KR101894406B1 - Linear Atmospheric Transmission Model Calculation Method - Google Patents

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KR101894406B1
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김부요
이규태
조일성
이상호
정현석
임세훈
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강릉원주대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for calculating a linear atmospheric transmission model to calculate a horizontal atmospheric transmission. An objective of the present invention is to provide a method for calculating a linear atmospheric transmission model to calculate a horizontal atmospheric transmission, capable of accurately and exactly calculating the horizontal atmospheric transmission through a series of line-by-line calculations using data of a high resolution transmission molecular absorption database (HTRAN), such as absorption line strength, absorption line half width, and absorption coefficient, to be efficiently used not only for the study on a detailed atmospheric transmission for each wave but also for verifying and correcting a device of employing an average atmospheric transmission of mid and far infrared rays. Accordingly, in order to accomplish the above object, the present invention includes a model initial condition setting step, an absorption gas unit conversion step, a molecular absorption data input step, a gas absorption coefficient correction step, and a horizontal atmosphere transmission calculating step.

Description

수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법{Linear Atmospheric Transmission Model Calculation Method}{Linear Atmospheric Transmission Model Calculation Method for Calculation of Horizontal Air Transmittance}

본 발명은 대기투과도 모델 산출방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN : High Resolution Transmission molecular absorption database; Rothman et al., 2013)를 기초로 하는 상세 파수별 흡수기체 정보, 예컨대, 흡수선 강도, 흡수선 반폭치, 흡수계수 등을 이용한 선형(Line-by-line)계산을 통해 보다 정밀하고 정확한 수평 대기투과도를 계산토록 하여, 파수 별 상세 대기투과도의 연구, 또는 중적외선과 원적외선 영역의 평균 대기투과도를 사용하는 장치의 검정 및 보정에 활용할 수 있도록 한 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of calculating an atmospheric permeability model, and more particularly, to a method for calculating an atmospheric permeability model, and more particularly, to a method for calculating an atmospheric permeability model, Line-by-line calculation using absorption line strength, absorption line width, absorption coefficient, etc., to calculate more precise and accurate horizontal atmospheric transmittance, and to study the detailed atmospheric transmittance of each wave number, The present invention relates to a method of calculating a linear atmospheric permeability model for calculating a horizontal atmospheric permeability that can be utilized for calibration and calibration of an apparatus using an average atmospheric permeability.

대기투과도(율)라 함은, 태양복사에너지가 지구의 대기를 지나가는 동안 일부분이 흡수 또는 반사되어 약해진 정도를 나타내는 것으로, 연직선 위에 태양이 있다고 가정할 때 지평면 위의 일사량을 태양상수로 나눈 값을 말한다.Atmospheric permeability (rate) refers to the degree to which solar radiation is absorbed or reflected and partially attenuated during the passage of the earth's atmosphere, assuming that the sun is above the vertical line and dividing the solar radiation above the horizon by the solar constant .

이러한, 대기투과도에 있어, 특히, 수평 대기투과도는, 열 혹은 빛 등에 의한 에너지가 물체에 입사하는 에너지량과 투과되는 에너지량의 비율을 의미한다. 실제 대기에서의 대기투과도는 흡수 기체 (H2O, CO2, O3 등), 습도, 구름, 강수, 에어로졸 등과 지표 특성, 예컨대, 지표면의 기온 및 지표면 반사(알베도), 그리고 지표면 방출률 등에 따라 변화되며, 투과되는 광학 경로에 따라서도 다른 특징을 보인다. In the atmospheric permeability, in particular, the horizontal atmospheric permeability refers to the ratio of the amount of energy that the energy caused by heat or light enters into the object and the amount of energy that is transmitted. Actual atmospheric permeability depends on the absorbed gas (H 2 O, CO 2 , O 3 ), humidity, clouds, precipitation, aerosols, etc. and surface characteristics such as surface temperature and ground surface reflections (albedo) And also shows different characteristics depending on the transmitted optical path.

즉, 연직 방향과 수평 방향에 따라 차이를 보일 수 있다. 이는 흡수 기체 혹은 구름에 밀접한 관계로 연직으로 고도가 높아질수록 흡수 기체양이 작아지고 구름이 존재할 경우 대기투과도는 급격히 감소된다. 이와 같은, 대기투과도는 인공위성에 도달하는 신호 및 복사 특성을 분석하여 복사량과 구름 정보 및 지표면 특성 등을 파악하는데 유용하다. 그리고 정량화된 대기투과도를 이용하여 원격탐사에서 사용되는 태양 복사계의 보정에 활용되며, 신재생 에너지로 이용되는 지표면 도달 일사량의 시, 공간 및 복사 수지 분석에도 이용된다. That is, there may be a difference depending on the vertical direction and the horizontal direction. This is closely related to the absorbed gas or cloud, and as the altitude increases vertically, the amount of absorbed gas becomes smaller. In the presence of clouds, the atmospheric permeability decreases sharply. Such atmospheric permeability is useful for analyzing the signal and radiation characteristics reaching the satellite and grasping the radiation amount, the cloud information, and the surface characteristics. It is also used to calibrate the solar radiation system used in remote sensing using quantified atmospheric permeability. It is also used to analyze the time, space and radiation balance of the solar irradiance used as renewable energy.

특히, 수평 대기투과도는 적외선 센서로부터 물체의 온도를 측정할 때 아주 중요한 변수로 이용된다. 예컨대, 물체의 온도를 측정할 때 물체에서 방출되는 적외선 신호가 관측 장비(센서)까지 도달하면서 대기에 의한 흡수로 감쇄되기 때문에 정밀한 수평 대기투과도로 보정을 해주어야 한다. 따라서, 이러한 보정이 원활히 이루어지지 못하여 수평 대기투과도의 정확도가 낮아질 경우 측정된 물체의 온도는 실제 온도와 큰 차이가 나타날 수 있는 문제점이 있다.In particular, the horizontal air permeability is a very important parameter when measuring the temperature of an object from an infrared sensor. For example, when measuring the temperature of an object, the infrared signal emitted from the object reaches the observation device (sensor) and is attenuated by absorption by the atmosphere. Therefore, if such correction is not smoothly performed and the accuracy of the horizontal air permeability is lowered, there is a problem that the temperature of the measured object may be significantly different from the actual temperature.

한편, 상기 적외선 센서는 군사, 의료, 산업, 기상 예측, 범죄예방, 소방안전 등 다양한 분야에서 활용된다. 이러한, 다양한 활용분야에 있어, 먼저, 군사적사용의 일예로는 적외선 신호를 통해 함대함 탐지를 주목적으로 적 함정을 탐지하기 위한 신호 분석의 방안으로 수평 대기투과도가 활용되고 있고, 무인기 및 감시 시스템 성능에도 큰 영향을 미친다. Meanwhile, the infrared sensor is utilized in various fields such as military, medical, industrial, weather prediction, crime prevention, and fire safety. In such a variety of applications, first of all, as an example of military use, horizontal air permeability is used as a signal analysis method to detect enemy traps for the main purpose of detection of airborne infiltration through infrared signals, and the performance of UAV and surveillance system It has a big influence.

