KR20190068793A - Generation Device and Method of Quasi-Vertical Profile of Observation Variables from Weather Radar and Recording Medium thereof - Google Patents

Generation Device and Method of Quasi-Vertical Profile of Observation Variables from Weather Radar and Recording Medium thereof Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a generation device and a method of a quasi-vertical profile of observation variables from a weather radar, and a recording medium thereof, which are able to, when identifying a vertical structure of precipitation by using a radar, calculate vertical observation data with a high resolution with data of a specific altitude angle. According to the present invention, the generation device of the quasi-vertical profile of observation variables from the weather radar comprises: an altitude angle selection unit which selects an altitude angle; a first profile generation unit which generates a quasi-vertical profile of single and dual polarimetric variables in accordance with the selected altitude angle; a pre-processing unit which pre-processes a radial velocity; a Fourier coefficient calculation unit which displays a radial velocity-azimuth curve in a type of Fourier series to calculate a Fourier coefficient; and a second profile generation unit which uses the calculated Fourier coefficient to calculate one or more of a speed substance, shear transformation, elongational flow, synthetic deformation, and horizontal convergence/divergence, and to generate each quasi-vertical profile.

Description

기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치, 방법 및 기록 매체{Generation Device and Method of Quasi-Vertical Profile of Observation Variables from Weather Radar and Recording Medium thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a device for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter,

본 발명은 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치, 방법 및 기록 매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 레이더를 이용해 강수의 연직구조를 파악할 때 특정 고도각 자료로 고해상도의 연직 관측자료를 산출할 수 있는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치, 방법 및 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus, a method and a recording medium for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter, and more particularly, to a method of generating a quasi-vertical profile of a precipitation, The present invention relates to an apparatus, a method and a recording medium for creating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter.

강수 시스템은 구름 속의 상승기류 및 수렴/발산 등에 따라 성장 과정이 다르게 나타나며, 융해층 고도 및 두께, 강우강도 등에 영향이 끼친다. 따라서 강수 시스템 내의 상승기류 파악은 강우 성장 및 발달에 따른 이중편파변수의 특성을 연구하는데 도움을 줄 수 있다. 강우의 연직구조는 연직지향관측을 통해 연직 반사도나 연직속도성분을 관측할 수 있으나, 기계적 또는 관측 전략적 한계로 인한 어려움이 있다. 그 외에 특정 방위각 방향으로 RHI(Range height indicator) 관측을 수행하거나 레이더 볼륨파일의 단면도를 활용하여 연직구조를 파악할 수 있다. 그러나 강우시스템의 이동방향을 고려하여 현업용 기상레이더에서 RHI 관측을 수행하기에는 한계가 있다. 또한 볼륨파일의 단면도는 연직해상도가 매우 낮아 강수 시스템의 연직구조를 파악하기 힘들다.The precipitation system shows different growth processes depending on the ascending current and convergence / divergence in the clouds, and affects the melting layer altitude, thickness and rainfall intensity. Thus, ascertaining the ascendant currents in the precipitation system can help to study the characteristics of the dual polarization variables due to rainfall growth and development. The vertical structure of rainfall can observe vertical reflectance or vertical velocity components through vertical orientation observations, but there are difficulties due to mechanical or observation strategic limitations. In addition to this, the RHI (Range Height Indicator) observation can be performed in a specific azimuth direction, or the vertical structure can be grasped by utilizing the sectional view of the radar volume file. However, considering the direction of movement of the rainfall system, there is a limit to perform RHI observation in a commercial weather radar. Also, the cross-section of the volume file has a very low vertical resolution, making it difficult to determine the vertical structure of the precipitation system.

Ryzhkov et al.(2016)은 강수의 연직구조를 분석하기 위해 고도각 20° 이상의 단일 고도각면 레이더 관측자료의 방위각상 평균을 통해 준-연직프로파일(Quasi-Vertical Profile; QVP) 생성기술을 개발하였다. 이중편파변수의 준-연직프로파일을 이용한 분석은 강수시스템 및 어는 비 등 다양한 강수 미세물리의 진화 및 단일/이중편파레이더 변수의 특성을 분석하는데 사용되었으나(Kaltenboeck et al. 2017), 시선속도를 이용한 바람의 연직구조는 분석하지 않았다. Kumjian and Lombardo (2017)은 시선속도-방위각(Velocity-Azimuth Display; VAD)곡선의 특성을 이용하여 선형바람장 성분을 추정하고자 하였다. 그러나 고도각 10°의 낮은 고도각을 이용하여 강설 영역의 수평 수렴/발산을 분석하였으며, 일반적인 강우와 강설이 혼재된 강우시스템에 대한 분석은 수행하지 않았다.Ryzhkov et al. (2016) developed a Quasi-Vertical Profile (QVP) generation technique using azimuthal averaging of single elevation angular radar observations over 20 ° altitude to analyze the vertical structure of precipitation . The analysis using the quasi-vertical profiles of the dual polarization parameters was used to analyze the evolution of various precipitation microfluidics and single / dual polarization radar variables such as precipitation systems and sea ratios (Kaltenboeck et al. 2017) The vertical structure of the wind was not analyzed. Kumjian and Lombardo (2017) attempted to estimate the linear wind field components using the characteristics of the Velocity-Azimuth Display (VAD) curve. However, horizontal convergence / divergence of the snowfall area was analyzed using a low elevation angle of 10 ° altitude, and no analysis was made for a rainfall system with common rainfall and snowfall.

한국공개특허 제10-2017-0032982호Korean Patent Publication No. 10-2017-0032982 한국등록특허 제10-1531224호Korean Patent No. 10-1531224

본 발명의 일측면은 이중편파레이더의 단일/이중편파레이더 변수의 준-연직프로파일을 산출하였으며, 반사도로 탐지된 밝은띠 고도를 이용해 강설 및 강우영역을 구분하여 각 영역의 시선속도 준-연직프로파일을 산출할 수 있는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치 및 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is to calculate the quasi-vertical profile of the single / dual polarized radar variable of the dual polarized radar and to classify the snowfall and rainfall regions using the bright band altitude detected by the reflectivity, And a method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter capable of calculating a quasi-vertical profile.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems which are not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명의 일 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치는, 준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택하는 고도각 선택부; 상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 제1프로파일 생성부; 상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우 상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각에 따른 시선속도를 전처리하는 전처리 수행부; 상기 전처리 수행부에서 전처리된 시선속도를 이용하여 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 푸리에 계수 계산부; 및 상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 제2프로파일 생성부를 포함한다.An apparatus for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to an embodiment of the present invention includes: an altitude angle selecting unit for selecting a altitude angle to generate a quasi-vertical profile; A first profile generator for generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of the dual polarized radar for a specific azimuth range of a single altitude facet when the observed altitude angles selected by the altitude angle selector are not line speeds; A preprocessing unit for preprocessing a line speed corresponding to the altitude angle selected by the altitude angle selection unit when the altitude angle selected by the altitude angle selection unit is the line speed; A Fourier coefficient calculation unit for calculating a Fourier coefficient by expressing a gaze velocity-azimuth curve generated using the gaze velocity preprocessed by the pre-processing unit as a Fourier series; And a second profile generation unit that generates a respective quasi-vertical profile through calculation of at least one of a velocity component, a shear deformation, an extension deformation, a synthetic deformation, and a horizontal convergence / divergence using the Fourier coefficient calculated by the Fourier coefficient calculation unit .

일 실시예에서, 상기 제1프로파일 생성부는, 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택하는 관측변수 선택부; 강우영역을 선택하는 강우영역 선택부; 상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 상기 강우영역의 선택된 상기 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성하는 방위각상 평균 생성부; 및 상기 방위각상 평균 생성부에서 생성한 방위각상 평균을 이용하여 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 변수 별로 준-연직프로파일을 생성하는 변수별 프로파일 생성부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the first profile generator includes: an observation parameter selector for selecting at least one of a reflectivity, a differential reflectivity, a differential phase difference, and a cross correlation coefficient; A rainfall region selection unit for selecting a rainfall region; An azimuthal average generator for generating azimuthal averages of the selected radar observation variables in the rainfall area selected from the single altitude angles corresponding to the altitude angles selected by the altitude angle selector; And a variable profile generating unit for generating a quasi-vertical profile for each of at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient using the azimuthal average generated by the azimuthal average generating unit.

일 실시예에서, 상기 전처리 수행부는, 이중편파레이더의 임의의 고도각, 거리 및 방위각에서 관측된 시선속도가 시선속도 접힘 현상이 발생하여 시선속도-방위각 곡선의 불연속면이 생기는 것을 방지할 수 있도록 시선속도 접힘 풀기를 수행하고, 관측노이즈로 인해 발생된 점 에코를 제거할 수 있다.In one embodiment, the preprocessing unit performs the pre-processing such that the line-of-sight velocity observed at an arbitrary altitude angle, distance, and azimuth angle of the dual-polarized radar generates a line-speed-velocity folding phenomenon and prevents a discontinuity of the line-velocity- Performs velocity unfolding and removes point echoes caused by observation noise.

일 실시예에서, 상기 푸리에 계수 계산부는, 상기 전처리 수행부에서 전처리된 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성하는 곡선 생성부; 및 상기 곡선 생성부에서 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 계수 산출부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the Fourier coefficient calculator includes a curve generator for generating a gaze velocity-azimuth curve using the gaze velocity preprocessed by the preprocessor; And a coefficient calculating unit for calculating a Fourier coefficient by expressing the line velocity-azimuth curve generated by the curve generating unit in the form of a Fourier series.

일 실시예에서, 상기 제2프로파일 생성부는, 상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성하는 속도성분 프로파일 생성부; 상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 시어변형 및 신장변형 준-연직프로파일을 생성하는 변형 프로파일 생성부; 및 상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 수평 수렴/발산 프로파일 생성부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the second profile generation unit may generate a velocity profile for generating a velocity component quasi-vertical profile through east-west, north-north, vertical velocity components and wind direction or wind speed calculation using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit. A profile generator; A deformation profile generation unit for generating a shear deformation and an elongation quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit; And a horizontal convergence / divergence profile generation unit for generating a horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit.

일 실시예에서, 상기 변형 프로파일 생성부는, 각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산하는 변형 계산부; 및 상기 변형 계산부에서 계산한 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 제1생성부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the deformation profile generator calculates shear deformation and elongation deformation through east-west and north-south components calculated using the relationship between each Fourier coefficient and linear wind field components, A deformation calculating unit for calculating a synthetic deformation appearing as a sum; And a first generating unit for generating a quasi-vertical profile of shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation through shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation calculated by the deformation calculating unit.

