Transcript 기상레이더 소개
기상청 레이더 운영 현황 및 향후계획 2003. 5. 22 기상청 원격탐사과 김병선 목 차 기상청 기상레이더 현황 기상청 레이더 시스템 특성 기상레이더 자료 기상레이더 업무 발전 계획 기상청 기상레이더 현황 1969 : 한국 최초 S밴드 레이더. 관악산. 아날로그. 관측범위 400 km 1988 : 관악산 C밴드 도플러 레이더 교체 1991 : 제주 고산, 부산 구덕산, 동해 당말재 C밴드 레이더 설치 1992 : 군산 오성산 C밴드 레이더 1998 : EEC 레이더 Edge Software 2000 : 백령도 C밴드 레이더 설치 2001 : 진도 S밴드 레이더 인천공항 TDWR C밴드 레이더 2003 : 청송 면봉산(신설 중) – C Band 레이더 2003 : 철원 광덕산(신설 중) – S Band 레이더 2004 : 성산포(계획) 기상레이더 관측망 광덕산 백령도 광덕산 2000. 8 신설 백령도 관악산 군산 2003 신설 중 동해 면봉산 부산 진 도 면봉산 진도 제주 성산포 2003 신설 중 2001. 7 신설 신설 중(2개소) : 면봉산, 광덕산 향후 신설 예정 : 성산포 Type Type C-band S-band 해당사이트 EEC(관악산, 군산, 부산, 제주, 동해) 백령도 인천국제공항 진도 장점 가격이 싸다 강수에 의한 감쇄효과가 적다 상대적으로 정확한 강수량 추정 최대 관측속도가 크다. 출력이 크다 약한 에코 탐지 가능(clear air mode활용가능) 단점 강수에 의한 감쇄현상이 크다 가격이 비싸다 Transmitter Tube Magnetron Transmitter Klystron Transmitter 크기가 작다 크지만 안정된 진동수를 출력시킴. 소형의 송신기를 필요로 하는 항공기•차량에 설치 송신 Pulsed wave form을 조정하기 쉬움 출력 : ∼250KW 출력 : >= 2MW (진도사이트 : ∼750KW) 관악산, 제주, 부산, 동해, 군산 백령도, 인천국제공항, 진도 레이더 관측 스케줄 00분 : 240km 스케줄 / 06분 : 480km 스케줄 • 00분 240km 스케줄 : 고도각 0도, 1도, 2도, 3도, 4도, 5도, 6도, 7 도 볼륨관측 • 06분 480km 스케줄 고도각 0도 (또는 0도, 1도) 넓은 범위에 걸친 개략적인 에코의 분포 기상청 레이더 시스템 특징 레이더 관측 요소 DZ – Reflectivity CZ – Corrected Reflectivity VR – Radial Velocity SW – Spectrum Width Z Volume Azimuth Scan Bin volume N Ray Range Elevation Step Elevation W E S gate size Beam width 관측거리 또는 최대탐지거리 Rangemax(km) = C · PRT / 2 = C / ( PRF · 2 ) C = 3*105 km/s PRT = Pulse Repetition Time(sec) EEC레이더, 백령도 레이더(PRF:250) R max = 3* 105 / (250 * 2 ) = 600 km PRF: 400일 경우 R max = 3* 105 / (400 * 2 ) = 375 km 시선속도 관측범위(Vmax) 계산 Vmax = f · λ/2 = PRF · λ/4 f = PRF(Pulse Repetition Frequency) / 2 λ = Wavelength 예) EEC 및 백령도 레이더 (C-band radar) PRF = 250Hz λ = 5.61cm Vmax = 250 * 5.61*0.01 / 4 = 3.51m/s 큰 시선속도 1). Dual PRF 사용 2). Range Unfolding Option BASE (Base Section) 반사도 영상 < 이용시 참고사항> 가장 낮은 고도의 자료이므로 지상강수로 환산하거나 비교 시에 사용. 