또한, 산업과 기상 예측을 위한 방안의 일예로는 수평 대기투과도 정보를 이용하여 활주로의 가시거리를 측정하며, 의료 산업에서는 체열 진단을 통한 질병의 진단에 활용되고 적외 카메라 신호를 통해 범죄 예방과 소방안전 등에 활용되고 있다. An example of a method for industrial and weather forecasting is to measure the visibility of the runway using horizontal atmospheric permeability information. In the medical industry, it is used to diagnose diseases by diagnosing the body temperature, Safety and so on.

이와 같이, 수평 대기투과도는 생명 및 환경 등에 영향을 미치는 중요한 지표변수로써, 원격탐사를 이용한 수평 대기투과도의 계산과정은 태양 에너지의 잠재량을 평가할 수 있으므로 매우 중요하다 할 수 있다. As such, the horizontal atmospheric permeability is an important indicator variable affecting life and environment. Therefore, the calculation of horizontal atmospheric permeability using remote sensing can be very important because it can evaluate the potential of solar energy.

대한민국 특허등록 제1404430호Korean Patent Registration No. 1404430 대한민국 특허등록 제1479702호Korea Patent No. 1479702

따라서, 본 발명은 보다 정밀하고 정확한 수평 대기투과도 계산을 수행할 수 있도록 하기 위해 창안된 것으로;Accordingly, the present invention is designed to enable more accurate and accurate horizontal air permeability calculation to be performed;

본 발명의 목적은, 흡수선 강도, 흡수선 반폭치, 흡수계수 등, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료를 이용한 일련의 선형(Line-by-line) 계산을 통해 보다 정밀하고 정확한 수평 대기투과도를 계산할 수 있게 함으로써, 파수 별 상세 대기투과도의 연구는 물론, 중적외선 및 원적외선 영역의 평균 대기투과도를 사용하는 장치의 검정 및 보정에 또한, 효율적으로 활용할 수 있도록 한 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a method for calculating more precise and accurate horizontal air permeability through a series of line-by-line calculations using high resolution molecular absorption database (HITRAN) data such as absorption line strength, absorption line half width, It is possible to calculate the linear atmospheric permeability model for the calculation of the horizontal atmospheric permeability so that it can be effectively used for the calibration and correction of the apparatus using the mean air permeability in the middle infrared and far infrared region as well as for the study of the detailed atmospheric permeability by the wavenumber Method.

또한, 본 발명의 목적은, 수평거리와 흡수 기체를 설정하고, 출력 파수(혹은 파장) 범위와 간격을 입력하여 수평 대기투과도를 계산할 수 있도록 하되, 그 계산과정에 있어 흡수기체 계수가 기온과 기압에 따라 달라질 수 있음을 감안하여, 기온과 기압에 따른 보정을 수행토록 하고, 지표 부근에서의 흡수선 확장인 로렌츠 확장을 적용하여 정확한 흡수 계수를 계산할 수 있게 함으로써, 보다 정밀하고 신뢰성 있는 수평 대기투과도를 산출할 수 있도록 한 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법을 제공함에 있다.It is another object of the present invention to provide a method of calculating a horizontal atmospheric permeability by setting a horizontal distance and an absorption gas and inputting a range and an interval of an output wave number (or wavelength) It is possible to calculate the correct absorption coefficient by applying the Lorentz expansion which is the expansion of the absorption line near the surface and to obtain more precise and reliable horizontal atmospheric transmittance And a method for calculating a linear atmospheric permeability model for calculating a horizontal atmospheric permeability.

따라서, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법의 구체적 수단으로는;In order to accomplish the above object, there is provided a method for calculating a linear atmospheric permeability model for calculating a horizontal atmospheric permeability according to the present invention,

흡수기체를 선택하고, 선택된 기체의 농도, 파수영역, 설정간격, 수평거리, 그리고, 지표면 기온과 기압을 입력하는 모델 초기조건 설정단계와, 입력된 기체의 단위(ppmv)를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하여 입력하는 흡수기체 단위변환단계와, 초기조건 모델에, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 저장된 자료 중 파수에 따른 기체별 흡수계수와, 흡수선 강도, 흡수선의 반폭치 (half-width) 정보를 입력하는 분자흡수 데이터입력단계와, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료에 의해 상기 모델 초기조건 설정단계에서 입력된 기온과 기압 정보를 로렌츠 확장적용에 의해 흡수선 강도로 보정 계산하는 기체흡수계수 보정단계와, 로렌츠 확장에 의해 계산된 흡수계수에 의해 평균 대기투과도를 산출하는 수평 대기투과도 계산단계를 통해 이루어지게 함으로써 달성된다.Select absorbing gas, the concentration of a selected gas, a wave number region, set interval, the horizontal distance, and, with the model the initial condition setting step of inputting a surface temperature and pressure, the unit (ppmv) of an input gas density units (gm - 3 ), and an initial condition model includes an absorbing gas unit conversion step of converting the absorption coefficient of the gas into the absorption coefficient of the gas, the half-width of the absorption line, and the half-width of the absorption line according to wavenumbers among the data stored in the high-resolution molecular absorption database (HITRAN) A gas absorption coefficient correction for correcting the temperature and pressure information inputted in the model initial condition setting step by the Lorentz expansion application to the absorption line intensity by using the high resolution molecular absorption database (HITRAN) data, And a horizontal air permeability calculation step of calculating an average air permeability by the absorption coefficient calculated by the Lorentz expansion. It is achieved by.

이상, 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법은, 흡수선 강도, 흡수선 반폭치, 흡수계수 등, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료를 이용한 선형(Line-by-line) 계산을 통해 정밀하고 정확한 수평 대기투과도를 계산할 수 있게 한 것으로, 이는, 파수 별 상세 대기투과도의 연구는 물론, 중적외선 및 원적외선 영역의 평균 대기투과도를 사용하는 장치의 검정 및 보정에 또한, 효율적으로 활용할 수 있도록 한 효과를 제공한다.As described above, the linear atmospheric permeability model calculation method for calculating the horizontal atmospheric permeability according to the present invention can be applied to a line-by-line calculation using high resolution molecular absorption database (HITRAN) data such as absorption line strength, absorption line half width, Can be used to calculate precise and accurate horizontal atmospheric permeability, which can be used not only for studying the detailed atmospheric permeability by wavenumber, but also for testing and calibrating devices using the mean air permeability in the mid-infrared and far-infrared regions Provide an effect to make.