일 실시예에서, 상기 수평 수렴/발산 프로파일 생성부는, 반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 강수형태 구분부; 상기 강수형태 구분부에 의해 구분된 강우영역 또는 강설영역에 따라 낙하속도를 계산하는 낙하속도 계산부; 및 상기 낙하속도 계산부에 계산된 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 제2생성부를 포함할 수 있다.In one embodiment, the horizontal convergence / divergence profile generator includes: a precipitation type classifier for classifying whether a rainfall area or a snowfall area is determined using a bright band quality index calculated by reflectivity; A falling rate calculator for calculating a falling rate according to the rainfall area or the snowfall area classified by the precipitation type classifying part; And a second generator for generating a horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile by calculating the horizontal convergence / divergence for the snowfall or rainfall area by applying the calculated fall rate to the fall rate calculation unit.

일 실시예에서, 상기 강수형태 구분부는, 레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분할 수 있다.In one embodiment, when the entire volume of the radar beam is included in the bright band region, the lower part of the lowest altitude may be defined as a rainfall region, and the uppermost region as the highest altitude may be classified as a snowfall region .

일 실시예에서, 상기 수평 수렴/발산 프로파일 생성부는, 강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산할 수 있다.In one embodiment, the horizontal convergence / divergence profile generator may calculate the horizontal convergence / divergence using a calculation formula that takes into account the falling rate calculated using the reflectivity in the case of a rainfall area, The horizontal convergence / divergence can be calculated.

본 발명의 다른 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법은, 준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택하는 단계; 선택된 상기 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 단계; 선택된 상기 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우 선택된 상기 고도각에 따른 시선속도를 전처리하는 단계; 전처리된 상기 시선속도를 이용하여 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 단계; 및 산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함한다.A method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to another embodiment of the present invention includes: selecting a height angle to generate a quasi-vertical profile; Generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of the dual polarized radar for a specific azimuth range of a single elevation facet if the observed elevation angle of the selected elevation angle is not a line of sight velocity; Preprocessing the gaze speed according to the selected altitude angle when the observation variable of the selected altitude angle is the gaze speed; Calculating a Fourier coefficient by expressing a line velocity-azimuth curve generated using the preprocessed line-of-sight velocity in the form of a Fourier series; And generating each quasi-vertical profile through calculation of at least one of a velocity component, shear deformation, elongation deformation, synthetic deformation, and horizontal convergence / divergence using the calculated Fourier coefficients.

일 실시예에서, 상기 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는, 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택하는 단계; 강우영역을 선택하는 단계; 선택된 상기 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 상기 강우영역의 선택된 상기 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 방위각상 평균을 이용하여 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 변수 별로 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters comprises: selecting at least one of a reflectivity, a differential reflectivity, a differential phase difference, and a cross correlation coefficient; Selecting a rainfall area; Generating an azimuthal average of the selected radar observation variables in the rainfall area selected from a single elevation facet according to the selected elevation angle; And generating a quasi-vertical profile for each of at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient using the generated azimuthal average.

일 실시예에서, 상기 전처리하는 단계는, 이중편파레이더의 임의의 고도각, 거리 및 방위각에서 관측된 시선속도가 시선속도 접힘 현상이 발생하여 시선속도-방위각 곡선의 불연속면이 생기는 것을 방지할 수 있도록 시선속도 접힘 풀기를 수행하고, 관측노이즈로 인해 발생된 점 에코를 제거할 수 있다.In one embodiment, the preprocessing step may be performed in such a way that the observer velocity observed at any elevation angle, distance and azimuth angle of the dual polarized radar may be such that a visual velocity folding phenomenon occurs and a discontinuity of the visual velocity- It is possible to perform eye velocity unfolding and remove the point echo caused by the observation noise.

일 실시예에서, 상기 푸리에 계수를 산출하는 단계는, 전처리된 상기 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성하는 단계; 및 생성된 상기 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of calculating the Fourier coefficients comprises: generating a gaze velocity-azimuth curve using the preprocessed gaze velocity; And generating the Fourier coefficient by expressing the generated gaze speed-azimuth curve in a Fourier series form.

일 실시예에서, 상기 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는, 산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성하는 단계; 산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계; 및 산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of generating each quasi-vertical profile comprises generating a quasi-vertical profile of velocity components through east-west, north-north, vertical velocity components and wind direction or wind velocity calculation using the calculated Fourier coefficients, ; Generating a quasi-vertical profile of shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation using the calculated Fourier coefficients; And generating a horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile using the calculated Fourier coefficients.

일 실시예에서, 상기 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는, 각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산하는 단계; 및 계산된 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, generating the quasi-vertical profiles of the shear strain, stretch strain, and synthetic strain may comprise shearing strain through the east-west and north-south components calculated using the relationship between each Fourier coefficient and linear wind field components And calculating a synthetic strain, which is expressed by a sum of an elongation strain and a shear strain; And generating a shear strain, an elongation strain and a quasi-vertical profile of the synthetic strain through the calculated shear strain, elongation strain and synthetic strain.

일 실시예에서, 상기 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계는, 반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 단계; 구분된 상기 강우영역 또는 상기 강설영역에 따라 낙하속도를 계산하는 단계; 및 계산된 상기 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the step of generating the horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile may include: identifying a rain zone or a snow zone using a light band quality index calculated with reflectivity; Calculating a falling speed according to the divided rainfall area or the snowfall area; And generating the horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile by calculating the horizontal convergence / divergence for the snow area or the rain area by applying the calculated drop rate.

일 실시예에서, 상기 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 단계는, 레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분할 수 있다.In one embodiment, the step of classifying whether the rainfall area or the snowfall area includes all of the volume of the radar beam is included in the bright zone, the lower area of the lowest altitude is defined as a rainfall area, Can be classified into snow areas.

일 실시예에서, 상기 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계는, 강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산할 수 있다.In one embodiment, the step of generating the horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile may include calculating horizontal convergence / divergence using a calculation formula that takes into account the falling velocity calculated using reflectivity in the case of a rainfall region, The horizontal convergence / divergence can be calculated through a formula that does not consider the velocity.

상기한 본 발명의 다른 실시예에 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에는, 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 기록되어 있다.A computer program for performing a method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter is recorded in a computer-readable recording medium according to an embodiment of the present invention for realizing the above-described another embodiment of the present invention.

상술한 본 발명의 일측면에 따르면, 이중편파 관측변수 및 시선속도를 이용하여 강수의 연직구조를 설명할 수 있으며, 시계열로 표출된 준-연직프로파일 자료를 이용하여 강수의 성장 및 발달과정을 분석하여 기상레이더의 활용성을 증대할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the vertical structure of the precipitation can be explained using the dual polarization observation variable and the gaze velocity, and the growth and development process of the precipitation is analyzed using the quasi-vertical profile data expressed in time series The utilization of the weather radar can be increased.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 제1프로파일 생성부를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 푸리에 계수 계산부를 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 있는 제2프로파일 생성부를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법을 설명하는 순서도이다.
도 6은 단일 고도각 자료를 이용한 준-연직프로파일의 생성원리를 나타낸 도면이다.
도 7은 단일 고도각 관측자료를 활용하여 준-연직프로파일을 생성하는 순서도이다.
도 8은 테스트베드레이더의 이중편파변수의 PPI 영상을 나타낸 도면이다.
도 9는 테스트베드레이더의 이중편파자료를 이용하여 산출한 준-연직프로파일을 나타낸 도면이다.
도 10은 시계열 준-연직프로파일 영상 생성을 설명하는 순서도이다.
도 11은 테스트베드레이더의 반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 차등위상차의 준-연직프로파일 시계열 예제 영상을 나타낸 도면이다.
도 12는 밝은띠의 상대적 위치에 따른 품질정보를 설명하는 도면이다.
도 13은 테스트베드레이더의 반사도, 교차상관계수의 준-연직프로파일 및 밝은띠 고도의 시계열을 설명하는 도면이다.
도 14는 2DVD로 관측된 자료의 예시 및 보정된 DSD를 설명하는 그래프이다.
도 15는 이차원 광학우적계로 계산된 반사도-시선속도의 산포도 및 평균된 시선속도 값을 나타내는 그래프이다.
도 16은 반사도의 준-연직프로파일 및 이를 이용하여 계산한 낙하속도 준-연직프로파일의 시계열을 설명하는 도면이다.
도 17은 테스트베드 이중편파 레이더로 관측된 반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 연직 속도성분, 낙하속도 및 수평 수렴발산의 준-연직프로파일을 나타낸 도면이다.
도 18은 도 17과 동일한 사례에 대해 수직측풍장비의 관측값과 추정된 선형바람장의 연직성분을 비교한 도면이다.
1 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining the first profile generator shown in FIG.
3 is a diagram for explaining the Fourier coefficient calculation unit shown in Fig.
4 is a view for explaining the second profile generator shown in FIG.
5 is a flowchart illustrating a method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to another embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing the principle of generating a quasi-vertical profile using a single altitude angle data.
FIG. 7 is a flowchart for generating a quasi-vertical profile using a single altitude observation data.
8 is a view showing a PPI image of a dual polarization parameter of a test bed radar.
9 is a diagram showing a quasi-vertical profile calculated using dual polarization data of a test bed radar.
10 is a flow chart illustrating generation of a time series quasi-vertical profile image.
11 is a diagram showing a quasi-vertical profile time series sample image of the reflectivity, differential reflectance, cross correlation coefficient, and differential phase difference of the test bed radar.
12 is a view for explaining quality information according to the relative positions of bright bands.
Fig. 13 is a view for explaining the time series of the reflectivity of the test bed radar, the quasi-vertical profile of the cross correlation coefficient, and the light band height.
Figure 14 is a graph illustrating an example and corrected DSD of data observed with 2DVD.
FIG. 15 is a graph showing the scattering degree of the reflectivity-line-of-sight velocity and the average line-of-sight velocity value calculated by the two-dimensional optical system.
16 is a view for explaining a time series of the quasi-vertical profile of the reflectivity and the falling rate quasi-vertical profile calculated using the quasi-vertical profile.
Figure 17 is a diagram showing the reflectivity, differential reflectivity, cross correlation coefficient, vertical velocity component, falling velocity, and quasi-vertical profile of horizontal convergence divergence observed with the testbed dual polarized radar.
FIG. 18 is a view comparing the observed value of the vertical wind gust equipment with the vertical component of the estimated linear wind field in the case of FIG. 17; FIG.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치의 개략적인 구성이 도시된 도면이다.1 is a diagram showing a schematic configuration of an apparatus for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to an embodiment of the present invention.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치는, 고도각 선택부(100), 제1프로파일 생성부(200), 전처리 수행부(300), 푸리에 계수 계산부(400) 및 제2프로파일 생성부(500)를 포함한다.The apparatus for generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to an exemplary embodiment of the present invention includes an altitude angle selecting unit 100, a first profile generating unit 200, a preprocessing unit 300, A calculation unit 400 and a second profile generation unit 500.

고도각 선택부(100)는, 준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택한다.The altitude angle selection unit 100 selects the altitude angle at which the quasi-vertical profile is to be generated.

