국내에서 처음으로 도입한 기상 항공기에 탑재한 G-band 수증기 라디오미터(GVR) 관측으로 산출된 가강수량의 품질 관리 방법을 제안하였다. GVR 빔의 연직 최단 경로 자료만 사용하기 위해 기상 항공기의 자세 정보(pitch와 roll 각도)를 활용하였고, GVR 가강수량이 20 mm 이상의 자료를 제거하는 방법을 품질 관리에 적용하였다. GVR 가강수량 이 20 mm 이상으로 증가할 때, 웜로드(Warm load) 평균 전력과 스카이로드(Sky load) 평균 전력의 차이가 0에 가까이 수렴하는 특성을 확인하였고, 이는 COMS (Communication, Ocean and Meteorological Satellite)의 운형, 운정고도, 운 량자료와 구름통합관측기기(CCP), 강수입자 측정기(PIP)로 측정된 강수 및 구름 입자 크기로 확인한 하층운과 중층운에의한 높은 밝기온도 때문으로 판단된다. 구름 많은 날의 품질 관리 적용 전후의 GVR 가강수량을 LDAPS (Local Data Assimilation and Prediction System) 가강수량과 정량적으로 비교하였는데 RMSD (Root Mean Square Difference)는 2.9 mm에서 1.8 mm로 감소하였고, KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System)와의 RMSD는 5.4 mm에서 4.3 mm로 감소하여 향상된 정확도를 보였다. 또한 품질 관리를 적용한 GVR 가강수량과 드롭존데 가강수량 관측 자료 을 활용하여 COMS 가강수량과도 정량적으로 비교평가함으로써 본 연구에서 제안한 GVR 가강수량의 품질 관리 방법 의 유효성을 확인하였다.

기후변화와 지구환경변화에 중요한 역할을 하고 있는 해수면온도는 인공위성 적외선 센서가 관측하는 피층 수온과 측기들이 관측하는 표층 수온으로 나누어질 수 있다. 국외 여러 기관에서 보급되고 있는 해수면온도 관측 자료들은 각각 서로 다른 깊이의 수온을 나타내고 있어서 해양 피층과 표층 수온 사이의 관계를 이해하는 것은 매우 중요하 다. 본 연구에서는 적외선 라디오미터를 해양조사선에 장착하기 위한 시스템을 설계하고 부착하고 운용하여 국내에서 처음으로 해양 피층 수온을 산출할 수 있는 관측 환경을 구축하였다. 선박 관측 전에 실험실에서 라디오미터 기기의 검보정을 실시하여 보정 계수를 산출하였다. 관측된 해수면에서 방출된 복사에너지와 하늘 복사에너지를 피층 수온으로 산출하는 일련의 과정을 적용하였다. 산출된 피층 해수면온도를 현장 관측 표층 수온자료와 비교하여 표층과 피층 수온 차이를 정량적으로 조사하고자 하였으며, Himawari-8 정지궤도 위성 해수면온도 자료와의 비교를 통해 해양 상층 연직 구조의 특성을 이해하고자 하였다. 2020년 4월 21일부터 5월 6일까지 남해안의 장목항과 동해 남부를 관측한 해양 피층 수온은 전체적으로 표층 수온과 0.76oC 정도의 차이를 보였다. 또한 이 두 수온 차이의 평균제곱근오차는 약 0.6oC 에서 0.9oC까지의 일간변화를 가지고 있었으며, 하루 중 1-3시에 0.83-0.89oC로 가장 크게 나타났으며, 15시에 0.59oC로 최소의 차이를 가지고 있었다. 또한 편차도 0.47-0.75oC의 일간변화를 나타내었다. 해양 피층 관측 수온과 위성 해수면 온도 간 차이는 약 0.74oC의 평균제곱근오차, 0.37oC의 편차를 나타냈다. 본 연구의 분석을 통해 관측 수심에 따른 피 층-표층 수온의 차이를 확인할 수 있었으며, 피층-표층 수온 차의 계절적 변화를 정량적으로 이해하고 또 변동 요인과의 관련성을 연구하기 위하여 연구조사선을 이용한 추가적인 연안 및 대양 관측이 지속적으로 진행되어야 함을 시사한다.

토양수분은 지면환경에서 일어나는 수문 순환을 이해하기 위한 중요한 기상인자일 뿐만 아니라 가뭄, 홍수, 산불 등과 같은 자연재해와 밀접하게 연관되어 있다. 그러나 위성기반 토양수분 자료는 공간해상도가 매우 떨어져서 국지규모 분석에 직접적 으로 적용하기에는 한계가 있다. 이 연구에서는 마이크로파 위성센서로부터 산출된 토양수분 자료가 가지는 공간해상도의 제약을 완화하기 위하여, 다양한 지면 변수와 공간통계법을 활용한 다운스케일링 기법을 도입하였다. 가장 정교한 다운스케일링 기법으로 평가되는 회귀크리깅을 이 연구를 통하여 토양수분 자료에 처음으로 적용하였다. 우리나라의 2013년과 2014년의 4월부터 10월까지 의 일자별 AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) 공간해상도 10km와 25km의 토양수분 자료를 각각 2km와 4km로 다운스케일링한 결과, 고해상도로 다운스케일링된 자료와 저해상도 원자료와의 일관성이 우수하게 유지되어, 다운스케일링 전후의 공간패턴과 자료특성이 잘 보존되는 것을 확인할 수 있었다. 이 연구에서 제시한 다운스케일링 기법은 토양수분뿐만 아니라 여러 기상요소에 적용될 수 있으며, 위성영상이나 모형자료의 공간해상도 한계를 극복하기 위한 방편이 될 수 있을 것으로 기대된다.