또한, 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법은, 수평거리와 흡수기체를 설정하고, 출력 파수(혹은 파장) 범위와 간격을 입력하여 수평 대기투과도를 계산할 수 있도록 하되, 그 계산과정에 있어 흡수기체 계수가 기온과 기압에 따라 달라질 수 있음을 감안하여, 기온과 기압에 따른 보정을 수행토록 하고, 지표 부근에서의 흡수선 확장인 로렌츠 확장을 적용하여 정확한 흡수 계수를 계산할 수 있게 한 것으로, 이는, 정밀하고 신뢰성 있는 수평 대기투과도를 산출할 수 있도록 하는 등 매우 유용한 기대효과를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of calculating a horizontal atmospheric permeability model for calculating a horizontal atmospheric transmittance, comprising the steps of: setting a horizontal distance and an absorbing gas; inputting an output wave number (or wavelength) Considering that the gas absorption coefficient can be changed according to the temperature and pressure in the calculation process, it is possible to perform correction according to temperature and pressure and to calculate the correct absorption coefficient by applying the Lorentz expansion, which is expansion of the absorption line near the surface This provides a very useful anticipatory effect, such as allowing accurate and reliable horizontal air permeability to be calculated.

도 1은 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법의 단계별 개략흐름도
도 2는 본 발명에 의해 계산된 파장별 수평 대기투과도 그래프
도 3은 본 발명에 의해 계산된 수평 거리에 따른 수평 대기투과도 그래프
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic flowchart showing the steps of calculating a linear atmospheric permeability model for calculating a horizontal air permeability according to the present invention;
FIG. 2 is a graph showing the horizontal atmospheric permeability per wavelength calculated by the present invention
FIG. 3 is a graph showing the horizontal atmospheric transmittance according to the horizontal distance calculated by the present invention

이하, 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방의 바람직한 실시예 구성을 첨부도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the linear air permeability model calculation room for calculating the horizontal air permeability according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면을 참고로 하여 본 발명의 개략적인 방법적 구성을 살펴보면;Referring to the schematic schematic configuration of the present invention with reference to the accompanying drawings,

이는, 도 1로 도시된 바와 같이, 모델 초기조건 설정단계(S1)와, 흡수기체 단위변환단계(S2)와, 분자흡수 데이터입력단계(S3)와, 기체흡수계수 보정단계(S4)와, 수평 대기투과도 계산단계(S5)로 이루어진다. 1, the model initial condition setting step S1, the absorption gas unit conversion step S2, the molecular absorption data input step S3, the gas absorption coefficient correction step S4, And a horizontal atmospheric permeability calculation step S5.

여기서, 먼저 상기 모델 초기조건 설정단계(S1)는, 모델 초기 조건을 설정을 통해 흡수 기체를 선택하고, 선택한 흡수 기체의 농도와, 파수(혹은 파장) 영역, 설정간격과 수평거리, 그리고, 지표면 기온과 기압을 입력하는 과정으로 이루어지도록 함이 바람직하다.Here, the model initial condition setting step (S1) first selects the absorbed gas through the setting of the model initial conditions, and sets the concentration of the selected absorbent gas, the wavenumber (or wavelength) region, the set interval and the horizontal distance, And a process of inputting a temperature and an air pressure.

또한, 상기 흡수기체 단위변환단계(S2)는, 전술한 모델 초기조건 설정단계(S1)를 통해 입력된 흡수 기체의 단위를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하여 입력하는 과정이다. 이때, 수평 대기투과도를 계산하기 위해서는 흡수 기체의 종류와 기체량의 결정이 매우 중요하다. 예컨대, 수평거리에 따라 광학 경로상의 기체량이 달라지고 입력되는 기체의 농도에 따라 흡수되는 에너지가 증가하기 때문에 대기투과도에 큰 영향을 미친다. 따라서, 현재 제공되고 있는 기체들의 농도는 각기 다른 단위를 갖고 있기 때문에 이 모델에 입력될 수 있는 밀도 단위 (g m-3)로 변환을 해주어야 한다. 그러나, 대부분의 기체들은 밀도 단위로 측정되고, 미량 기체들은 양에 대한 변화를 잘 반영하지 못하기 때문에 ppmv (parts per million by volume)와 같은 상대적인 비로 나타냄이 일반적인 것인바, 이에, ppmv를 밀도 단위로 변환해 주어야 하며, 오존(O3) 농도의 경우는 돕슨 (Dobson) 단위 (DU)를 사용하거나 atm-cm 단위를 사용함으로 인해 아래 수식에 의한 계산방법으로 단위 변환을 행함이 바람직하다. The absorbed gas unit conversion step S2 is a process of converting the units of the absorbed gas inputted through the model initial condition setting step S1 into density units gm -3 and inputting them. At this time, it is very important to determine the type of the absorption gas and the amount of gas in order to calculate the horizontal air permeability. For example, the amount of gas on the optical path varies depending on the horizontal distance, and the energy absorbed by the concentration of the input gas is increased, which has a great influence on the atmospheric permeability. Therefore, since the concentrations of the gases presently present have different units, they must be converted to density units (gm -3 ) that can be input to this model. However, since most gases are measured in units of density, and trace gases are not well representative of changes in quantity, they are expressed in relative ratios such as parts per million by volume (ppmv) . In the case of ozone (O 3 ) concentration, it is preferable to use a Dobson unit (DU) or atm-cm unit to perform unit conversion by the following formula.

a) ppmv → g m-3 a) ppmv → gm -3

g m-3 = ppmv×(M/22.4)×(273.15/Ta)×(P/1013.25)×103 …………… (1)gm -3 = ppmv × (M / 22.4) × (273.15 / T a ) × (P / 1013.25) × 10 3 ... ... ... ... (One)

여기서 M는 기체 분자량 (g mole-1), Ta는 지표면 기온 (K) , P는 지표면 기압 (hPa)이고 상수 22.4와 103은 0℃ 1기압(273.12K) (1013.25 hPa)에서의 기체 1 mole의 부피와 단위 변환을 위한 상수를 의미한다.Where M is the gaseous molecular weight (g mole -1 ), T a is the surface temperature (K), P is the surface pressure (hPa) and the constants 22.4 and 10 3 are the gases at 0 ° C and 1 atm (273.12 K) (1013.25 hPa) It means a volume of 1 mole and a constant for unit conversion.

b) 비습 (kg kg-1) → g m-3 b) Humidity (kg kg -1 ) → gm -3

q = 0.622×(e/P) ……………………………… (2)q = 0.622 x (e / P) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (2)

e = (q×P)/0.622 ……………………………… (3)e = (q x P) /0.622 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (3)

ρv = 109×e/Rv×T ……………………………… (4)ρ v = 10 9 x e / R v x T ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (4)

여기서 e는 수증기압 (hPa), P는 지표면 기압 (hPa), Rv는 수증기 기체상수(461.5 J kg-1 K-1), T는 지표면 기온 (K), ρv는 수증기 밀도 (g m-3) 그리고 109는 단위 변환을 위한 상수를 의미한다.Where e is the water vapor pressure (hPa), P is the surface pressure (hPa), R v is the gas constant of water vapor (461.5 J kg -1 K -1) , T is the surface temperature (K), ρ v is the water vapor density (gm -3 ) And 10 9 is a constant for unit conversion it means.