제1프로파일 생성부(200)는, 고도각 선택부(100)에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우(즉, 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수) 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성한다.The first profile generating unit 200 generates a first profile when the observation angle of the elevation angle selected by the elevation angle selecting unit 100 is not the gaze velocity (i.e., at least one of the reflectance, differential reflectance, differential phase difference, Variable) Creates a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of a dual polarized radar for a specific azimuthal range of a single elevation facet.

전처리 수행부(300)는, 고도각 선택부(100)에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우 선택한 고도각에 따른 시선속도를 전처리한다.The preprocessing unit 300 preprocesses the gaze speed according to the selected altitude angle when the altitude angle observation parameter selected by the altitude angle selection unit 100 is the gaze speed.

일 실시예에서, 전처리 수행부(300)는, 이중편파레이더의 임의의 고도각, 거리 및 방위각에서 관측된 시선속도가 시선속도 접힘 현상이 발생하여 시선속도-방위각 곡선의 불연속면이 생기는 것을 방지할 수 있도록 시선속도 접힘 풀기를 수행하고, 관측노이즈로 인해 발생된 점 에코를 제거할 수 있다.In one embodiment, the preprocessing unit 300 may prevent the observer's eye velocity observed at arbitrary elevation angles, distances, and azimuth angles of the dual-polarized radar from occurring to cause discontinuities in the gaze velocity-azimuth curve due to eye velocity folding And the point echo caused by the observation noise can be removed.

푸리에 계수 계산부(400)는, 전처리 수행부(300)에서 전처리된 시선속도를 이용하여 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출한다.The Fourier coefficient calculation unit 400 calculates the Fourier coefficient by expressing the line velocity-azimuth curve generated using the line speed pre-processed by the preprocessing unit 300 in the form of Fourier series.

제2프로파일 생성부(500)는, 푸리에 계수 계산부(400)에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성한다.The second profile generation unit 500 generates the second profile by using the Fourier coefficient calculated by the Fourier coefficient calculation unit 400 and calculates the second profile by using at least one of the velocity component, the shear deformation, the extension deformation, Create a quasi-vertical profile.

도 2는 도 1에 있는 제1프로파일 생성부를 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining the first profile generator shown in FIG.

도 2를 참조하면, 제1프로파일 생성부(200)는, 관측변수 선택부(210), 강우영역 선택부(220), 방위각상 평균 생성부(230) 및 변수별 프로파일 생성부(240)를 포함한다.2, the first profile generator 200 includes an observation parameter selector 210, a rain area selector 220, an azimuth averager 230, and a variable-by-variable profile generator 240. .

관측변수 선택부(210)는, 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택한다.The observation parameter selector 210 selects at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient.

강우영역 선택부(220)는, 강우영역을 선택한다.The rainfall area selection unit 220 selects a rainfall area.

방위각상 평균 생성부(230)는, 고도각 선택부(100)에서 선택한 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 강우영역의 선택된 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성한다.The azimuth average generator 230 generates azimuth averages of selected radar observation variables in a selected rainfall area on a single altitude facet according to the altitude selected by the altitude selector 100. [

변수별 프로파일 생성부(240)는, 방위각상 평균 생성부(230)에서 생성한 방위각상 평균을 이용하여 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 변수 별로 준-연직프로파일을 생성한다.The variable-specific profile generating unit 240 generates a quasi-vertical profile for each of at least one of the reflectivity, the differential reflectance, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient using the azimuthal average generated by the azimuthal average generator 230 do.

도 3은 도 1에 있는 푸리에 계수 계산부를 설명하는 도면이다.3 is a diagram for explaining the Fourier coefficient calculation unit shown in Fig.

도 3을 참조하면, 푸리에 계수 계산부(400)는, 곡선 생성부(410) 및 계수 산출부(420)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the Fourier coefficient calculation unit 400 includes a curve generation unit 410 and a coefficient calculation unit 420.

곡선 생성부(410)는, 전처리 수행부(300)에서 전처리된 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성한다.The curve generating unit 410 generates a gaze velocity-azimuth curve using the gaze velocity preprocessed by the preprocessing unit 300.

계수 산출부(420)는, 곡선 생성부(410)에서 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출한다.The coefficient calculating unit 420 calculates the Fourier coefficient by expressing the line velocity-azimuth curve generated by the curve generating unit 410 in the form of a Fourier series.

도 4는 도 1에 있는 제2프로파일 생성부를 설명하는 도면이다.4 is a view for explaining the second profile generator shown in FIG.

도 4를 참조하면, 제2프로파일 생성부(500)는, 속도성분 프로파일 생성부(510), 변형 프로파일 생성부(520) 및 수평 수렴/발산 프로파일 생성부(530)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the second profile generator 500 includes a velocity component profile generator 510, a deformation profile generator 520, and a horizontal convergence / divergence profile generator 530.

속도성분 프로파일 생성부(510)는, 푸리에 계수 계산부(400)에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성한다.The velocity component profile generation unit 510 generates a velocity component quasi-vertical profile by using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit 400 and calculating the east-west, north-north, vertical velocity components, and wind direction or wind velocity.

변형 프로파일 생성부(520)는, 푸리에 계수 계산부(400)에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 시어변형 및 신장변형 준-연직프로파일을 생성한다.The deformation profile generating unit 520 generates the shear deformation and the elongation quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculating unit 400. [

일 실시예에서, 변형 프로파일 생성부(520)는, 변형 계산부(521) 및 제1생성부(522)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the deformation profile generating unit 520 may include a deformation calculating unit 521 and a first generating unit 522. [

변형 계산부(521)는, 각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산한다.The strain calculation unit 521 calculates the shear strain and the elongation strain through the east-west component and the north-south component calculated using the relationship between the respective Fourier coefficients and the linear wind field components, Calculate the composite strain.

제1생성부(522)는, 변형 계산부(521)에서 계산한 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성한다.The first generating unit 522 generates the shear deformation, the elongation deformation, and the quasi-vertical profile of the synthetic deformation through the shear deformation, the elongation deformation, and the synthetic deformation calculated by the deformation calculation unit 521.

수평 수렴/발산 프로파일 생성부(530)는, 푸리에 계수 계산부(400)에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성한다.The horizontal convergence / divergence profile generation unit 530 generates a horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit 400. [

일 실시예에서, 수평 수렴/발산 프로파일 생성부(530)는, 강수형태 구분부(531), 낙하속도 계산부(532) 및 제2생성부(533)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the horizontal convergence / divergence profile generation unit 530 may include a precipitation type classification unit 531, a falling rate calculation unit 532, and a second generation unit 533.

강수형태 구분부(531)는, 반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분한다.The precipitation type classifying unit 531 distinguishes whether rainfall or snowfall is caused by using a bright band quality index calculated by reflectivity.

일 실시예에서, 강수형태 구분부(531)는, 레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분할 수 있다.In one embodiment, when the entire volume of the radar beam is included in the bright band region, the lower region of the lowest altitude is set as a rainfall region, and the uppermost region as the highest altitude is set as a snowfall region .

낙하속도 계산부(532)는, 강수형태 구분부(531)에 의해 구분된 강우영역 또는 강설영역에 따라 낙하속도를 계산한다.The falling rate calculation section 532 calculates the falling rate in accordance with the rainfall region or the snowfall region classified by the precipitation type classification section 531. [

제2생성부(533)는, 낙하속도 계산부(532)에 계산된 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성한다.The second generating unit 533 generates the horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile by calculating the horizontal convergence / divergence for the snowfall area or the rainfall area by applying the calculated fall rate to the fall rate calculation unit 532. [

상술한 바와 같은 구성을 가지는 수평 수렴/발산 프로파일 생성부(530)는, 강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산할 수 있다.The horizontal convergence / divergence profile generation unit 530 having the above-described configuration calculates the horizontal convergence / divergence through a calculation formula that takes into account the falling speed calculated using the reflectivity in the case of the rainfall region, The horizontal convergence / divergence can be calculated through an equation which is not considered.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법을 설명하는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법은, 우선 준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택하는 한다(S510).Referring to FIG. 5, a method of creating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter first selects an elevation angle to generate a quasi-vertical profile (S510).

상술한 단계 S510에서 선택된 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우(즉, 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수)(S520의 No의 경우) 이에 따른 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성한다(S530).If at least one of the reflectivity, differential reflectivity, differential phase difference, and cross correlation coefficient is a radar observation variable (No in S520), the single altitude A quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of the dual polarized radar for a particular azimuthal range of facets is generated (S530).

도 6은 단일 고도각 자료를 이용한 준-연직프로파일의 생성원리를 나타낸 도면으로서, 단일 고도각면에서 특정 방위각 범위에 대한 단일/이중편파레이더 자료의 방위각상 평균으로 정의된다. 방위각 방향의 평균은 모든 방위각에서 레이더로부터 동일한 거리를 가지고 있으며 이를 고도로 변환할 수 있다. 따라서 고도에 따른 변수들의 연직프로파일을 생성할 수 있다. 이때 평균된 강우 시스템이 수평적으로 균질할 때 방위각으로 평균된 값은 해당 고도의 강우특성을 대표할 수 있다.FIG. 6 is a diagram illustrating the principle of generating a quasi-vertical profile using a single altitude angular data, which is defined as an azimuthal average of single / dual polarized radar data for a specific azimuth range at a single altitude facet. The average of the azimuth directions has the same distance from the radar at all azimuths and can be converted to a higher altitude. Thus, a vertical profile of variables according to altitude can be generated. The azimuthally averaged value when the averaged rainfall system is horizontally homogeneous can represent the corresponding rainfall characteristics.

준-연직프로파일의 생성에서, 방위각 방향의 평균은 레이더 관측값에 내포된 통계적 무작위 오차(random error)를 줄여주며, 특히 후방차등위상(back-scattering differential phase shift)의 연직프로파일을 산출하고자 할 때, 융해층(melting layer)내 차등위상차(differential phase shift, ΦDP)의 잡음을 줄이는데 활용될 수 있다. 준-연직프로파일 기법을 활용하면 이중편파레이더 자료로부터 구름과 강수시스템의 연직구조의 시간 변동을 분석할 수 있다.In the creation of the quasi-vertical profile, the averaging of the azimuthal directions reduces the statistical random error implicated in the radar observations, especially when trying to calculate the vertical profile of the back-scattering differential phase shift , And to reduce the noise of the differential phase shift (? DP ) in the melting layer. Using the quasi-vertical profile technique, the temporal variation of the vertical structure of the cloud and precipitation system can be analyzed from double polarized radar data.

상술한 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 단계(S530)는, 먼저 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택하고, 강우영역을 선택한 후, 상술한 단계 S510에서 선택된 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 강우영역의 선택된 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성할 수 있다.The step S530 of generating the quasi-vertical profile of the single and double polarization parameters may be performed by selecting at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient, selecting the rainfall region, The azimuthal average of the selected radar observation variables in the selected rainfall area on the single altitude facet according to the selected altitude angle in step S510 described above.

