GK-2A/AMI와 융합을 통한 GOCI-II 해색 산출물 정확도 개선 가능성

이경상; 안재현; 박명숙

doi:https://doi.org/10.7780/kjrs.2021.37.5.2.7

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자료유형: 학술저널

저자정보: 이경상 (한국해양과학기술원) 안재현 (한국해양과학기술원) 박명숙 (한국해양과학기술원)

저널정보: 대한원격탐사학회 대한원격탐사학회지 대한원격탐사학회지 제37권 제5호

발행연도: 2021.10

수록면: 1,295 - 1,305 (11page)

DOI: https://doi.org/10.7780/kjrs.2021.37.5.2.7

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연안 및 대양의 효과적인 모니터링을 위해 여러 연구 분야에서 고품질의 위성 기반 해색 산출물들이 요구 있으며 이를 위해서는 정확한 대기 효과의 보정이 필수적이다. 현재Geostationary Ocean Color Image (GOCI)- II 지상시스템에서는 수증기 및 오존 등에 의한 가스 흡광 보정을 수행하기 위해 European Centre for Medium- Range Weather Forecasts (ECMWF) 또는 National Centers for Environmental Prediction (NCEP) 기상장 자료를 사용하고 있다. 이 과정에서 기상장 자료의 낮은 시공간해상도로 인해 오차가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 복사 전달 모델 모의를 통해 개발된GOCI-II의 수증기 흡광 보정 모델 및GeoKompsat (GK)-2A/Advanced Meteorological Imager (AMI)의 가강수량 자료를 이용하여 수증기 흡광 효과를 보정하고 이에 따른 영향력을 분석하였다. 개발된 수증기 흡광 보정 모델 적용 유무에 따른 오차는 수증기의 영향이 적은 620 nm와 680 nm의대기 상한 반사도에서 최대 1.3%와 0.27%로 적은 오차를 보였다. 그러나 수증기 흡광의 경향이 큰 709 nm 채널의 경우 태양 천정각 및 가강수량에 따라 6~15%의 큰 오차를 나타냈다. 레일리 보정 반사도에서는 대기 상한반사도에서 발생한 오차가 크게 증폭되어 태양 천정각에 따라 GOCI-II의 각 밴드(620~865 nm) 별로 1.46~4.98, 7.53~19.53, 0.25~0.64, 14.74~40.5, 8.2~18.56, 5.7~11.9%의 큰 오차를 보이고 있다. 이는 수증기 흡광 보정이 해색 산출물의 정확도와 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다는 것을 의미하며, 향후 시공간 해상도가 높은 GK- 2A/AMI와의 융합을 통해 GOCI-II 해색 산출물의 정확도 향상이 가능함을 시사한다.

Satellite-derived ocean color products are required to effectively monitor clear open ocean and coastal water regions for various research fields. For this purpose, accurate correction of atmospheric effect is essential. Currently, the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI)-II ground segment uses the reanalysis of meteorological fields such as European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) or National Centers for Environmental Prediction (NCEP) to correct gas absorption by water vapor and ozone. In this process, uncertainties may occur due to the low spatiotemporal resolution of the meteorological data. In this study, we develop water vapor absorption correction model for the GK-2 combined GOCI-II atmospheric correction using Advanced Meteorological Imager (AMI) total precipitable water (TPW) information through radiative transfer model simulations. Also, we investigate the impact of the developed model on GOCI products. Overall, the errors with and without water vapor absorption correction in the top-of-atmosphere (TOA) reflectance at 620 nm and 680 nm are only 1.3% and 0.27%, indicating that there is no significant effect by the water vapor absorption model. However, the GK-2A combined water vapor absorption model has the large impacts at the 709 nm channel, as revealing error of 6 to 15% depending on the solar zenith angle and the TPW. We also found more significant impacts of the GK-2 combined water vapor absorption model on Rayleigh-corrected reflectance at all GOCI-II spectral bands. The errors generated from the TOA reflectance is greatly amplified, showing a large error of 1.46~4.98, 7.53~19.53, 0.25~0.64, 14.74~40.5, 8.2~18.56, 5.7~11.9% for from 620 nm to 865 nm, repectively, depending on the SZA. This study emphasizes the water vapor correction model can affect the accuracy and stability of ocean color products, and implies that the accuracy of GOCI-II ocean color products can be improved through fusion with GK-2A/AMI.

#GOCI-II #GK-2A/AMI #ocean color #fusion #water vapor correction

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