c) DU, atm-cm → g m-3 c) di, atm-cm -> gm -3

6.424×10-3 g m-3 = 300 DU = 0.3 atm-cm ……………… (5)6.424 × 10 -3 gm -3 = 300 dI = 0.3 atm-cm ... ... ... ... ... ... (5)

또한, 상기 분자흡수 데이터입력단계(S3)는, 전술한, 흡수기체 단위변환단계(S2)를 통해 기체의 단위(ppmv)를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하여 입력한 초기조건 모델에, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN)에 저장된 자료 중 파수에 따른 기체별 흡수계수와, 흡수선의 반폭치 (half-width) 정보를 입력하는 과정이다. 일반적으로 흡수 기체의 종류별 그리고 파수별 흡수 에너지는 보통 실험실에서 결정된다. 그러나 고립된 한 개의 기체 분자에 의한 단일 파수에 대한 복사의 흡수 에너지를 측정하기에는 거의 불가능에 가깝다. 따라서 일정 부피의 기체에 대하여 실험하는 것이 보통이고 이 경우 기체들의 충돌 효과 및 기체들의 움직이는 속도 효과 등이 흡수선 실험에 포함되고 이들 효과가 포함된 흡수선 강도는 좁은 간격의 파수에 대하여 평균값으로 나타내어 제공된다. The molecular absorption data inputting step S3 is a step of inputting the molecular absorption data by converting the gas unit (ppmv) into the density unit (gm -3 ) through the absorption gas unit conversion step (S2) It is a process of inputting the absorption coefficient by gas and the half-width information of the absorption line among the data stored in the high resolution molecular absorption database (HITRAN). In general, the absorbed energy for each type of absorption gas and for the wavenumber is usually determined in the laboratory. However, it is almost impossible to measure the absorption energy of radiation for a single wave by an isolated gas molecule. Therefore, it is usual to experiment on a certain volume of gas, and in this case, the collision effect of gases and the moving speed effect of gases are included in the absorption line experiment, and the intensity of the absorption line including these effects is provided as an average value for a narrow interval wave number .

이에, 본 발명에 있어 선형 대기투과도 모델에 입력되는 흡수 기체 자료는 HITRAN(High Resolution Transmission molecular absorption database; Rothman et al., 2013)으로, 이와 같은, 자료는 1968년에 미국 케임브리지 공군 연구소 (Air Force Cambridge Research Laboratory)부터 약 4년마다 갱신 및 제공됐으며 현재는 하버드 대학에서 자료의 개선 및 관리를 수행하고 있다. 이 자료는 고해상도 분자 흡수 데이터베이스로 스펙트럼 매개변수의 집합체이며 다양한 컴퓨터 코드로 되어있어 대기에서의 복사 방출률과 투과율 계산과 예측뿐만 아니라 미량기체에 대한 검출과 대기에서의 약한 흡수 특성, 레이저 투과 연구, 원격 탐사, 라이다 연구 등에 활용되고 있다. 가장 최근에 발표된 2012년 버전의 HITRAN 자료는 47종류의 기체들 (주요 기체: H2O, CO2, O3, N2O, CO, CH4, O2의 총 7개, 미량 기체: NO, SO2, NO2, NH3, HNO3, OH, HF, HCI, HBr, HI, CIO, OCS, H2CO, HOCI, N2, HCN, CH3CI, H2O2, C2H2, C2H6, PH3, COF2, SF6, H2S, HCOOH, HO2, O, CIONO2, NO+, HOBr, C2H4, CH3OH, CH3Br, CH3CN, CF4, C4H2, HC3N, H2, CS, SO3의 총 40개)에 대해 7,400,447개의 스펙트럼 자료를 제공해 준다.Thus, in the present invention, the absorbed gas data input to the linear air permeability model is HITRAN (High Resolution Transmission Molecular Absorption Database, Rothman et al., 2013) Cambridge Research Laboratory), and is currently undergoing the improvement and management of data at Harvard University. This is a high-resolution molecular absorption database that is a collection of spectral parameters and is composed of various computer codes, so that it can be used for detection of trace gases, weak absorption characteristics in the atmosphere, laser transmission studies, remote Exploration, and research on Lada. The latest edition of the HITRAN version of the 2012 edition includes 47 types of gases (7 major gases: H 2 O, CO 2 , O 3 , N 2 O, CO, CH 4 , O 2 , NO, SO 2, NO 2, NH 3, HNO 3, OH, HF, HCI, HBr, HI, CIO, OCS, H 2 CO, HOCI, N 2, HCN, CH 3 CI, H 2 O 2, C 2 H 2, C 2 H 6, PH 3, COF 2, SF 6, H 2 S, HCOOH, HO 2, O, CIONO 2, NO +, HOBr, C 2 H 4, CH 3 OH, CH 3 Br, CH 3 CN, CF 4 , C 4 H 2 , HC 3 N, H 2 , CS, and SO 3 ).

따라서, 본 발명의 선형 대기투과도 모델에 입력되는 자료는, 상기 고해상도 분자 흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료 중 흡수 기체마다 존재하는 파수별 흡수 계수와 흡수선의 강도 그리고 흡수선 반폭치 자료를 이용하게 된다. 즉, 이 모델의 강점은 HITRAN 정보를 이용하여 사용자가 설정한 파수 간격마다 조밀하게 수평 대기투과도를 계산할 수 있다. 또한 HITRAN 자료는 기준 기온 (296 K)과 1기압에서 실험된 자료이기 때문에 지표면 기온과 기압에 대하여 기체의 흡수 계수를 보정하여 대기투과도를 계산한다.Therefore, the data input to the linear air permeability model of the present invention uses the absorption coefficient, the intensity of the absorption line, and the absorption curve of the absorption wave in the absorption gas among the high resolution molecular absorption database (HITRAN) data. That is, the strength of this model can calculate the horizontal atmospheric transmittance densely at each wavenumber interval set by the user using the HITRAN information. In addition, HITRAN data are data measured at the reference temperature (296 K) and 1 atmospheric pressure, so the atmospheric permeability is calculated by correcting the gas absorption coefficient for the surface temperature and atmospheric pressure.

또한, 상기 기체흡수계수 보정단계(S4)는 전술한, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료에 의해 모델 초기조건 설정단계에서 입력된 지표면 기온과 기압 정보를 로렌츠 확장적용에 의해 흡수선 강도로 보정 계산하는 과정이다.In addition, the gas absorption coefficient correction step (S4) corrects the surface temperature and pressure information inputted in the model initial condition setting step by the above-described high resolution molecular absorption database (HITRAN) data by the Lorentz expansion application Process.