도 7은 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수의 관측자료를 활용하여 준-연직프로파일을 생성하는 순서도이다. 도 7을 참조하면, 우선 레이더 볼륨파일에서 특정 고도각을 선택(S710)한 후, 선택된 고도각의 단일 및 이중편파변수의 방위각상 질감(radial texture)과 ρhv의 문턱값(S720)을 사용하여 지형에코, 채프에코 등의 비기상에코를 제거한 강우에코 영역만을 추출(S730)한다. 단, 저층의 자료의 품질관리와 융해층 이상에서의 자료 손실을 최소화하고자 고도 2km 이하의 레이더 레인지에 대해서만 적용한다. 해당 준-연직프로파일을 겨울철에 적용할 경우에는 강우영역 선택에 있어 ρhv의 문턱값을 낮추거나 혹은 강우영역 선택 기능을 해제하여 사용할 필요가 있다. 이와 함께 빔 차폐가 발생한 방위각의 영향을 제거하기 위해 수치고도모형(Digital elevation model, DEM)을 기반(S740)으로 한 레이더 빔 차폐 결과(S750)를 이용하여 빔 차폐가 없는(5% 미만의 차폐) 방위각만을 사용(S760의 Yes의 경우)하여 준-연직프로파일을 작성한다. 그리고 레이더 주변 청천에코, 잡음 등으로 인한 영향을 최소화하고자 유효한 레이더 빈의 개수가 임계치 이상인(72개 이상) 경우(S770의 Yes의 경우)에 대해서만 각 거리별로 방위각상 평균을 수행(S780)한다. 교차상관계수의 임계치로는 0.7을 사용하여 0.7이상의 자료만으로 준-연직프로파일을 생성(S790)한다.FIG. 7 is a flowchart for generating a quasi-vertical profile using observation data of reflectance, differential reflectance, differential phase difference, and cross correlation coefficient. 7, the first select a particular elevation in the radar volume file (S710) after a selected height using the respective single and double polarization-variable azimuth the texture threshold (S720) of the (radial texture) and ρ hv of And only the rain echo region from which the non-vapor echo such as the terrain echo and the chaff echo is removed is extracted (S730). However, it is only applied to the radar range of 2km or less in order to minimize the quality control of the low-level data and the loss of data above the fusion layer. When the quasi-vertical profile is applied to winter season, it is necessary to lower the threshold value of ρ hv or to disable the rain area selection function in the rain area selection. In order to eliminate the influence of the azimuth generated by the beam shielding, a radar beam shielding result (S750) based on a digital elevation model (DEM) (S740) ) Using only the azimuth angle (Yes in S760) creates a quasi-vertical profile. In order to minimize the influence due to echoes and noise around the radar, only the azimuthal average is performed for each distance (S780) when the number of effective radar bins is more than the threshold value (72 or more) (Yes in S770). As a threshold value of the cross correlation coefficient, 0.7 is used to generate a quasi-vertical profile with only 0.7 or more data (S790).

도 8은 2015년 6월 25일 2100KST 테스트베드레이더의 고도각 13.3°의 이중편파변수의 PPI 영상이고, 도 9는 동일한 날의 고도각 6.22°, 9.12°, 13.27°, 19.06°의 이중편파자료를 이용하여 산출한 준-연직프로파일이다.FIG. 8 is a PPI image of a dual polarization parameter of an altitude of 13.3 ° at an elevation angle of 2100 KST test bed radar on June 25, 2015, and FIG. 9 is a PPI image of dual polarization data of altitude angles of 6.22 °, 9.12 °, 13.27 °, and 19.06 ° Lt; / RTI > is a quasi-vertical profile calculated using the following equation.

도 9는 모든 고도각의 준-연직프로파일에서 고도 4.5km에서 융해층의 신호가 명확하게 나타났다. 반사도와 차등반사도는 주변 고도에 비해 고도 4.5km 근처에서 높은 값이 나타났으며, 교차상관계수에서는 상대적으로 낮은(0.95)값이 나타났다. 다만 고도각이 증가함에 따라 빔 폭 증가 효과의 감소로 인하여 밝은띠의 신호가 더욱 좁고 뚜렷하게 나타났다. 도 8의 고도각 13.27°의 PPI 영상과 도 9의 고도각 13.27°의 준-연직프로파일 영상을 비교하면, 13.27°의 PPI의 영상에서는 융해층의 고도가 명확히 드러나지 않으나 준-연직프로파일 영상에서는 융해층의 신호가 뚜렷하게 나타났다. 이를 비교해보면 고도각 자료의 PPI를 이용한 활용보다 준-연직프로파일이 더욱 활용성이 높은 것을 확인할 수 있다.Figure 9 clearly shows the signal of the fusing layer at an altitude of 4.5 km in the quasi-vertical profile at all elevation angles. The reflectivity and differential reflectivity were higher near the altitude of 4.5km than the surrounding altitude, and the cross correlation coefficient was relatively low (0.95). However, as the elevation angle increases, the signal of the bright band becomes narrower and clearer due to the decrease of the beam width increasing effect. Comparing the PPI image at the elevation angle of 13.27 ° in FIG. 8 with the quasi-vertical profile image in the elevation angle of 13.27 ° in FIG. 9, the elevation of the melting layer is not clearly revealed in the PPI image of 13.27 °, The signal of the layer became clear. The comparison shows that the quasi-vertical profile is more usable than the PPI of altitude data.

다음으로 각 고도각별, 관측변수별(반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 차등위상차, 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형, 수평 수렴/발산) 준-연직프로파일의 시계열영상 생성기술에 대해 설명한다.Next, the technique of generating the time series image of the quasi - vertical profiles of each altitude and observation variables (reflectivity, differential reflectance, cross correlation coefficient, differential phase difference, velocity component, shear deformation, elongation deformation, synthetic deformation, horizontal convergence / divergence) Explain.

도 10은 준-연직프로파일의 시계열영상 생성을 설명하는 순서도이다.10 is a flow chart illustrating generation of a time-series image of a quasi-vertical profile.

도 10을 참조하면, 준-연직프로파일의 시계열영상 생성은, 먼저 고도각, 변수 형식, 시작 시각, 종료 시각 등의 구성 파일을 읽어 들인다(S1010).Referring to FIG. 10, in the generation of the time-series image of the quasi-vertical profile, the configuration file such as altitude angle, variable type, start time, end time, and the like is read first (S1010).

상술한 단계 S1010에 구성 파일을 읽어 들인 후 메모리를 할당(S1020)(

Figure pat00001
)하게 되면 입력 디렉토리(Quasi-vertical profile(
Figure pat00002
))를 탐색하게 된다(S1030).After reading the configuration file in step S1010, the memory is allocated (step S1020)
Figure pat00001
), The input directory (Quasi-vertical profile
Figure pat00002
) (S1030).

상술한 단계 S1030에서 입력한 입력 디렉토리가 탐색되면,

Figure pat00003
의 조건에 해당하는 경우에 한하여(S1040의 Yes의 경우) 개별 준-연직프로파일을 읽어 들이게 된다(S1050).If the input directory input in step S1030 is found,
Figure pat00003
(S1040: YES), the individual quasi-vertical profile is read (S1050).

상술한 단계 S1050에서 개별 준-연직프로파일을 읽어 들인 후, 메모리에 준-연직프로파일의 시계열을 작성(S1060)한 후 준-연직프로파일의 시계열을 생성하게 된다(S1070).After reading the individual quasi-vertical profiles in step S1050, a time series of quasi-vertical profiles is created in the memory (S1060), and a time series of quasi-vertical profiles is generated (S1070).

2015년 7월 12일 0000KST ~ 7월 12일 2355KST 동안 용인테스트베드레이더 고도각 13.27°의 반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 차등위상차의 준-연직프로파일 시계열 예제 영상은 도 11과 같다. 준-연직프로파일 시계열은 5분의 관측시간 간격을 기준으로 생성된 자료를 시간간격에 반비례 하는 가중치를 적용하여 주변값으로 선형내삽하였다. Figure 12 shows a quasi-vertical profile time series image of reflectivity, differential reflectance, cross correlation coefficient, and differential phase difference of 13.27 ° at Yongin test bed radar altitude of 0000KST ~ July 12, 2015, 2355KST, July 12, 2015. The quasi - vertical profile time series was linearly interpolated to the surrounding values by weighting in inverse proportion to the time interval of the data generated based on the observation time interval of 5 minutes.

이하에서는 시선속도를 이용한 선형바람장 성분의 준-연직프로파일 생성을 설명한다.Hereinafter, generation of a quasi-vertical profile of a linear wind field component using the gaze velocity will be described.

레이더의 임의의 고도, 특정 거리에서 관측된 시선속도는 시선속도-방위각(Velocity azimuthal display; VAD)곡선으로 표현할 수 있다. 균일 바람장에서의 VAD곡선은 완전한 사인곡선의 형태를 가지지만 동서남북 방향의 이류를 포함하는 선형바람장은 푸리에 급수 형태로 표현할 수 있다.The radar altitude, the observed line speed at a certain distance, can be expressed as a velocity azimuthal display (VAD) curve. The VAD curve in the uniform wind field has a complete sinusoidal shape, but the linear wind field including the advection in the north, south, south, and south directions can be expressed as the Fourier series.

그러나, 레이더 관측전략에 의해 최대 관측가능 시선속도를 초과하여 관측시 시선속도접힘 현상이 발생하여 VAD 곡선의 불연속면이 생기므로 시선속도 접힘풀기를 수행하여야 하며, 관측노이즈로 인해 발생한 점 에코 등을 제거해 주어야한다. However, because radar observing strategy exceeds the maximum observable sight speed and oblique velocity of the VAD curve occurs due to the visual velocity folding phenomenon at the observation, it is necessary to perform the unfolding of the visual velocity and remove the point echo caused by the observation noise You must give.

이에 따라, 단계 S510에서 임의의 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우(S520의 Yes의 경우) 시선속도의 시선속도 접힘풀기를 수행 및 관측노이즈로 인해 발생한 점 에코 등을 제거하는 전처리를 수행한다(S540).Thus, in step S510, when the observing variable at any elevation angle is the gaze speed (Yes in S520), the gaze speed unfolding is performed and the preprocessing for removing the point echo caused by the observation noise is performed (S540).

상술한 단계 S540에서 전처리된 시선속도 자료로 생성된 VAD 곡선을 푸리에 급수형태로 나타내어 푸리에 계수를 계산하게 된다.The VAD curve generated from the gaze velocity data preprocessed in step S540 is expressed as a Fourier series to calculate the Fourier coefficient.

이에 따라, 상술한 단계 S540에서 전처리된 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성한 후 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출한다(S550).Accordingly, a gaze velocity-azimuth curve is generated using the gaze velocity preprocessed in step S540, and then expressed as a Fourier series to calculate a Fourier coefficient (S550).