에코 전체가 균일한 분포를 갖는 층상형 강수 분석에 유용. 높은 고도의 base가 표출되기도 하므로, CAPPI & PPI 자 료 와 의 비 교 분 석 이 필요함 (상승·발달하는 에코 또는 하강시 증발하는 에코에 유의) PPI (Plan Position Indicator) 영상 기상청 인트라넷 자료 개별 사이트 영상 PPI 0도 영상 - 백령도 영종도(인천국제공항) 군산 무안(연구소 X-band) 진도 관악산 동해 부산 제주 진도 사이트 : WIND 진도 사이트 : 고도별 시계열 바람추정자료 합성영상 - 8Site 합성 (관악산, 부산, 군산, 동해, 부산, 영종도, 진도) - Base Section (인터넷에서 제공되는 자료와 동일 자료) - Column Max - PPI - CAPPI - Echo Moving Vector - ETOP - 480km PPI0도 CMAX(Column Maximum) 반사도 영상 < 이용 시 참고사항> Base 자료와의 비교로 대류운의 발달 정도와 bright band를 판단하는 데 활용. (대류가 활발한 강수에코는 지상으 로 떨어지기까지의 시간 차 또는 증발로 Base와 강도차이가 남.) 여름철 강수 에코 분석에 유용. PPI 반사도 합성자료 < 이용 시 참고사항> 레이더로부터 멀수록 고도가 높아짐 에 유의 하한 고도면 아래에 위치한 에코는 관측되지 않음. 레이더로부터 멀수록 관측오차가 큼 (감쇠, 단위 샘플면적이 커짐) CAPPI 반사도 영상 < 이용시 참고사항> CAPPI는 같은 고도면을 표출하여 에코의 수평적인 해석이 용이함. 준CAPPI 가까운 지점: 높은 고도각 값 먼 지점 : 낮은 고도각 레이더 자료관리 기상청 보유 영상자료 • 구 레이더합성 : 1992/07/04-1998/03/04(자료간격 : 30분, 비정규적) • EDGE합성 : 1998/05/02-2001/03/31(자료간격 : 30분 10분) • 6개 사이트합성 : 2001/04/01-현재 • 10분 간격자료 : 1999/01/30-현재 • CMAX : 2001/06/20-현재 • 각 사이트 영상 : 2001/08/24-현재 • 8개 사이트 합성영상 : 2002/03/29-현재 기상청 보유 UF자료 • 1998년 6월 이후 UF자료 보유(사이트마다 조금씩 다름) • 현(2003년) 상태 기상청에서는 각 사이트의 240km UF자료만을 백업하고 있으며, 사이트의 볼륨자료는 각 사이트에서 백업하고 있음. 자료는 약 2개월을 단위로 4mm Tape으로 백업하고 있음. 기상레이더 업무 발전계획 레이더 관측망 신설 계획 EEC 기상 레이더 교체 및 활용 레이더 관측자료 품질향상 단시간 강수량 예상을 위한 레이더-AWS 자료 합 성 레이더 자료의 최적 합성시스템 개발 레이더 관측망 신설계획 면봉산 레이더 관측소(신설) - 청사 신축 및 진입로 포장공사 : 2003년 10월 종료예정 - 중국 MESTAR 레이더 도입 및 설치 : 2003년 10월 – 11월 - 관측소 직제 신설 : 2003년 10월, 5명(기관장 5급) 광덕산 레이더 관측소(신설) - 화천 사창리 관사신축 공사 : 2003년 9월 종료예정 - 독일 GEMATRONIK 레이더 도입 및 설치 : 2003년 10월 –11월 - 관측소 직제 신설 : 2003년 10월, 5명(기관장 5급) 성산포(제주동부) 레이더 관측소 