예컨대, 서로 다른 파수의 내부 에너지를 가지고 있는 두 기체가 비탄성 충돌을 일으킬 경우 상대방의 파수에 대한 내부 에너지의 일부를 공유하게 된다. 따라서 기체들끼리 무수한 충돌이 발생하면 기체가 흡수한 고유 파수의 에너지 이외에 주변의 다른 파수에서도 에너지 변화가 발생된다. 결과적으로 대기 중의 어떤 기체 분자나 원자가 특정 파수의 복사를 흡수하였을 경우 기체 분자의 내부 에너지 변화는 특정 파수 이외의 주변 파수에 대해서도 일부 에너지 변화가 일어나는데 이러한 현상을 흡수선의 확장 (broadening)이라 한다. 흡수선의 확장은 자연적인 확장 (natural broadening), 충돌에 의한 확장 (collision broadening), 도플러 효과에 의한 확장 (Doppler broadening)이 있다. 이 중에서 자연적인 확장의 경우 다른 기체와 충돌하거나 움직이지 않은 상태에서 일정 시간이 경과하여 복사를 방출해도 흡수하기 이전의 고유 파수와는 다른 파수의 에너지 변화가 발생되어 흡수선의 폭이 넓어지는 것으로 다른 확장과는 비교하여 무시될 수 있다. 그리고 도플러 효과에 의한 확장의 경우 순수한 회전 에너지 또는 회전/진동의 복합적인 에너지 변화로 주로 대기 상층에서 나타나는 현상이다. 즉, 기체의 양이 많고 기체들의 충돌이 빈번한 대류권 내에서의 수평 대기투과도를 계산하기 위해서는 충돌에 의한 확장인 로렌츠 확장을 적용함이 바람직하다. For example, if two gases with different wave numbers of internal energy cause an inelastic collision, they share some of the internal energy for the wave of the other. Therefore, if there are a number of collisions between gases, energy changes occur in other wave numbers besides the intrinsic wave energy absorbed by the gas. As a result, when any gas molecule or atom in the atmosphere absorbs radiation of a specific wave number, the internal energy change of the gas molecule causes some energy change to the surrounding wave number other than the specific wave number, which is called broadening of the absorption line. The expansion of the absorption line is natural broadening, collision broadening, and Doppler broadening. In the case of natural expansion, in the state of collision with other gas or in a state of not moving, even if the radiation is emitted after a certain period of time, a wave energy different from the wave number before absorption is generated, Extensions can be ignored compared to. In the case of expansion by the Doppler effect, a complex energy change of pure rotation energy or rotation / vibration occurs mainly in the upper atmosphere. In other words, it is desirable to apply the Lorentz expansion, which is an expansion due to collision, in order to calculate the horizontal atmospheric permeability in the troposphere where the amount of gas is large and the collision of gas is frequent.

따라서, 기체가 고유 파수의 복사를 흡수할 경우 주변의 파수에서도 에너지 변화가 발생하므로 흡수선의 강도 (line intensity, S)는 다음 식과 같이 정의된다.   Therefore, when the gas absorbs the radiation of the intrinsic wave number, the intensity of the absorption line (S) is defined as follows:

Figure 112017091164531-pat00001
………………………………… (6)
Figure 112017091164531-pat00001
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (6)

여기서

Figure 112017091164531-pat00002
는 파수간격
Figure 112017091164531-pat00003
에 따른 기체 분자 및 원자의 질량 흡수 계수(단위cm2 mole- 1)로서, 수식(7)과 같이 정의된다.here
Figure 112017091164531-pat00002
Interval of wave number
Figure 112017091164531-pat00003
(Unit: cm 2 mole - 1 ) of the gas molecules and atoms according to the equation (7).

Figure 112017091164531-pat00004
…………………………………… (7)
Figure 112017091164531-pat00004
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (7)

여기서

Figure 112017091164531-pat00005
는 분자 충돌에 의한 파수,
Figure 112017091164531-pat00006
는 중심 파수,
Figure 112017091164531-pat00007
는 모양 요소이다. 이와 같은, 흡수선의 모양 요소는 수식(8)과 같이 계산될 수 있다.here
Figure 112017091164531-pat00005
Is the wave number due to molecular collision,
Figure 112017091164531-pat00006
Is the center frequency,
Figure 112017091164531-pat00007
Is a shape element. Such a shape element of the absorption line can be calculated as shown in equation (8).

Figure 112017091164531-pat00008
………………………… (8)
Figure 112017091164531-pat00008
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (8)

여기서

Figure 112017091164531-pat00009
은, 파수
Figure 112017091164531-pat00010
에 대한 흡수계수의 절반이 되는 곳에서 로렌츠 확장까지의 파수 폭으로 반폭치 (half-width)를 의미한다. 이와 같은, 반폭치는 기압 (
Figure 112017091164531-pat00011
)과 기온 (
Figure 112017091164531-pat00012
)의 함수로써, 수식(9)와 같이 정리된다.here
Figure 112017091164531-pat00009
, The wave number
Figure 112017091164531-pat00010
The half-width is the wave width from the half of the absorption coefficient to the Lorentz expansion. Such a half-width value is the pressure
Figure 112017091164531-pat00011
) And temperature (
Figure 112017091164531-pat00012
), And is summarized as Equation (9).

Figure 112017091164531-pat00013
……………………………… (9)
Figure 112017091164531-pat00013
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (9)

상기 수식(9)에서,

Figure 112017091164531-pat00014
Figure 112017091164531-pat00015
은 각각 1013.25 hPa와 273.15 K로 표준 상태임을 의미한다. In the above equation (9)
Figure 112017091164531-pat00014
and
Figure 112017091164531-pat00015
Mean standard values of 1013.25 hPa and 273.15 K, respectively.

여기서,

Figure 112017091164531-pat00016
은 기체 분자의 모양이 선형이거나 분자가 tri-atomic일 경우에 따라 각각의 기체별로 1 혹은 1.5의 상수가 적용된다.
Figure 112017091164531-pat00017
는 표준 상태에서의 반폭치로 지구대기 중의 복사 흡수 기체들에 대하여 약 0.01 cm-1에서 0.1 cm-1까지 변화한다. 이때 CO2의 경우 흡수 계수의 변화가 크지 않기 때문에 0.07 cm-1로 일정하게 설정된다. 이러한 로렌츠 확장 정리는 지표면으로부터 연직으로 약 20km 지점까지 적용될 수 있다.here,
Figure 112017091164531-pat00016
Is a constant of 1 or 1.5 for each gas depending on whether the gas molecule is linear or tri-atomic.
Figure 112017091164531-pat00017
Is a half-width in the standard state and varies from about 0.01 cm -1 to 0.1 cm -1 for radiation-absorbing gases in the Earth's atmosphere. In this case, since the variation of the absorption coefficient is not large for CO 2 , it is set to 0.07 cm -1 constantly. This Lorentz expansion theorem can be applied from the surface to about 20 km vertically.