일 실시예에서, 푸리에 계수를 산출하는 단계(S550)는, 우선 전처리된 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성한 후, 생성된 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출할 수 있다.In one embodiment, calculating the Fourier coefficient (S550) may include generating a gaze velocity-azimuth curve using the preprocessed gaze velocity, and then expressing the generated gaze velocity-azimuth curve as a Fourier series to obtain a Fourier coefficient Can be calculated.

이를 이용하여 선형바람장 성분을 계산할 수 있다. 이때 시선속도 성분 중 수평 수렴/발산은 강수입자의 낙하속도에 영향을 받으며, 강우와 강설의 낙하속도는 큰 차이가 있다. 따라서 반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우 및 강설영역을 구분하여 수평 수렴/발산을 계산하였다.This can be used to calculate linear wind field components. At this time, horizontal convergence / divergence among the visual velocity components is influenced by the falling speed of the strong importer, and there is a great difference in the falling speed of rainfall and snowfall. Therefore, the horizontal convergence / divergence was calculated by separating the rainfall and snowfall regions using the bright band quality index calculated by the reflectivity.

상술한 단계 S550에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성한다(S560).The quasi-vertical profiles are generated by calculating at least one of the velocity component, the shear deformation, the stretch deformation, the synthetic deformation, and the horizontal convergence / divergence using the Fourier coefficients calculated in the step S550 described above (S560).

일 실시예에서, 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 단계(S560)에서는, 산출된 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성, 산출된 푸리에 계수를 이용하여 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성 또는 산출된 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성할 수 있다.In one embodiment, generating a quasi-vertical profile (S560) includes generating a quasi-vertical profile of velocity components through east-west, north-north, vertical velocity components and wind direction or wind velocity calculation using the calculated Fourier coefficients, The calculated Fourier coefficients can be used to generate a quasi-vertical profile of shear deformation, stretch deformation, and synthetic deformation, or to generate a horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile using the calculated Fourier coefficients.

상술한 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성은, 각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산하고, 계산된 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성할 수 있다.The generation of the quasi-vertical profile of the shear strain, elongation strain and synthetic strain described above is calculated by calculating the shear strain and elongation strain through the east-west and north-south components calculated using the relationship between each Fourier coefficient and linear wind field components After that, synthetic strains appearing as the sum of the elongation and shear strains can be calculated and the shear strains, stretch strains and synthetic quasi-vertical profiles of the synthetic strains can be generated through computed shear strains, stretch strains and synthetic strains.

이하에서 시선속도-방위각 곡선을 이용한 선형바람장의 계산을 설명한다.Hereinafter, the calculation of the linear wind field using the gaze velocity-azimuth curve will be described.

선형바람장의 동서성분(

Figure pat00004
)과 남북성분(
Figure pat00005
)은 수학식 1과 같이 정의될 수 있다.East-West Composition of Linear Wind Fields
Figure pat00004
) And the north-south component
Figure pat00005
) Can be defined as Equation (1).

Figure pat00006
Figure pat00006

임의의 레이더 고도각(

Figure pat00007
), 거리 및 방위각(
Figure pat00008
)에서 관측된 레이더 시선속도(
Figure pat00009
)는 수학식 2와 같이 선형바람장의 성분(
Figure pat00010
)으로 표현이 가능하다. Any radar altitude angle (
Figure pat00007
), Distance and azimuth (
Figure pat00008
) Radar line-of-sight velocity (
Figure pat00009
) Is a linear wind field component (
Figure pat00010
) Can be expressed as.

Figure pat00011
Figure pat00011

선형바람장의 성분으로 표현된

Figure pat00012
은 일정한 고도각(
Figure pat00013
)에서 방위각(
Figure pat00014
)에 따라 변하는 수학식 3의 2차 푸리에 급수로 표현할 수 있다.Expressed as a component of a linear wind field
Figure pat00012
Is a constant altitude angle
Figure pat00013
) To the azimuth angle
Figure pat00014
The second order Fourier series of Equation (3) which varies according to the second order Fourier series.

Figure pat00015
Figure pat00015

각각의 푸리에 계수는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다. 푸리에 계수는 방위각별 관측된 시선속도의 회귀분석을 통하여 각 계수를 산출할 수 있다.Each Fourier coefficient can be expressed by Equation (4). The Fourier coefficients can be calculated by regression analysis of observed line speeds per azimuth angle.

Figure pat00016
Figure pat00016

각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들간의 관계를 이용하여 선형바람장의

Figure pat00017
성분을 계산할 수 있으며, 이를 이용한 바람장의 신장변형(
Figure pat00018
) 및 시어변형(
Figure pat00019
), 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 수학식 5와 같이 계산할 수 있다.Using the relationship between each Fourier coefficient and linear wind field components,
Figure pat00017
And the elongation of the wind field
Figure pat00018
) And shear strain
Figure pat00019
), The composite strain represented by the sum of the elongation strain and the shear strain can be calculated as shown in Equation (5).

Figure pat00020
Figure pat00020

푸리에 급수에서 주기함수의 360°방위각 방향 평균은 0이므로, 시선속도의 방위각 평균은 수학식 6과 같이 수평 수렴/발산(

Figure pat00021
)과 연직 속도성분(
Figure pat00022
)의 합으로 나타난다.Since the 360 degree azimuthal direction average of the periodic function in the Fourier series is 0, the azimuthal average of the gaze speed is expressed by Equation 6 as horizontal convergence / divergence
Figure pat00021
) And the vertical velocity component (
Figure pat00022
).

Figure pat00023
Figure pat00023

균질한 대기 조건에서 해당 고도각의 전 방위각에 대해 모든 시선속도 자료가 존재할 경우 평균 수평 수렴/발산은 시선속도 평균(

Figure pat00024
) 으로 나타낼 수 있다. When all gaze velocity data exist for the azimuth of the elevation angle at homogeneous atmospheric conditions, the average horizontal convergence / divergence is the average of the gaze velocity
Figure pat00024
).

본 발명에서는 특정 임계값(전체 방위각 수의 90%) 이상 레이더 자료가 존재할 경우 푸리에 계수

Figure pat00025
로부터 수평 수렴/발산을 계산하였다. 연직속도성분(
Figure pat00026
)은 연직공기속도(
Figure pat00027
)와 강수입자 낙하속도(
Figure pat00028
)의 합으로 나타낼 수 있다.
Figure pat00029
는 평균을 통해 무시 가능하여,
Figure pat00030
값은
Figure pat00031
가 우세한 값을 가진다. 또한, 강설영역에 대하여 고도각 10° 및 강설입자의 낙하속도를 고려했을 때 관측된 평균 시선속도에서
Figure pat00032
의 기여도는 약 0.1ms-1 ~ 0.2ms-1로 작으므로,
Figure pat00033
으로 가정 할 수 있으며, 강설영역에 대한 수평 수렴/발산은 수학식 7로 계산 할 수 있다.In the present invention, when there is radar data above a certain threshold value (90% of the total azimuth angle), the Fourier coefficient
Figure pat00025
To calculate the horizontal convergence / divergence. Vertical velocity component (
Figure pat00026
) Is the vertical air velocity (
Figure pat00027
) And river importer falling rate (
Figure pat00028
). ≪ / RTI >
Figure pat00029
Can be neglected through an average,
Figure pat00030
The value is
Figure pat00031
Has a dominant value. In addition, considering the elevation angle of 10 ° and the falling velocity of the snow particles with respect to the snowfall area,
Figure pat00032
Lt; -1 > to 0.2ms < -1 >
Figure pat00033
, And horizontal convergence / divergence with respect to the snowfall region can be calculated by Equation (7).

Figure pat00034
Figure pat00034

그러나 강우영역에 대하여 강우입자의 낙하속도(

Figure pat00035
)가 1ms-1 ∼10ms-1로 무시할 수 없으므로 관측된 반사도(
Figure pat00036
)-낙하속도(
Figure pat00037
) 관계식으로 추정된 낙하속도(
Figure pat00038
)를 적용하여 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 수학식 8과 같이 계산하였다.However, the falling velocity of rainfall particles
Figure pat00035
) Can not be ignored in the range of 1 ms -1 to 10 ms -1,
Figure pat00036
) - Dropping speed (
Figure pat00037
) Falling velocity estimated by the relational expression (
Figure pat00038
) Was applied to calculate the horizontal convergence / divergence for the rainfall area as shown in equation (8).

Figure pat00039
Figure pat00039

이에 따라, 수평 수렴/발산 준-연직프로파일의 생성은, 강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 수학식 8을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 수학식 7을 통해 수평 수렴/발산을 계산할 수 있다.Accordingly, the generation of the horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile is performed by calculating the horizontal convergence / divergence using Equation 8 considering the falling speed calculated using the reflectivity in the case of the rainfall region, The horizontal convergence / divergence can be calculated by Equation (7).

다음으로 수평 수렴/발산 준-연직프로파일 생성에 있어서의 밝은띠 품질정보를 이용한 강설 및 강우영역 구분을 설명한다.Next, we explain the classification of snowfall and precipitation using bright band quality information in horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile generation.

상술한 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성은, 반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하고, 구분된 강우영역 또는 강설영역에 따라 낙하속도를 계산한 후 계산된 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성할 수 있다.To generate the horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile described above, a rainfall zone or a snowfall zone is classified using a light band quality index calculated by reflectivity, a fall velocity is calculated according to a divided rainfall zone or a snowfall zone The horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile can be generated by calculating the horizontal convergence / divergence for the snowfall or rainfall area by applying the calculated fall rate.

레이더 반사도의 연직프로파일정보를 이용하여 융해층(밝은띠)을 판별할 수 있으며, 밝은띠 아래를 강우, 밝은띠 위를 강설영역으로 구분할 수 있다. 각 레이더 빈의 밝은띠 품질정보를 포함한 BI(Bright band Index)를 사용하여 강설 및 강우영역을 구분할 수 있다.By using the vertical profile information of the radar reflectivity, it is possible to distinguish the melting layer (light band), and it is possible to distinguish the rain zone under the light zone and the snow zone on the bright zone. It is possible to distinguish snowfall and rainfall areas by using a bright band index (BI) including the light band quality information of each radar bin.

도 12를 참조하면, BI는 레이더의 빈이 밝은띠 고도 아래에서 밝은 띠 영역에 포함되지 않으면 1, 일부 포함되면 0∼1, 밝은 띠 영역에 모두가 포함되면 0으로 표현하며, 레이더 빈이 밝은 띠의 고도 위에서 일부 포함되면 0∼0.5, 포함되지 않으면 0.5로 표현한다.Referring to FIG. 12, BI is expressed as 1 if the bin of the radar is not included in the bright band region below the bright band height, 0 if the bin is partially included, or 0 if the bin is included in the bright band region, It is expressed as 0 to 0.5 if it is included in altitude, or 0.5 if it is not included.

일 실시예에서, 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분은, 레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분할 수 있다.In one embodiment, if the entire volume of the radar beam is included in the bright band region, the lower region of the lowest altitude is defined as a rainfall region, and the uppermost region of the highest altitude is defined as a snowfall region .

