
 글쓴이 : 윤성심
조회 : 5,829  
   http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002216941500390X [2032]

도시돌발홍수는 가장 빈번히 발생하고 있는 위험기상현상 중에 하나이다. 특히, 도시지역의 강우는 지역적편차가 크고, 발생 지역이 협소하여, 지상강우계 기반의강우 측정만으로는 도시지역의 강우특성을 적절하게 재현할 없다. 따라서, 시공간해상도 측면에서 고해상도의 정확한강우정보는 도시지역의 방재 활동을 위해 필요하다. 사업단에서도 고해상도 강우정보를 생산하기위해 고밀도 지상강우관측망과 기상청의 레이더 자료를이용하고 있으며, 이에 레이더 정보를 활용하여 도시지역의 고해상도강수추정에 사용하고 있는 미국의 연구(Dallas-Fort Worth urban remote sensing network) 소개하고자 한다.

Dallas-Fort Worth 미국 내에서 가장 내륙에 위치한 대도시 중의 하나로써, 도시돌발홍수, 강풍, 토네이도, 해일 등과 같이 광범위한 자연재해를 경험하고 있는 지역이다. 따라서 지역에서 급변하는 기상상태를 성공적으로 탐지하는것이 위기관리와 대응을 위해 필요하다. 이를 위해 2012CASA(Collaborative Adaptive Sensing of the Atmosphere) NCTCOG(North Central Texas Council of Governments) DWF 도시 시험 관측망을 구축하는 5 과제를 착수하였다. 해당 시험지역의 개발 주요 목표는 다음과 같다.

- 위험기상감지 완화를 위한 현재 대기 상태의 고해상도의2, 3차원 지도 개발

- 이중편파 X밴드 레이더의 고밀도 관측망의 가치 입증 상이한 관측시스템의 최적조합의 평가

- 공공안전과 경제적 이익을 위한 영향 기반, 지역사회 규모의 실시간예경보 체계 개발

- 지속적인 관측시스템 학제간 기상 시스템 연구의 진행을 위해 새로운 관측기술을 소개하는 연방/지방/민간 파트너쉽 개발

또한 연구 주제는 다음을 포함하고있다.

- 정량적 강수추정(QPE) 예측(QPF)

- 도시홍수와 수문모델링

- 대기수상체 분류

- 3차원 다중도플러 바람장

해당지역의 도시 원격탐사 관측망은 고해상도 X 밴드 이중편파 레이더(250m, 1 단위) 미기상청 S밴드NEXRAD 시스템(1km, 5~10 단위)으로 구성되어 있다. 관측망의 강우추정자료는 레이더 주파수별특정 레이더 강우 추정 알고리즘을 적용하여 산정되고, 레이더 시스템별 상이한 시공간해상도를 조정하는 결합기법을적용되어 생산된다. 레이더 강우 추정 알고리즘은 수평반사도, 이중편파 변수(차등반사도, 비차등위상변이, 교차상관계수) 강우와의 관계식을 강우 형태에 따라 달리 적용하다최종적으로 생산되는 강수추정자료는 1 간격의 250m 해상도 자료가 생성된다.

4개의 각기 다른 양상의 호우 사상에 대해 레이더 강우 추정 결과(DFW CASA X-band network QPE, DFW S-band NEXRAD QPE, DFW merged QPE, NWS/OHA, and NWS/DAA) 정확도를 평가한 결과, X 밴드 이중편파 레이더와 S밴드NEXRAD 시스템을 결합한 결과 정확도가 가장 우수하였다. 이와 같이 생산되는 레이더 강우는 도시돌발홍수와같은 위기상황 관리 예경보 업무에 활용할 계획에 있다.

 국내의 경우도 기상청뿐만아니라 국토교통부, 공군 등에서 다수의 레이더 설치·운영 중이므로, 정확도가 향상된 고해상도레이더 강우 정보를 생산하기 위해서 상이한특성을 갖는 레이더들의 최적조합을 통해서 활용할 있도록 연구가 필요하다.