끝으로, 상기 수평 대기투과도 계산단계(S5)는, 전술한, 기체흡수계수 보정단계(S4), 예컨대, 로렌츠 확장에 의해 계산된 흡수계수에 의해 평균 대기투과도를 산출하는 과정이다. 이와 같은, 수평 대기투과도의 계산은 수식(10) 및 수식(11)과 같이 로렌츠 확장에서 계산된 흡수 계수 (

Figure 112017091164531-pat00018
)에 기체의 밀도 (
Figure 112017091164531-pat00019
) 그리고 수평 거리(
Figure 112017091164531-pat00020
)가 곱해져 설정된 파수 (혹은 파장) 영역에 대하여 적분 간격별 (수식 (10)) 그리고 영역 적분 후 평균된 수식 (11) 대기투과도가 산출된다.Finally, the horizontal air permeability calculation step S5 is a process of calculating the average air permeability by the absorption coefficient calculated by the above-described gas absorption coefficient correction step S4, for example, the Lorentz expansion. The calculation of the horizontal atmospheric permeability can be performed using the absorption coefficients calculated in the Lorentz expansion as shown in Equations (10) and (11)
Figure 112017091164531-pat00018
) To the density of the gas
Figure 112017091164531-pat00019
) And horizontal distance (
Figure 112017091164531-pat00020
(10)) and (11) averaged permeability is calculated for the wavenumber (or wavelength) region set by multiplying the wavenumber (wavenumber) by the integration interval.

Figure 112017091164531-pat00021
………………………………… (10)
Figure 112017091164531-pat00021
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (10)

Figure 112017091164531-pat00022
………………… (11)
Figure 112017091164531-pat00022
... ... ... ... ... ... ... (11)

여기서 exp는 지수함수,

Figure 112017091164531-pat00023
Figure 112017091164531-pat00024
는 파수별 수평 대기투과도와 영역 평균된 수평 대기투과도 그리고
Figure 112017091164531-pat00025
Figure 112017091164531-pat00026
는 사용자가 선택한 파수 영역의 시작과 끝 파수를 의미한다.Where exp is an exponential function,
Figure 112017091164531-pat00023
Wow
Figure 112017091164531-pat00024
The horizontal atmospheric permeability, the area-averaged horizontal atmospheric permeability,
Figure 112017091164531-pat00025
and
Figure 112017091164531-pat00026
Means the beginning and ending wave numbers of the wave range selected by the user.

이상, 전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법은, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN) 자료의 상세한 파수별 흡수 기체의 정보 (흡수선 강도, 흡수선 반폭치, 흡수 계수)를 이용하여 선형 (Line-by-line) 계산을 통해 정밀하고 정확한 수평 대기투과도를 계산하기 위한 방법을 제시한다. 이때 모델에 입력 사항으로 흡수 기체의 선택과 기체의 밀도, 계산을 수행할 파수 (혹은 파장)의 영역과 간격을 설정하고 수평 거리와 지표면 기온 및 기압을 입력한다. 계산된 수평 대기투과도는 파수별 그리고 영역 전체에 대한 평균된 대기투과도 모두를 산출하여 파수 별 상세 대기투과도 연구 혹은 중적외선과 원적외선 영역의 평균된 대기투과도를 사용하는 장비의 검·보정에 활용될 수 있다.As described above, the linear air permeability model calculation method for calculating the horizontal atmospheric permeability according to the present invention is characterized in that the information of the absorbed gas (absorption line strength, absorption line width, absorbency) of the detailed wave number of the high resolution molecular absorption database (HITRAN) Coefficient) to calculate precise and accurate horizontal atmospheric permeability through a line-by-line calculation. At this time, the input to the model is to select the absorber gas, the density of the gas, the area and interval of the wave (or wavelength) to be calculated, and enter the horizontal distance, the surface temperature and the air pressure. The calculated horizontal atmospheric permeability can be used to calculate the average atmospheric permeability for both the wavenumber and for the entire region and to investigate the detailed atmospheric permeability by wave number or to use the mean atmospheric permeability of the far infrared and far infrared region have.

본 발명에 의한 수평 대기투과도를 적용하여 계산한 결과는 도 2 및 도 3과 같다. 여기서, 도 2는 대기 중에서 주요 기체로 분류되는 H2O와 CO2 그리고 O3에 대하여 고정된 수평 거리 (1 km)에 대하여 농도를 달리하였을 때의 수평 대기투과도를 나타낸다. H2O의 경우 2, 5, 10 g m-3으로 CO2는 360, 380, 400 ppmv 그리고 O3는 250, 300, 350 DU로 변화시켜 수평 대기투과도를 계산하였다. 이때 설정된 지표면 기온과 기압은 각각 300 K와 1013 hPa이며 적분 간격은 0.01 cm-1로 설정하였으나 그림으로 표출시에는 1 cm-1로 평균하여 나타내었다. 이 결과에서 농도가 증가할수록 수평 대기투과도가 감소하는 것을 확인할 수 있고 각각의 결과는 설정된 파수 간격마다 계산되고 전체 영역에 대한 평균된 수평 대기투과도를 산출한다.The results obtained by applying the horizontal air permeability according to the present invention are shown in FIGS. 2 and 3. Here, FIG. 2 shows the horizontal atmospheric permeability when the concentration is different for a fixed horizontal distance (1 km) with respect to H 2 O, CO 2 and O 3 classified as main gas in the atmosphere. The horizontal atmospheric permeability was calculated by changing the CO 2 to 360, 380, 400 ppmv and the O 3 to 250, 300, and 350 DU for 2, 5, and 10 gm -3 for H 2 O. At this time, the surface temperature and the pressure set is 300 K and 1013 hPa, and each integration interval there was shown to average a 1 cm -1 when exposed to the illustration, but set to 0.01 cm -1. From these results, it can be seen that as the concentration increases, the horizontal atmospheric permeability decreases, and each result is calculated for each set wavenumber interval and the average horizontal atmospheric permeability for the whole area is calculated.

또한, 도 3은 H2O와 CO2 그리고 O3 기체 모두를 입력하여 거리에 따른 수평 대기투과도의 변화를 나타낸다. 이때 기체 각각의 농도는 5 g m-3과 380 ppmv 그리고 300 DU를 입력하였고 수평 거리는 1, 0.5, 0.2 km로 감소 시켰다. 이 결과에서는 수평 거리가 짧을수록 수평 대기투과도가 증가하였다. 즉, 광학 경로가 짧을수록 광학 경로 내에 흡수 기체의 농도가 작아지기 때문에 대기투과도가 증가한 결과이다.FIG. 3 also shows the change in horizontal atmospheric permeability along the distance by inputting both H 2 O, CO 2 and O 3 gases. The concentration of each gas was 5 gm -3 , 380 ppmv and 300 DU, respectively, and the horizontal distance was reduced to 1, 0.5, and 0.2 km. As a result, horizontal air permeability increased as the horizontal distance decreased. That is, the shorter the optical path is, the lower the concentration of the absorbed gas in the optical path is, and the higher the atmospheric transmittance is.