본 발명에서는 레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되었을 때(BI=0) 가장 낮은 고도(

Figure pat00040
) 아래를 강우영역, 가장 높은 고도(
Figure pat00041
) 위를 강설영역으로 구분하여 수평 수렴발산을 계산하였다.In the present invention, when the entire volume of the radar beam is included in the bright band region (BI = 0), the lowest altitude
Figure pat00040
) Below the rainfall area, the highest altitude (
Figure pat00041
) Were divided into snow areas and horizontal convergence divergence was calculated.

BI를 이용하여 밝은띠 상단부(

Figure pat00042
)와 하단부(
Figure pat00043
)를 탐지했을 경우 하층 강수성장이나 밝은띠의 반사도 감소로 인해 밝은띠 고도의 급격한 변화를 방지하기 위하여 이전시간 밝은띠 고도를 이용한 연속성 검사 수행하였다.By using BI,
Figure pat00042
) And the lower end
Figure pat00043
), The continuity test using the previous time light band height was performed to prevent sudden change of the light band height due to lower precipitation growth and decrease of reflection of the light band.

당 시간(t)에 탐지된 밝은띠 고도(

Figure pat00044
)와 이전 시간(t-1)의 밝은띠 고도(
Figure pat00045
)를 비교하여 차이가 1km이하일 경우 탐지된 밝은띠 고도를 사용(
Figure pat00046
)하였으며, 고도차이가 1km 이상일 경우 이전 시간의 밝은띠 고도(
Figure pat00047
)와 비교하여 차이가 적은 고도 사용하였다. BI를 이용해 밝은띠를 탐지하지 못한 경우 이전 시간에 기록된 밝은띠 정보를 사용하며, 이전 시간에 기록된 밝은띠 정보가 하루 이상 차이나는 경우 기후학적 밝은띠 정보를 사용하였다.The bright band height detected at the time (t)
Figure pat00044
) And the bright band height of the previous time (t-1)
Figure pat00045
) And use the detected bright band altitude if the difference is less than 1 km (
Figure pat00046
), And when the altitude difference is more than 1km,
Figure pat00047
) Were used. If bright bands can not be detected using BI, bright band information recorded at the previous time is used. If bright band information recorded at the previous time is different by one day or more, climatological bright band information is used.

도 13은 용인 테스트베드 레이더의 2016년 7월 4일 반사도(도 13a) 및 교차상관계수(도 13b)의 준-연직프로파일 시계열이다. 약 5km 부근에서 반사도가 높고 교차상관계수가 0.96 이하 값을 가지는 밝은띠가 나타났다. 동일한 사례의 BI(도 13c,d)에서 5km 부근 밝은띠를 탐지하였다. 그러나 약 14시경 반사도 감소로 BI에서 밝은띠 고도를 약 2.5km로 낮게 탐지하였다(도 13c). 고도 불연속 및 밝은띠가 탐지되지 않은 시간에 대한 밝은띠 고도보정 후(도 13d,+모양), 이전 시간 밝은띠 고도가 하루이상 존재하지 않는 06시 이전에는 기후학적 밝은띠 고도를 사용하였으며, 14시 부근의 밝은띠 고도가 낮아지는 부근에서 이전시간 밝은띠 고도를 사용함으로써 연속적으로 밝은띠 고도를 탐지하였다.Fig. 13 is a quasi-vertical profile time series of the July 4, 2016 reflection (Fig. 13A) and the cross correlation coefficient (Fig. 13B) of the acceptance test bed radar. A bright band with a high reflectivity and a cross correlation coefficient of less than 0.96 appeared at about 5 km. In the BI of the same case (Fig. 13c, d), a bright band around 5km was detected. However, BI decreased the light band height to about 2.5 km at about 14 o'clock (Fig. 13C). (Fig. 13d, + shape) for the time when no altitude discontinuity and bright band were detected (Fig. 13d, +), and a climatological bright band height was used before 06 o'clock We detected successively bright band altitudes by using bright band altitude at the previous time in the vicinity of the lower bright band altitude near the city.

다음에서는 우적크기분포자료를 이용한 반사도-낙하속도 관계식 추정을 설명한다.In the following, the estimation of the reflectivity-dropping velocity relation using the right-hand size distribution data is explained.

추정에 사용된 반사도(

Figure pat00048
)-낙하속도(
Figure pat00049
) 관계식은 대구 및 보성지역에서 관측된 경북대학교 이차원광학우적계(2D-video disdrometer; 2DVD)의 우적크기분포(Drop size distribution; DSD)자료를 사용하였으며, 계산한
Figure pat00050
Figure pat00051
의 선형 회귀분석을 통해 도출하였다. DSD로부터 레이더로 관측된
Figure pat00052
를 계산하기 위하여 관측된 자료는 수학식 9의 직경(D)-강우입자 낙하속도(
Figure pat00053
) 관계식을 이용하여 전처리 과정을 수행하였으며, 총 26,326개의 1분 DSD를 관계식 산출에 사용하였다. 2DVD 자료 사용 시 큰 입자의 그림자로 인해 작은 입자가 관측 되지 않는 문제로 인한 작은 입자의 과소추정을 보완하기 위하여 1분 DSD 자료에서 0.7mm 이하 입자에 대하여 동일한 강우강도를 가지는 Marshall-Palmer분포(M-P 분포)로 추정된 DSD를 사용하였다.The reflectivity used in the estimation (
Figure pat00048
) - Dropping speed (
Figure pat00049
) Relational data was obtained by using the drop size distribution (DSD) data of 2D-video disdrometer (2DVD) of Kyungpook National University observed in Daegu and Boseong area.
Figure pat00050
And
Figure pat00051
The results are summarized as follows. Observed as radar from DSD
Figure pat00052
(D) of the equation (9) - the falling velocity of the precipitation particles
Figure pat00053
), And a total of 26,326 1 minute DSDs were used for the calculation of the relational expression. In order to compensate for the underestimation of small particles due to the problem that small particles are not observed due to large particle shadows when using 2DVD data, the Marshall-Palmer distribution with the same rainfall intensity for particles less than 0.7 mm in 1 minute DSD data (MP Distribution) was used.

Figure pat00054
Figure pat00054

여기서,

Figure pat00055
이고
Figure pat00056
이다.here,
Figure pat00055
ego
Figure pat00056
to be.

도 14에서 점선은 2DVD로 관측된 자료의 예시를 나타내며, 각 점은 M-P분포를 이용하여 작은 입자를 보정한 DSD이다. 관측된 각 1분 DSD는 아래와 같이 0.7mm이하의 자료(3개 채널)를 보정하였다.In FIG. 14, the dashed line represents an example of the data observed by 2DVD, and each point is a DSD in which small particles are corrected using an M-P distribution. Each observed 1 minute DSD corrected the data (3 channels) below 0.7mm as shown below.

품질관리 및 작은 입자가 보정된 우적크기분포자료를 이용하여 아래의 수학식 10으로부터

Figure pat00057
를 산출하였다. 산출시 입자 크기에 따른 낙하속도 관계식은 Atlas and Ulbrich의 관계식(
Figure pat00058
)을 사용하였다.Using the quality control and small particle size corrected population size distribution data,
Figure pat00057
Respectively. The falling velocity dependence of the particle size at the time of calculation is given by the relation of Atlas and Ulbrich
Figure pat00058
) Were used.

Figure pat00059
Figure pat00059

전처리된 DSD를 이용하여 T-matrix 산란모의를 통해 반사도를 산출하였으며, 이때 파장 2.875GHz, 고도각 0도, Thurai et al. (2007)의 축비관계식을 사용하였다. 레이더 반사도 1dB 마다 평균한 도플러속도를 이용하여 선형회귀분석을 수행하였다.

Figure pat00060
형태의 시선속도-반사도 관계식을 산출하였으며, 반사도는 선형규모(
Figure pat00061
)로 변환하여 사용하였다. 도 15의 선형회귀분석을 통해 a=2.54, b=0.10인
Figure pat00062
관계식을 산출하였다.Using the preprocessed DSD, the T-matrix scattering simulation was used to calculate the reflectivity. At this time, the wavelength was 2.875 GHz, the altitude angle was 0 °, and Thurai et al. (2007). Linear regression analysis was performed using the average Doppler velocities for every 1 dB of radar reflectivity.
Figure pat00060
The visual velocity - reflectivity relation of the form was calculated, and the reflectivity was linear scale
Figure pat00061
). The linear regression analysis of FIG. 15 shows that a = 2.54, b = 0.10
Figure pat00062
A relational expression was calculated.

기존의

Figure pat00063
관계식과 비교했을 때 Joss and Waldvogel (1970)에 제시된 a=2.60, b=0.107과 유사한 값을 가졌으나 Steiner (1991)과 비교했을 때 동일한 반사도에 대하여
Figure pat00064
를 작게 추정하였다.Existing
Figure pat00063
Compared with the relationship, it has similar values as a = 2.60 and b = 0.107 in Joss and Waldvogel (1970), but compared to Steiner (1991)
Figure pat00064
Respectively.

Figure pat00065
위 강설영역에서의 낙하속도는 Lee et al. (2001)에서 제시된
Figure pat00066
을 사용하여 낙하속도를 계산하였다. 밝은띠 영역에서 낙하속도는 밝은띠 고도 하단부에서 강우영역에 대한
Figure pat00067
관계식으로 산출된 낙하속도와 상단부에서 강설영역에 대한
Figure pat00068
관계식으로 산출된 낙하속도 값을 이용하여 선형 내삽하였다.
Figure pat00065
The rate of fall in the snowfall region is shown in Lee et al. (2001)
Figure pat00066
Was used to calculate the falling rate. The drop velocity in the bright zone is the light band height,
Figure pat00067
The falling rate calculated from the relation and the
Figure pat00068
Linear interpolation was performed using the falling velocity values calculated by the relational expression.

도 16은 2016년 5월 15일~16일 동안 관측된 반사도의 준-연직프로파일 및 이를 이용하여 계산한 낙하속도 준-연직프로파일의 시계열이다. 도 16에서 +는 밝은띠의 상단부와 하단부를 나타낸다. 밝은띠 고도 아래의 낙하속도는 주로 3~8ms-1로 분포하고 있으며, 밝은띠 고도위의 낙하속도는 0.3~1ms-1로 반사도 강도에 따라 분포하고 있다. 밝은띠 영역의 낙하속도는 밝은띠 상단부에서 하단부로 갈수록 점차 증가하였다.Figure 16 is a time series of the quasi-vertical profile of the observed reflectivity and the drop rate quasi-vertical profile calculated using it from May 15-16, 2016. In Fig. 16, " + " represents the upper end and the lower end of the light band. The drop rate under the light band height is mainly in the range of 3 ~ 8ms -1 , and the drop rate on the light band height is 0.3 ~ 1ms -1 , which is distributed according to the reflectance intensity. The falling velocity of the bright band region gradually increased from the upper end of the light band to the lower end.

