KR20210017919A - Upward longwave radiation calculation method - Google Patents

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KR20210017919A KR1020190097823A KR20190097823A KR20210017919A KR 20210017919 A KR20210017919 A KR 20210017919A KR 1020190097823 A KR1020190097823 A KR 1020190097823A KR 20190097823 A KR20190097823 A KR 20190097823A KR 20210017919 A KR20210017919 A KR 20210017919A
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김부요
이규태
정원찬
조현명
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한국전자통신연구원
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Abstract

Disclosed is an earth surface upward longwave radiation (ULR) calculation method. The earth surface upward longwave radiation calculation method comprises the steps of: determining outgoing longwave radiation (OLR) in upper atmosphere and atmospheric transmittance in a longwave region by simulating a vertical profile including vertical pressure, vertical temperature, vertical water vapor and vertical ozone according to a radiative transfer model; deriving a regression coefficient for calculating ULR at an earth surface using the determined ULR in the upper atmosphere and atmospheric transmittance in the longwave region; and calculating the ULR from the earth surface by using the ULR in the upper atmosphere and the earth surface temperature based on the derived regression coefficient.

Description

지표면 상향장파복사 산출 방법{UPWARD LONGWAVE RADIATION CALCULATION METHOD}Calculation method of the upward longwave radiation of the ground surface {UPWARD LONGWAVE RADIATION CALCULATION METHOD}

본 발명은 지표면 상향장파복사 산출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지표면 온도와 대기 상단에서의 상향장파복사를 이용하여 지표면 상향장파복사를 산출하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of calculating the upward long-wave radiation of the ground surface, and more particularly, to a method of calculating the upward long-wave radiation of the ground surface by using the upward long-wave radiation from the surface temperature and the upper atmosphere.

지표면 상향장파복사(Upward Longwave Radiation, ULR)는 지표면 복사 수지 요소 중 하나로 지표면에서 대기 그리고 우주로 방출되는 복사량이다. 이 복사량은 복사 수지 균형을 위한 순 장파 복사와 순 단파 복사를 포함하여 기상 예측과 수문학 그리고 생태학 등에 중요한 복사 요소이다. 또한 지표면과 대기 사이에 에너지 교환에 필수적인 에너지로 기후 및 지표면 특성에 따라 복사량의 변화를 나타내기 때문에 기상 및 기후 변화 탐지에 활용될 수 있다. 특히, 고위도와 극 지방의 에너지 순환에 필수이다.Upward Longwave Radiation (ULR) is one of the components of the Earth's surface radiation balance and is the amount of radiation emitted from the surface to the atmosphere and space. This amount of radiation is an important radiative factor in meteorological prediction, hydrology, and ecology, including net long-wave radiation and pure short-wave radiation for the balance of radiation balance. In addition, since it is an energy essential for energy exchange between the surface and the atmosphere, it can be used for detecting weather and climate change because it shows a change in the amount of radiation depending on the characteristics of the climate and the surface. In particular, it is essential for energy circulation in high latitudes and polar regions.

지표면 상향장파복사는 지상 기반의 관측 장비인 지구복사계로부터 관측될 수 있으나 관측된 자료는 오직 그 지역만을 대표할 수 있고 해양 및 산악 그리고 극 지방의 경우 열악한 관측환경으로 복사량 관측과 장비 관리에 큰 어려움이 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기위해 인공위성 자료를 기반으로 지표면 상향장파복사를 산출하는 알고리즘들이 개발되고 있다.Long-wave radiation above the surface can be observed from the earth radiometer, which is a ground-based observation equipment, but the observed data can only represent the area, and in the case of oceans, mountains, and polar regions, it is difficult to observe radiation amount and manage equipment due to poor observation environment. There is this. Therefore, to solve this problem, algorithms are being developed to calculate the up-to-surface long-wave radiation based on satellite data.

종래에는 이와 같은 지표면 상향장파복사를 계산하기 위해 하기의 식 1과 같이 지표면 온도와 지표면 방출률 그리고 지표면 하향장파복사(Downward Longwave Radiation; DLR)가 입력 자료로 사용된다.Conventionally, in order to calculate such an upward longwave radiation of the surface, the surface temperature, the surface emission rate, and the downward longwave radiation (DLR) are used as input data as shown in Equation 1 below.