가강수량과 구름물량의 시공간적 분포와 특성을 분석하기 위해 청주, 합천, 대관령에서 마이크로웨이브 라디오미터의 관측을 수행하였다. 각 지역에서 관측된 가강수량을 검증하기 위해 고층자료에서 산출된 가강수량과 비교하였으며 그 결과 상관계수가 0.8 이상으로 좋은 상관도를 보인다. 청주, 합천, 대관령 지역의 가강수량의 계절적인 변동과 일변화는 유사하게 나타났으며 일반적으로 1000 LST부터 증가하기 시작하여 1900 LST에 극대 값을 보인다. 반면에 구름물량은 지역적으로 계절적인 차이를 보인다. 이는 평지에 위치한 청주, 소백산맥으로 인한 편서풍 구름 차폐가 발생하기 쉬운 합천, 안개 및 구름이 잦은 대관령(834 m 해발고도) 등 각기 다른 지형 및 지리적 영향에 기인한 것으로 사료된다.

본 연구에서는 충청남도 공주시에 위치한 공주대학교 자연과학대학 옥상에 설치된 분광복사측정기의 일종인 스카이라디오미터(Sky-radiometer)로 측정된 직달 및 산란 일사량을 이용하여 간접적으로 공주지역의 에어로솔의 광학적 특성을 분석하였다. 분석기간은 2004년 1월부터 12월까지이며 에어로솔의 광학적 특성의 분석에 활용된 알고리즘은 Skyrad.pack.3(Nakajima et al., 1996)이다. 주요 분석요소는 에어로슬의 광학두께(AOT), 단일 산란알베도(SSA), 옹스트롬 지수α 및 에어로솔의 크기별 분포이며 분석결과의 질을 높이기 위하여 초기 관측 자료의 품질검사를 수행하였다. 공주지역의 연평균 AOT, α 및 SSA는 각각 0.46, 1.14, 그리고 0.91이며 계절 및 기상현상에 따라 큰 시간변동을 보이고 있다. 크기별 입자분포에서는 미세입자와 조대입자에서 최대치가 나타나는 쌍봉(bi-modal) 형태를 보이고 있으며 황사(Asian dust) 기간인 봄에는 조대입자의 총 부피가 크게 증가하고 여름에는 반대로 미세입자의 부피가 증가하는 계절변동을 보이고 있다. 이러한 현상은 봄철동안에 AOT와 SSA가 각각 크게 증가하고 감소하는 점에서도 확인되고 있다. 또한 공주지역의 에어로솔의 광학적 특성은 계절에 따라서 변화가 크게 나타나고 있으나 풍향의 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타나고 있다.

El Niño is the largest fluctuation in the climate system, and it can lead to effects influencing humans all over the world. An El Niño occurs when sea surface temperatures in the central and eastern tropical Pacific Ocean become substantially higher than average. We investigated the change in sea surface temperature in the Pacific Ocean during the El Niño period of 2015 and 2016 using the advanced very-high-resolution radiometer (AVHRR) of NOAA Satellites. We calculated anomalies of the Pacific equatorial sea surface temperature for the normal period of 1981–2010 to identify the variation of the 2015 El Niño and warm water area. Generally, the warm water in the western tropical Pacific Ocean shifts eastward along the equator toward the coast of South America during an El Niño period. However, we identified an additional warm water region in the Niño 1+2 and Peru coastal area. This indicates that there are other factors that increase the sea surface temperature. In the future, we will study the heat coming from the bottom of the sea to understand the origin of the heat transport of the Pacific Ocean.

In this study, global positioning system (GPS)-derived precipitable water vapor (PWV) and microwave radiometer(MWR)-measured integrated water vapor (IWV) were compared and their characteristics were analyzed. Comparingthose two quantities for two years from August 2009, we found that GPS PWV estimates were larger than MWR IWV. Theaverage differenceover the entire test period was 1.1 mm and the standard deviation was 1.2 mm. When the discrepanciesbetween GPS PWV and MWR IWV were analyzed depending on season, the average difference was 0.7 mm and 1.9mm in the winter and summer months, respectively. Thus, the average difference was about 2.5 times larger in summerthan that in winter. However, MWR IWV measurements in the winter months were over-estimated than those in the summermonths as the water vapor content got larger. The results of the diurnal analysis showed that MWR IWV was underestimatedin the daytime, showing a difference of 0.8 mm. In the early morning hours, MWR IWV has a tendency to beover-estimated, with a difference of 1.3 mm with respect to GPS PWV.