마지막으로, 본 발명에 의한 2016년 5월 16일 사례에 대한 준-연직프로파일 생성 결과를 설명한다.Finally, the result of generating the quasi-vertical profile for the case of May 16, 2016 according to the present invention will be described.

도 17은 용인 테스트베드 이중편파 레이더로 관측된 반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 연직 속도성분, 낙하속도 및 수평 수렴/발산의 준-연직프로파일을 나타낸다. 연직 반사도 프로파일로 탐지된 밝은띠는 약 4~5km 고도에 나타났으며 차등반사도(도 17b)와 교차상관계수(도 17c)의 준-연직프로파일에서도 동일한 위치에서 밝은띠가 나타났다. 2016년 5월 16일 00KST부터 밝은띠의 반사도가 약해졌으며 01KST 이후 밝은띠 고도가 낮아졌다.Figure 17 shows the reflectivity, differential reflectivity, cross correlation coefficient, vertical velocity component, falling velocity and quasi-vertical profile of horizontal convergence / divergence observed with an acceptance testbed dual polarized radar. The bright bands detected by the vertical reflectivity profile were at an altitude of about 4 to 5 km and bright bands appeared at the same positions in the differential reflectivity (FIG. 17B) and the quasi-vertical profile of the cross correlation coefficient (FIG. From 00KST on May 16, 2016, the light band reflectivity has weakened and the light band height has decreased since 01KST.

시선속도의 VAD(Velocity-Azimuth Display)곡선으로 산출된 연직속도성분과 수평 바람성분의 준-연직프로파일에서 1800KST부터 한랭전선 통과로 풍향이 남서풍에서 북서풍으로 급격히 변하였다(도 17d). 일반적으로 전선면에서 서로 성질이 다른 두 공기덩이가 만나면 상승기류가 발생할 수 있다. 전선면을 따라 하층에 수렴(도 17f의 푸른색), 상층에 발산(도 17f의 붉은색)이 나타나 수평 수렴/발산의 준-연직프로파일에서 전선면의 상승기류를 관측할 수 있었다.The wind speed from 1800 KST to the cold frontal line in the quasi-vertical profile of the vertical velocity component and horizontal wind component calculated from the Velocity-Azimuth Display (VAD) curve rapidly changed from southwest wind to northwest wind (Fig. 17d). Generally, when two air ponds with different properties are encountered on the front surface, a rising air current may be generated. The upward convergence (blue in Fig. 17F) and the divergence in the upper layer (red in Fig. 17F) along the front surface were observed, and the upward airflow of the front surface was observed in the quasi-vertical profile of horizontal convergence / divergence.

도 18은 도 17과 동일한 사례에 대해 수직측풍장비의 관측값과 추정된 선형바람장의 연직성분을 비교한 도면이다. 도 18(a)는 QVP로부터 산출된 바람프로파일과

Figure pat00069
로부터 산출된
Figure pat00070
의 분포도이고, 도 18(b)는 2016년 5월 15일부터 1일까지의
Figure pat00071
Figure pat00072
이다.FIG. 18 is a view comparing the observed value of the vertical wind gust equipment with the vertical component of the estimated linear wind field in the case of FIG. 17; FIG. Figure 18 (a) shows the wind profile calculated from QVP and
Figure pat00069
From the calculated
Figure pat00070
FIG. 18 (b) shows a distribution chart of the period from May 15 to 1, 2016
Figure pat00071
Wow
Figure pat00072
to be.

도 18을 참조하면, 수직측풍장비의 연직 도플러속도(

Figure pat00073
)는 입자의 낙하속도(
Figure pat00074
)와 연직 공기속도(
Figure pat00075
)의 합으로 관측되며, QVP에서 산출된 연직속도 성분 중 주어진 고도에서 수평/발산을 무시(
Figure pat00076
)한
Figure pat00077
, 연직 공기속도를 무시한 반사도로 추정된  
Figure pat00078
와 비교하였다. 수평/발산을 무시했을 경우
Figure pat00079
의 표준편차를 가졌으며,
Figure pat00080
와 QVP로 산출된
Figure pat00081
를 비교했을 때 표준편차가
Figure pat00082
로 낮아졌다.Referring to Figure 18, the vertical Doppler velocity
Figure pat00073
) Is the falling velocity of the particles (
Figure pat00074
) And vertical air velocity (
Figure pat00075
) And ignoring the horizontal / divergence at a given elevation of the vertical velocity components calculated from the QVP (
Figure pat00076
)One
Figure pat00077
, Estimated by the reflectivity ignoring the vertical air velocity
Figure pat00078
. Ignoring horizontal / divergence
Figure pat00079
, ≪ / RTI >
Figure pat00080
And QVP
Figure pat00081
The standard deviation is
Figure pat00082
Respectively.

이와 같은, 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법은 어플리케이션으로 구현되거나 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.Such a quasi-vertical profile generation method of the weather radar observation parameters may be implemented in an application or implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium. The computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.

상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거니와 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.The program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be ones that are specially designed and configured for the present invention and are known and available to those skilled in the art of computer software.

컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CDROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CDROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, , And hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.

프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Examples of program instructions include machine language code such as those generated by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.

이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. You will understand.

본 발명에 따르면, 특정 레이더 고도각 자료에서 동일한 거리의 관측변수를 방위각 방향으로 평균 및 시선속도-방위각 곡선을 이용해 레이더 관측변수 및 선형 바람장 성분의 준-연직프로파일을 산출할 수 있다.According to the present invention, it is possible to calculate the quasi-vertical profiles of the radar observation variables and the linear wind field components by using the average distance and azimuth angle-azimuth curve in the azimuthal direction with the same distance in the specific radar altitude data.

이에 따라, 본 발명은, 기상, 소방방재, 수문기상 및 항공기상 분야에 적용 및 응용이 가능하며, 또한, 이에 따른 준-연직프로파일을 이용한 강수 연직구조를 분석 방식은, 기상청 및 방재기관의 관심이 높아 시장성이 밝으며, 관련 민간 기관들 또한 해당 기술에 대한 관심도가 매우 높아 전망이 밝은 기업화를 제공할 수 있다.Accordingly, the present invention can be applied and applied to the fields of weather, fire prevention, hydrometeorological and aeronautical weather, and the analysis method of the precipitation vertical structure using the quasi-vertical profile is related to the interest of the weather agency and the disaster prevention agency Is highly marketable, and related private institutions are also highly interested in the technology, which can provide a promising business.

100: 고도각 선택부 200: 제1프로파일 생성부
210: 관측변수 선택부 220: 강우영역 선택부
230: 방위각상 평균 생성부 240: 변수별 프로파일 생성부
300: 전처리 수행부 400: 푸리에 계수 계산부
410: 곡선 생성부 420: 계수 산출부
500: 제2프로파일 생성부 510: 속도성분 프로파일 생성부
520: 변형 프로파일 생성부 521: 변형 계산부
522: 제1생성부 530: 수평 수렴/발산 프로파일 생성부
100: altitude angle selection unit 200: first profile generation unit
210: observation parameter selection unit 220: rainfall area selection unit
230: azimuthal average generating unit 240: profile generating unit for each variable
300: Pretreatment performing unit 400: Fourier coefficient calculating unit
410: curve generation unit 420: coefficient calculation unit
500: second profile generator 510: velocity component profile generator
520: deformation profile generating unit 521: deformation calculating unit
522: first generating unit 530: horizontal convergence /

Claims (19)