S1 : 모델 초기조건 설정단계
S2 : 흡수기체 단위변환단계
S3 : 분자흡수 데이터입력단계
S4 : 기체흡수계수 보정단계
S5 : 수평 대기투과도 계산단계
S1: Model initial condition setting step
S2: absorption gas unit conversion step
S3: step of inputting molecular absorption data
S4: gas absorption coefficient correction step
S5: Horizontal air permeability calculation step

Claims (4)

흡수기체를 선택하고, 선택된 기체의 농도, 파수영역, 설정간격, 수평거리, 그리고, 지표면 기온과 기압을 입력하는 모델 초기조건 설정단계(S1);
모델 초기조건 설정단계(S1)를 통해 입력된 기체의 단위(ppmv, kg·kg-1, atm-cm, DU)를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하여 입력하는 흡수기체 단위변환단계(S2);
로 변환하여 입력하는 흡수기체 단위변환단계(S2);
기체의 단위를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하여 입력한 초기조건 모델에, 고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN)에 저장된 자료 중 파수에 따른 기체별 흡수계수와, 흡수선 강도, 흡수선의 반폭치 (half-width) 정보를 입력하는 분자흡수 데이터입력단계(S3);
고해상도 분자흡수 데이터베이스(HITRAN)에 자료에 의해 상기 모델 초기조건 설정단계에서 입력된 온도와 기압 정보를 로렌츠 확장적용에 의해 흡수선 강도로 보정 계산하는 기체흡수계수 보정단계(S4);
기체흡수계수 보정단계에 있어, 로렌츠 확장에 의해 계산된 흡수계수에 의해 평균 대기투과도를 산출하는 수평 대기투과도 계산단계(S5)로 이루어짐을 특징으로 하는 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법.
A model initial condition setting step (S1) for selecting an absorbing gas, inputting concentration, wavenumber range, setting interval, horizontal distance, and surface air temperature and air pressure of the selected gas;
Model the initial condition unit of the gas inputted through the setting step (S1) (ppmv, kg · kg -1, atm-cm, DU) the density units (gm -3) to the absorption unit the gas conversion step of converting input (S2 );
An absorption gas unit conversion step (S2) for inputting the converted absorption gas;
In the initial condition model, the gas unit was converted into the density unit (gm -3 ) and the absorption coefficient of the gas according to the wavenumbers, the absorption line strength, the half width of the absorption line (half) of the data stored in the high resolution molecular absorption database (HITRAN) (step S3) of inputting molecular weight absorption data;
(S4) a gas absorption coefficient correction step (S4) of correcting the temperature and pressure information inputted in the model initial condition setting step by data in the high resolution molecular absorption database (HITRAN) by the Lorentz expansion application to the absorption line intensity;
And a horizontal air permeability calculation step (S5) of calculating the average air permeability by the absorption coefficient calculated by the Lorentz expansion in the step of correcting the gas absorption coefficient. The linear air permeability model calculation method for calculating the horizontal air permeability .
제 1항에 있어서;
상기 흡수기체 단위변환단계(S2)에 있어, 기체의 단위(ppmv, kg·kg-1, atm-cm, DU)를 밀도 단위 (g m-3)로 변환하는 변환식은;
a) ppmv → g m-3
g m-3 = ppmv×(M/22.4)×(273.15/Ta)×(P/1013.25)×103 …………… (1)
여기서 M는 기체 분자량 (g mole-1), Ta는 지표면 기온(K), P는 지표면 기압 (hPa)이고, 상수 22.4와 103은 0℃(273.15 K) 1기압 (1013.25 hPa)에서의 기체 1 mole의 부피와 단위 변환을 위한 상수.
b) 비습 (kg kg-1) → g m-3
q = 0.622×(e/P) ……………………………… (2)
e = (q×P)/0.622 ……………………………… (3)
ρv = 109×e/Rv×Ta ……………………………… (4)
여기서 e는 수증기압 (hPa), P는 지표면 기압 (hPa), Rv는 수증기 기체상수(461.5 J kg-1 K-1), Ta는 지표면 온도(K), ρv는 수증기 밀도(g m-3) 그리고 109는 단위 변환을 위한 상수.
c) DU, atm-cm → g m-3
6.424×10-3 g m-3 = 300 DU = 0.3 atm-cm ……………… (5)
로 산출됨을 특징으로 하는 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법.
The method of claim 1, further comprising:
In the absorption gas unit conversion step (S2), a conversion formula for converting the units of gas (ppmv, kg · kg -1 , atm-cm, DU) into density units (gm -3 ) is:
a) ppmv → gm -3
gm -3 = ppmv × (M / 22.4) × (273.15 / T a ) × (P / 1013.25) × 10 3 ... ... ... ... (One)
Where M is the gaseous molecular weight (g mole -1 ), T a is the surface temperature (K), P is the surface pressure (hPa) and the constants 22.4 and 10 3 are at 0 ° C (273.15 K) and 1 atmospheric pressure (1013.25 hPa) Constant for volume and unit conversion of 1 mole of gas.
b) Humidity (kg kg -1 ) → gm -3
q = 0.622 x (e / P) ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (2)
e = (q x P) /0.622 ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (3)
ρ v = 10 9 x e / R v x T a ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (4)
Where e is the water vapor pressure (hPa), P is the surface pressure (hPa), R v is the gas constant of water vapor (461.5 J kg -1 K -1), T is a surface temperature (K), ρ v is the water vapor density (gm - 3 ) and 10 9 are constants for unit conversion.
c) di, atm-cm -> gm -3
6.424 × 10 -3 gm -3 = 300 dI = 0.3 atm-cm ... ... ... ... ... ... (5)
And calculating a horizontal atmospheric permeability model for calculating the horizontal atmospheric permeability.
제 1항에 있어서;
상기 기체흡수계수 보정단계(S4)에 있어, 입력된 기온과 기압 정보를 로렌츠 확장적용에 의해 흡수선 강도(S)를 계산하는 식은;
Figure 112017091164531-pat00027
………………………………… (6)
여기서
Figure 112017091164531-pat00028
는 파수 간격
Figure 112017091164531-pat00029
에 따른 기체 분자 및 원자의 질량 흡수 계수(단위cm2 mole-1)
Figure 112017091164531-pat00030
…………………………………… (7)
여기서
Figure 112017091164531-pat00031
는 분자 충돌에 의한 파수,
Figure 112017091164531-pat00032
는 중심 파수,
Figure 112017091164531-pat00033
는 모양 요소이고, 상기 흡수선의 모양 요소는;
Figure 112017091164531-pat00034
………………………… (8)
여기서
Figure 112017091164531-pat00035
은 파수
Figure 112017091164531-pat00036
에 대한 흡수계수의 절반이 되는 곳에서 로렌츠 확장까지의 파수 폭으로 반폭치 (half-width)이며, 상기 반폭치는 기압 (
Figure 112017091164531-pat00037
)과 기온 (
Figure 112017091164531-pat00038
)의 함수로써
Figure 112017091164531-pat00039
……………………………… (9)
와 같은 식으로 정리되며, 이 식에서
Figure 112017091164531-pat00040
Figure 112017091164531-pat00041
는 각각 1013.25 hPa와 273.15 K로 표준 상태임을 특징으로 하는 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법.
The method of claim 1, further comprising:
In the gas absorption coefficient correction step (S4), the equation for calculating the absorption line strength S by applying Lorentz expansion to the inputted temperature and pressure information is:
Figure 112017091164531-pat00027
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (6)
here
Figure 112017091164531-pat00028
Interval of wave number
Figure 112017091164531-pat00029
The mass absorption coefficient (in cm 2 mole -1 )
Figure 112017091164531-pat00030
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (7)
here
Figure 112017091164531-pat00031
Is the wave number due to molecular collision,
Figure 112017091164531-pat00032
Is the center frequency,
Figure 112017091164531-pat00033
Is a shape element, and the shape element of the absorption line is;
Figure 112017091164531-pat00034
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (8)
here
Figure 112017091164531-pat00035
Wave number
Figure 112017091164531-pat00036
Is the half-width of the wave width from the half of the absorption coefficient to the expansion of the Lorentz, and the half-width is the air pressure
Figure 112017091164531-pat00037
) And temperature (
Figure 112017091164531-pat00038
As a function of
Figure 112017091164531-pat00039
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (9)
And in this equation,
Figure 112017091164531-pat00040
Wow
Figure 112017091164531-pat00041
Is a standard state at 1013.25 hPa and 273.15 K, respectively, for calculating the horizontal atmospheric permeability model.
제 1항에 있어서;
상기 수평 대기투과도 계산단계(S5)를 통한 대기투과도 산출식은;
Figure 112017091164531-pat00042
………………………………… (10)
Figure 112017091164531-pat00043
…………………… (11)
여기서, exp는 지수함수,
Figure 112017091164531-pat00044
는 파수별 수평 대기투과도,
Figure 112017091164531-pat00045
는 영역 평균된 수평 대기투과도, 그리고
Figure 112017091164531-pat00046
Figure 112017091164531-pat00047
는 사용자가 선택한 파수 영역의 시작과 끝의 파수임을 특징으로 하는 수평 대기투과도 계산을 위한 선형 대기투과도 모델 산출방법.
The method of claim 1, further comprising:
The atmospheric permeability calculation equation through the horizontal air permeability calculation step (S5)
Figure 112017091164531-pat00042
... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... (10)
Figure 112017091164531-pat00043
... ... ... ... ... ... ... ... (11)
Here, exp is an exponential function,
Figure 112017091164531-pat00044
The horizontal atmospheric permeability,
Figure 112017091164531-pat00045
Is the area-averaged horizontal atmospheric permeability, and
Figure 112017091164531-pat00046
and
Figure 112017091164531-pat00047
Is a wavenumber at the beginning and end of the wavenumber region selected by the user.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109948219A (en) * 2019-03-12 2019-06-28 湖北工业大学 A method of unsaturation Absolute permeation coefficient under the conditions of prediction different aperture ratio
CN113447410A (en) * 2021-06-24 2021-09-28 桂林理工大学 Method and system for detecting ground fire without man in low altitude
KR102490858B1 (en) 2022-07-05 2023-01-20 강릉원주대학교산학협력단 Apparatus and method for determining the amount of solar radiation and atmospheric permeability based on artificial intelligence
KR20230069357A (en) 2021-11-12 2023-05-19 한국항공우주연구원 Atmospheric correction system and method of satellite imagery based on artificial neural networks that learns the atmospheric vertical data