<식 1><Equation 1>

Figure pat00001
Figure pat00001

여기서

Figure pat00002
는 지표면 방출률,
Figure pat00003
는 슈테판-볼츠만 (Stefan-Boltzmann) 상수 (
Figure pat00004
),
Figure pat00005
는 지표면 온도이다.here
Figure pat00002
Is the surface emission rate,
Figure pat00003
Is the Stefan-Boltzmann constant (
Figure pat00004
),
Figure pat00005
Is the surface temperature.

그러나 상기의 식 1에 입력되는 자료인 지표면 방출률의 경우 지표면 상향장파복사와 마찬가지로 지상 기반의 관측이 사실상 불가하기 때문에 인공위성 자료를 활용하여 제한적으로 산출되고 있다. 즉, 인공위성으로부터 지표면이 관측 되어야하기 때문에 구름이 존재하는 지역은 지표면 방출률이 산출되지 않는다.However, the surface emission rate, which is the data input in Equation 1 above, is limitedly calculated using satellite data because it is virtually impossible to observe the ground-based surface as in the case of the upward longwave radiation to the surface. In other words, since the surface must be observed from an artificial satellite, the surface emission rate is not calculated for areas where clouds exist.

따라서 구름이 존재하는 지역이 있는 한 모든 영역에 대한 지표면 방출률의 실시간 산출은 불가한 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 모든 관측 영역에 대하여 구름이 없는 조건에서 산출된 결과를 장시간 수집함으로써 일평균 또는 월평균 자료로 생산하는 방법 등도 사용되지만 지표면 방출률의 경우 시간에 따라 그 값이 달라지기 때문에, 이 경우 매시각 10% 이상의 큰 오차가 발생될 수 있다. 그러므로 지표면 방출률의 자료는 지표면 상향장파복사 산출에 필수 요소이나 불확실성이 큰 문제가 있다. Therefore, as long as there is an area where clouds exist, real-time calculation of the surface emission rate for all areas is impossible. In order to solve this problem, a method of producing as daily or monthly average data by collecting the results calculated under cloudless conditions for all observation areas for a long period of time is also used, but in the case of the surface emission rate, the value varies with time. In this case, a large error of 10% or more may occur every hour. Therefore, the data on the surface emission rate is an essential factor in the calculation of the upward long-wave radiation to the surface, but there is a problem with great uncertainty.

본 발명은 지표면 상향장파복사 산출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 지표면 온도와 대기 상단에서의 상향장파복사를 이용함으로써 지표면 상향장파복사를 산출하는 방법을 제공한다. The present invention relates to a method of calculating the upward long-wave radiation of the ground surface, and more specifically, provides a method of calculating the upward long-wave radiation of the ground by using the upward long-wave radiation at the surface temperature and the upper atmosphere.

본 발명의 일실시예에 따른 지표면 상향장파복사 산출 방법은 연직 기압, 연직 기온, 연직 수증기량 및 연직 오존량을 포함하는 연직 프로파일을 복사 전달 모델에 따라 시뮬레이션 함으로써 대기 상단에서의 상향장파복사(Outgoing Longwave Radiation, OLR) 및 장파 영역의 대기투과도를 결정하는 단계; 상기 결정된 대기 상단에서의 상향장파복사 및 장파 영역의 대기투과도를 이용하여 지표면에서의 상향장파복사(Upward Longwave Radiation, ULR)를 산출하기 위한 회귀계수를 도출하는 단계; 및 상기 도출된 회귀계수에 기초하여 상기 대기 상단에서의 상향장파복사 및 지표면 온도를 이용함으로써 상기 지표면에서의 상향장파복사를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.In an embodiment of the present invention, a method for calculating the upward longwave radiation at the top of the atmosphere is performed by simulating a vertical profile including vertical air pressure, vertical temperature, vertical water vapor amount, and vertical ozone amount according to a radiation transmission model. , OLR) and determining the atmospheric transmittance of the long wave region; Deriving a regression coefficient for calculating Upward Longwave Radiation (ULR) at the ground surface by using the determined upward longwave radiation at the top of the atmosphere and the atmospheric transmittance of the long wave region; And calculating the upward long-wave radiation from the ground surface by using the upward long-wave radiation from the upper atmosphere and the surface temperature on the basis of the derived regression coefficient.