준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택하는 고도각 선택부;
상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 제1프로파일 생성부;
상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우 상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각에 따른 시선속도를 전처리하는 전처리 수행부;
상기 전처리 수행부에서 전처리된 시선속도를 이용하여 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 푸리에 계수 계산부; 및
상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 제2프로파일 생성부를 포함하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
An altitude angle selection unit for selecting altitude angles to generate a quasi-vertical profile;
A first profile generator for generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of the dual polarized radar for a specific azimuth range of a single altitude facet when the observed altitude angles selected by the altitude angle selector are not line speeds;
A preprocessing unit for preprocessing a line speed corresponding to the altitude angle selected by the altitude angle selection unit when the altitude angle selected by the altitude angle selection unit is the line speed;
A Fourier coefficient calculation unit for calculating a Fourier coefficient by expressing a gaze velocity-azimuth curve generated using the gaze velocity preprocessed by the pre-processing unit as a Fourier series; And
A second profile generation unit that generates respective quasi-vertical profiles by calculating at least one of a velocity component, a shear deformation, an elongation deformation, a synthetic deformation, and a horizontal convergence / divergence using Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit A device for generating a quasi-vertical profile of a meteorological radar observing variable comprising:
제1항에 있어서, 상기 제1프로파일 생성부는,
반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택하는 관측변수 선택부;
강우영역을 선택하는 강우영역 선택부;
상기 고도각 선택부에서 선택한 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 상기 강우영역의 선택된 상기 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성하는 방위각상 평균 생성부; 및
상기 방위각상 평균 생성부에서 생성한 방위각상 평균을 이용하여 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 변수 별로 준-연직프로파일을 생성하는 변수별 프로파일 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the first profile generator comprises:
An observation parameter selection unit for selecting at least one of radar observation variables, a reflection degree, a differential reflectivity, a differential phase difference, and a cross correlation coefficient;
A rainfall region selection unit for selecting a rainfall region;
An azimuthal average generator for generating azimuthal averages of the selected radar observation variables in the rainfall area selected from the single altitude angles corresponding to the altitude angles selected by the altitude angle selector; And
And a variable profile generating unit for generating a quasi-vertical profile for each of at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient using the azimuthal average generated by the azimuthal average generator. Apparatus for generating quasi - vertical profiles of weather radar observational variables.
제1항에 있어서, 상기 전처리 수행부는,
이중편파레이더의 임의의 고도각, 거리 및 방위각에서 관측된 시선속도가 시선속도 접힘 현상이 발생하여 시선속도-방위각 곡선의 불연속면이 생기는 것을 방지할 수 있도록 시선속도 접힘 풀기를 수행하고, 관측노이즈로 인해 발생된 점 에코를 제거하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
The image processing apparatus according to claim 1,
In order to prevent the discontinuity of the visual velocity-azimuth curve from occurring due to the visual velocity folding phenomenon occurring at arbitrary elevation angles, distances and azimuth angles of the dual polarized radar, the visual velocity folding unfolding is performed, Wherein the point echo generated by the weather radar observation parameter is removed.
제1항에 있어서, 상기 푸리에 계수 계산부는,
상기 전처리 수행부에서 전처리된 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성하는 곡선 생성부; 및
상기 곡선 생성부에서 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 계수 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
2. The apparatus of claim 1, wherein the Fourier coefficient calculator comprises:
A curve generating unit for generating a gaze velocity-azimuth curve using the gaze velocity preprocessed by the preprocessing unit; And
And a coefficient calculator for calculating a Fourier coefficient by expressing the line velocity-azimuth curve generated by the curve generator as a Fourier series form.
제1항에 있어서, 상기 제2프로파일 생성부는,
상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성하는 속도성분 프로파일 생성부;
상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 시어변형 및 신장변형 준-연직프로파일을 생성하는 변형 프로파일 생성부; 및
상기 푸리에 계수 계산부에서 산출된 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 수평 수렴/발산 프로파일 생성부를 포함하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
The apparatus according to claim 1,
A velocity component profile generation unit for generating a velocity component quasi-vertical profile through east-west, north-north, vertical velocity components and wind direction or wind speed calculation using the Fourier coefficient calculated by the Fourier coefficient calculation unit;
A deformation profile generation unit for generating a shear deformation and an elongation quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit; And
And a horizontal convergence / divergence profile generation unit for generating a horizontal convergence / divergence quasi-vertical profile using the Fourier coefficients calculated by the Fourier coefficient calculation unit.
제5항에 있어서, 상기 변형 프로파일 생성부는,
각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산하는 변형 계산부; 및
상기 변형 계산부에서 계산한 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 제1생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
6. The apparatus according to claim 5,
A shear strain and an elongation strain are calculated through the east-west component and the north-south component calculated by using the relationship between the respective Fourier coefficients and the linear wind field components, and then the strain calculation section calculates the synthetic strain represented by the sum of the elongation strain and the shear strain ; And
And a first generator for generating a quasi-vertical profile of shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation through shear deformation, elongation deformation and synthetic deformation calculated by said deformation calculation unit. Vertical Profile Generator.
제5항에 있어서, 상기 수평 수렴/발산 프로파일 생성부는,
반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 강수형태 구분부;
상기 강수형태 구분부에 의해 구분된 강우영역 또는 강설영역에 따라 낙하속도를 계산하는 낙하속도 계산부; 및
상기 낙하속도 계산부에 계산된 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 제2생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
6. The apparatus of claim 5, wherein the horizontal convergence /
A precipitation type classification unit for classifying rainfall or snowfall using a light band quality index calculated by reflectivity;
A falling rate calculator for calculating a falling rate according to the rainfall area or the snowfall area classified by the precipitation type classifying part; And
And a second generator for generating a horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile by calculating horizontal convergence / divergence for a snowfall area or a rainfall area by applying the calculated falling speed to the falling speed calculation part Apparatus for generating quasi-vertical profiles of observed variables.
제7항에 있어서, 상기 강수형태 구분부는,
레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
The method according to claim 7,
Wherein when the entire volume of the radar beam is included in the bright band region, a lower region of the lowest altitude is defined as a rainfall region, and an upper region of the highest altitude is classified as a snowfall region. Profile generating device.
제7항에 있어서, 상기 수평 수렴/발산 프로파일 생성부는,
강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 장치.
8. The apparatus of claim 7, wherein the horizontal convergence /
The horizontal convergence / divergence is calculated through a calculation formula that takes into account the falling speed calculated using the reflectivity in the case of the rainfall region, and the horizontal convergence / divergence is calculated through the calculation formula in which the falling velocity is not considered in the snowfall region. Apparatus for generating quasi - vertical profiles of radar observations.
준-연직프로파일을 생성할 고도각을 선택하는 단계;
선택된 상기 고도각의 관측변수가 시선속도가 아닌 경우 단일 고도각면의 특정 방위각 범위에 대한 이중편파레이더의 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 단계;
선택된 상기 고도각의 관측변수가 시선속도인 경우 선택된 상기 고도각에 따른 시선속도를 전처리하는 단계;
전처리된 상기 시선속도를 이용하여 생성한 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 단계; 및
산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 속도성분, 시어변형, 신장변형, 합성변형 및 수평 수렴/발산 중 적어도 하나 이상의 계산을 통해 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
Selecting an elevation angle to generate a quasi-vertical profile;
Generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters of the dual polarized radar for a specific azimuth range of a single elevation facet if the observed elevation angle of the selected elevation angle is not a line of sight velocity;
Preprocessing the gaze speed according to the selected altitude angle when the observation variable of the selected altitude angle is the gaze speed;
Calculating a Fourier coefficient by expressing a line velocity-azimuth curve generated using the preprocessed line-of-sight velocity in the form of a Fourier series; And
Generating a quasi-vertical profile by calculating at least one of a velocity component, a shear strain, an elongation strain, a synthetic strain, and a horizontal convergence / divergence using the calculated Fourier coefficients; - How to create a vertical profile.
제10항에 있어서, 상기 단일 및 이중편파변수의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는,
반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 레이더 관측변수를 선택하는 단계;
강우영역을 선택하는 단계;
선택된 상기 고도각에 따른 단일 고도각면에서 선택된 상기 강우영역의 선택된 상기 레이더 관측변수의 방위각상 평균을 생성하는 단계; 및
생성된 상기 방위각상 평균을 이용하여 반사도, 차등반사도, 차등위상차 및 교차상관계수 중 적어도 하나 이상의 변수 별로 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
11. The method of claim 10, wherein generating a quasi-vertical profile of the single and dual polarization parameters comprises:
Selecting at least one of a radar, a differential reflectance, a differential phase difference, and a cross correlation coefficient;
Selecting a rainfall area;
Generating an azimuthal average of the selected radar observation variables in the rainfall area selected from a single elevation facet according to the selected elevation angle; And
And generating a quasi-vertical profile for each of at least one of the reflectivity, the differential reflectivity, the differential phase difference, and the cross correlation coefficient using the generated azimuthal average. The quasi-vertical profile of the weather radar observation parameter Generation method.
제10항에 있어서, 상기 전처리하는 단계는,
이중편파레이더의 임의의 고도각, 거리 및 방위각에서 관측된 시선속도가 시선속도 접힘 현상이 발생하여 시선속도-방위각 곡선의 불연속면이 생기는 것을 방지할 수 있도록 시선속도 접힘 풀기를 수행하고, 관측노이즈로 인해 발생된 점 에코를 제거하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
11. The method of claim 10, wherein the pre-
In order to prevent the discontinuity of the visual velocity-azimuth curve from occurring due to the visual velocity folding phenomenon occurring at arbitrary elevation angles, distances and azimuth angles of the dual polarized radar, the visual velocity folding unfolding is performed, And removing the point echoes generated by the weather radar observation parameters.
제10항에 있어서, 상기 푸리에 계수를 산출하는 단계는,
전처리된 상기 시선속도를 이용하여 시선속도-방위각 곡선을 생성하는 단계; 및
생성된 상기 시선속도-방위각 곡선을 푸리에 급수 형태로 나타내어 푸리에 계수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
11. The method of claim 10, wherein calculating the Fourier coefficients comprises:
Generating a gaze velocity-azimuth curve using the preprocessed gaze velocity; And
And generating the Fourier coefficient by expressing the generated gaze-azimuth curve in the form of a Fourier series, thereby calculating a Fourier coefficient.
제10항에 있어서, 상기 각각의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는,
산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 동서, 남북, 연직속도성분 및 풍향 또는 풍속 계산을 통해 속도성분 준-연직프로파일을 생성하는 단계;
산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계; 및
산출된 상기 푸리에 계수를 이용하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
11. The method of claim 10, wherein generating the respective quasi-vertical profiles comprises:
Generating a velocity component quasi-vertical profile through east-west, north-north, vertical velocity components and wind direction or wind speed calculation using the calculated Fourier coefficients;
Generating a quasi-vertical profile of shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation using the calculated Fourier coefficients; And
Generating a horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile using the calculated Fourier coefficients; and generating a horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile using the calculated Fourier coefficients.
제14항에 있어서, 상기 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계는,
각 푸리에 계수와 선형바람장 성분들 간의 관계를 이용하여 계산된 동서성분과 남북성분을 통해 시어변형 및 신장변형을 계산한 후, 신장변형과 시어변형의 합으로 나타나는 합성변형을 계산하는 단계; 및
계산된 시어변형, 신장변형 및 합성변형을 통해 시어변형, 신장변형 및 합성변형의 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
15. The method of claim 14, wherein generating the shear strain, stretch strain, and quasi-vertical profile of the synthetic strain comprises:
Calculating the shear strain and the elongation strain through the east - west component and the north - south component calculated using the relationship between the respective Fourier coefficients and the linear wind field components, and then calculating the synthetic strain represented by the sum of the elongation strain and the shear strain; And
Generating a quasi-vertical profile of shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation through computed shear deformation, elongation deformation, and synthetic deformation.
제14항에 있어서, 상기 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계는,
반사도로 계산된 밝은띠 품질지수를 이용하여 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 단계;
구분된 상기 강우영역 또는 상기 강설영역에 따라 낙하속도를 계산하는 단계; 및
계산된 상기 낙하속도를 적용하여 강설영역 또는 강우영역에 대한 수평 수렴/발산을 계산하여 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
15. The method of claim 14, wherein generating the horizontal convergence / divergence quasi-
Dividing the rainfall region or the snowfall region by using the bright band quality index calculated by the reflectance;
Calculating a falling speed according to the divided rainfall area or the snowfall area; And
And generating a horizontal convergence / divergence quasi- vertical profile by calculating the horizontal convergence / divergence for a snowfall or a rainfall area by applying the calculated dropping rate to the horizontal / vertical profile of the weather radar observation variable Generation method.
제16항에 있어서, 상기 강우영역 또는 강설영역 여부를 구분하는 단계는,
레이더 빔의 볼륨 전체가 밝은띠 영역에 모두 포함 되는 경우 가장 낮은 고도의 하측 영역을 강우영역으로 하고, 가장 높은 고도의 상측 영역을 강설영역으로 구분하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
The method according to claim 16, wherein the step of classifying whether the rainfall area or the snowfall area includes:
Wherein when the entire volume of the radar beam is included in the bright band region, a lower region of the lowest altitude is defined as a rainfall region, and an upper region of the highest altitude is classified as a snowfall region. How to create a profile.
제16항에 있어서, 상기 수평 수렴/발산 준-연직프로파일을 생성하는 단계는,
강우영역의 경우 반사도를 이용하여 산출된 낙하속도를 고려한 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하고, 강설영역의 경우 낙하속도가 고려되지 않은 계산식을 통해 수평 수렴/발산을 계산하는 것을 특징으로 하는 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법.
17. The method of claim 16, wherein generating the horizontal convergence / divergence quasi-
The horizontal convergence / divergence is calculated through a calculation formula that takes into account the falling speed calculated using the reflectivity in the case of the rainfall region, and the horizontal convergence / divergence is calculated through the calculation formula in which the falling velocity is not considered in the snowfall region. A method of generating a quasi-vertical profile of a radar observation parameter.
제10항 내지 제18항에 따른 기상레이더 관측변수의 준-연직프로파일 생성 방법을 수행하기 위한, 컴퓨터 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a computer program for performing a method of generating a quasi-vertical profile of a weather radar observation parameter according to any one of claims 10 to 18.
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