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234591A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 National Agriculture & Food Research Organization Method and apparatus for calculating solar radiation
JP2012173057A (en) * 2011-02-18 2012-09-10 Jx Nippon Oil & Energy Corp Solar irradiance evaluating apparatus, solar irradiance evaluating method and solar irradiance evaluating program
JP2013152156A (en) * 2012-01-25 2013-08-08 Fuji Electric Co Ltd Device for calculating amount of solar radiation, and control method and program of device for calculating amount of solar radiation
KR101307908B1 (en) * 2011-08-30 2013-09-26 강릉원주대학교산학협력단 Method and apparatus for providing onelayer solar radiation model for calculation of insolation
KR101404430B1 (en) 2013-06-11 2014-06-10 서울시립대학교 산학협력단 Method for estimation of surface temperature lapse rate Using thermal infrared images
KR101479702B1 (en) 2013-02-15 2015-01-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus for analyzing atmosphere

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234591A (en) * 2005-02-25 2006-09-07 National Agriculture & Food Research Organization Method and apparatus for calculating solar radiation
JP2012173057A (en) * 2011-02-18 2012-09-10 Jx Nippon Oil & Energy Corp Solar irradiance evaluating apparatus, solar irradiance evaluating method and solar irradiance evaluating program
KR101307908B1 (en) * 2011-08-30 2013-09-26 강릉원주대학교산학협력단 Method and apparatus for providing onelayer solar radiation model for calculation of insolation
JP2013152156A (en) * 2012-01-25 2013-08-08 Fuji Electric Co Ltd Device for calculating amount of solar radiation, and control method and program of device for calculating amount of solar radiation
KR101479702B1 (en) 2013-02-15 2015-01-08 연세대학교 산학협력단 Apparatus for analyzing atmosphere
KR101404430B1 (en) 2013-06-11 2014-06-10 서울시립대학교 산학협력단 Method for estimation of surface temperature lapse rate Using thermal infrared images

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109948219A (en) * 2019-03-12 2019-06-28 湖北工业大学 A method of unsaturation Absolute permeation coefficient under the conditions of prediction different aperture ratio
CN109948219B (en) * 2019-03-12 2023-06-30 湖北工业大学 Method for predicting unsaturated absolute permeability coefficient under different pore ratio conditions
CN113447410A (en) * 2021-06-24 2021-09-28 桂林理工大学 Method and system for detecting ground fire without man in low altitude
CN113447410B (en) * 2021-06-24 2022-12-23 桂林理工大学 Method and system for detecting ground fire by low-altitude unmanned aerial vehicle
KR20230069357A (en) 2021-11-12 2023-05-19 한국항공우주연구원 Atmospheric correction system and method of satellite imagery based on artificial neural networks that learns the atmospheric vertical data
KR102490858B1 (en) 2022-07-05 2023-01-20 강릉원주대학교산학협력단 Apparatus and method for determining the amount of solar radiation and atmospheric permeability based on artificial intelligence

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