Attenuation Correction and Rainfall Estimation of 9.4 GHz X-band Radar Data

Abstract

기상청에서 운용하는 기상 레이더는 한반도 전역의 강우를 5분마다 감시하며 기상 예보에 필요한 기초 자료로 이용되고 있다. 국내의 S-band 기상 레이더는 효율적인 광범위 강우 감시를 위하여 고지대에 위치하므로 저층 강우 관측에 어려움이 발생한다. 특히 도심과 산악에서 복잡한 건물과 지형으로 인하여 국지 강우 감시에 문제점을 보이고 있어 해결 방안으로 고해상도 X-band 레이더가 자주 활용되고 있다. 본 연구에서는 S-band 레이더의 저층 관측 한계를 보완해 줄 수 있는 9.4 GHz X-band 레이더를 이용하여 강우 추정을 수행하였다. 9.4 GHz X-band 레이더의 강우 추정 순서는 크게 세 단계로 구분하여 강우 관측과 저장, 신호 추출 및 보정, 강우 강도를 산출하였다. 첫 번째 단계로 9.4 GHz X-band 레이더의 관측 자료를 신호 변환기를 이용하여 디지털 자료로 변환 후 단말기에 저장하였다. 두 번째 단계로 저장된 9.4 GHz X-band 레이더의 관측 자료에서 강우 신호의 추출을 위하여 청천 감쇠 보정을 수행하였다. 관측된 자료 중 비강우 사례의 자료를 이용하여 청천 대기의 평균 신호를 산출하고 평균적인 청천 신호를 강우 사례의 값에서 감해주어 강우 신호만을 추출하였다. 추출된 강우 신호는 S-band 레이더의 반사도의 증감 경향을 이용하여 강우 감쇠 보정을 수행하였다. 세 번째 단계로 감쇠 보정된 강우 신호를 강우 강도로 변환하기 위하여 우량계의 자료를 활용하여 강우 강도 변환 계수를 산출하였다. 보정된 X-band 레이더의 강우 신호에 변환 계수를 곱하여 강우 강도를 산출하였다. 추정된 9.4 GHz X-band 레이더의 강우 강도는 주변 우량계와 통계적으로 비교하였다. 우량계를 기준으로 X-band 레이더의 상관 계수가 평균 0.88로 나타났으나, 강우가 비교적 약할 때는 X-band 레이더의 강우 산출 정확도가 떨어지는 것을 확인하였다.