신설계획 - 지미봉(해발 165m)을 제 1 후보지로 검토 • 오름을 대상으로 현지답사 실시 -2004년 부지 매입 및 설계, 2005년 신설 및 장비도입 • S 밴드 레이더 설치예정 - 높이 30m 내외의 관측탑 설치로 장애물 최소화 예정 - 2005년도 소요정원으로 직제신청 예정 EEC 기상레이더 교체 및 활용 레이더 교체 사업 2004년도 - 관악산, 구덕산, 고산을 교체대상으로 예산 요구 중 - S 밴드 교체를 위한 시설안전도 검사예정(2003년) -시설물 보완 및 레이더 설치운영 • 관측 공백기간을 최소화하는 어려움이 있음 - 관악산, 구덕산은 레이더 운영요원 각 7명씩 확보 계획 2005년도 - 오성산 교체 및 속초 이전신설 추진 예정 - S 밴드 교체를 위한 시설안전도 검사 예정(2004년) - 시설물 신축 및 보안, 레이더 설치 운영 - 오성산과 속초 운영요원 7명, 4명 각각 확보 계획 기존 레이더 활용 - 일부는 관련부품 재활용을 위해 분해 - 연구기자재 및 교육용으로 활용하는 방안 강구 레이더 관측자료 품질향상 사업목표 악기상 예보 객관화를 위한 기상레이더 자료질 제고 기상청레이더 자료 QC항목 - 지형에코(Ground Clutter) 제거 파랑에코(Sea Clutter) 제거 Dot(또는 Speckle) 에코 제거 이상전파에 의한 에코(AP) 제거 탐지거리 접힘(Range Unambiguity) 제거 탐지속도 접힘 제거(Velocity aliasing) Sun Strobe 제거 1차년도(2003년) - 기상청 레이더 시스템에 적용 가능한 알고리즘 조사 - 기상청 시스템에 이식가능 여부성 조사 2차년도(2004년) - 알고리즘 이식 3차년도(2005년) - 알고리즘 이식 및 각 알고리즘의 performance 검증 단시간 강수량 예측을 위한 레이더AWS자료합성 목표 : 2004년 현업시험적용 및 검증 2005년 – 2006년 내에 실용화단계로 개선 레이더 교체 및 신설사업에 따른 관측환경개선과 FSL을 통 한 관측자료 품질개선 사업과 연계 원격탐사과 모델 입력자료로 양질의 레이더 자료 제공 - 레이더 에코 강도 합성 자료 - 에코 탑 합성자료 - Radar-AWS 보정 강수량 추진 중 원격탐사 연구실 단시간 강수량 예측 모델 개선 레이더 – AWS합성 개념 AWS 지점에서는 AWS의 강수량을 참값으로, 나머지 지역에 대해서는 가중치를 두어 레이더에서 추정한 강수량을 AWS의 값으로 보정한다 분석 강수량 강 수 량 × 보정계수 레이더 추정치 AWS 강우량 레이더 자료의 최적합성 시스템 개발 레이더 자료의 합성 합성영상의 활용강화 및 최적화 - 반사도 자료와 바람자료(wind vector)의 중첩 : 강수시스 템 이동 파악 용이 - 합성 시 중복영역에 대한 산출 알고리즘 개선 - 합성시간 및 통신속도 각 사이트 자료수신 순으로 독립적으로 합성 • 범용언어(C, C++, Java 등)로 합성 알고리즘 개발 - 독립된 합성영상 시스템 도입 • 개선된 합성 영상 실시간 표출 용역추진사업 : 년차별 사업내용 고품질의 합성영상 표출 (FSL사업과 관련) 최적의 레이더 합성시스템 구축 2004년도 (합성 알고리즘 개발 및 시스템 최적화) 합성 보정 시스템 구축 2005년도 합성 응용 시스템 구축 2006년도 기대 효과 레이더자료의 합성 최적화 - 레이더 자료 합성시간 단축 - 강수시스템의 이동파악 용이 - 최적 보정자료를 지원함으로써 예보정확도 향상에 기여 레이더자료의 정량적 활용 - 악기상 시 강수시스템의 정밀한 분석 가능 - 보정된 강수강도 및 바람자료 산출 가능 - 고품질의 정확한 강수 자료제공