본 발명은 지표면 상향장파복사 산출 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 불확실성이 큰 지표면 방출률을 이용하지 않고, 지표면 온도와 대기 상단에서의 상향장파복사를 이용함으로써 지표면 상향장파복사를 산출할 수 있다.The present invention relates to a method of calculating the upward long-wave radiation on the ground surface, and more specifically, it is possible to calculate the upward long-wave radiation on the ground surface by using the upward long-wave radiation at the surface temperature and the upper atmosphere without using the surface emission rate with high uncertainty.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘의 흐름을 플로우챠트로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지표면 온도에 따른 장파 영역의 대기투과도와 대기 상단에서의 상향장파복사 산포도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CERES의 지표면 상향장파복사와 본 발명을 통해 산출된 지표면 상향장파복사를 비교한 도면이다.
1 is a flow chart showing a flow of an algorithm for calculating an upward longwave radiation to a ground surface according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing atmospheric transmittance in a long-wave region according to a surface temperature and an upward long-wave radiation scattering diagram at an upper end of the atmosphere according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a comparison of CERES's up-to-ground long-wave radiation and the up-to-ground long-wave radiation calculated through the present invention according to an embodiment of the present invention.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, since various changes may be made to the embodiments, the scope of the rights of the patent application is not limited or limited by these embodiments. It should be understood that all changes, equivalents, or substitutes to the embodiments are included in the scope of the rights.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are used for illustrative purposes only and should not be interpreted as limiting. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that a detailed description of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘의 흐름을 플로우챠트로 도시한 도면이다.1 is a flow chart showing a flow of an algorithm for calculating an upward longwave radiation to a ground surface according to an embodiment of the present invention.

지표면 온도와 같은 기상변수는 관측과 기상모델 그리고 인공위성 결과가 매우 유사하고 불확실성이 다른 기상변수에 비하여 매우 낮다. 또한, 지표면 하향장파복사 또한 산출 오차가 작으며, 지표면 방출률이 보통 0.9에서 1사이의 값을 갖기 때문에 상기의 식 1에 오른편 두번째 항은 상대적으로 매우 작은 값을 갖는다.Weather variables such as surface temperature have very similar observations, weather models, and satellite results, and the uncertainty is very low compared to other weather variables. In addition, since the calculation error of the long-wave radiation down to the ground surface is also small, and the emission rate of the ground surface usually has a value between 0.9 and 1, the second term on the right in Equation 1 above has a relatively very small value.

본 발명에서는 지표면 상향장파복사의 산출 문제를 해결하기 위해 지표면 방출률을 사용하지 않는 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘을 제공한다. 이와 같은 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘은 대기투과도를 이용하여 지표면 상향장파복사를 산출할 수 있는데, 대기투과도는 아래의 식 2와 같이 정의될 수 있다.In the present invention, in order to solve the problem of calculating the upward long-wave radiation of the ground surface, an algorithm for calculating the upward long-wave radiation of the ground surface is provided that does not use the ground surface emission rate. Such an algorithm for calculating the upward long-wave radiation of the ground surface can calculate the upward long-wave radiation of the ground using the atmospheric transmittance, and the atmospheric transmittance can be defined as in Equation 2 below.

<식 2><Equation 2>

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서,

Figure pat00007
는 장파 영역의 대기투과도를 의미하고, OLR(Outgoing Longwave Radiation)은 대기 상단에서의 상향장파복사를 나타낸다. 그러면, 본 발명은 식 2로부터 식 3과 같은 지표면 상향장파복사를 도출할 수 있다.here,
Figure pat00007
Denotes the atmospheric transmittance in the long-wave region, and OLR (Outgoing Longwave Radiation) denotes the upward long-wave radiation at the top of the atmosphere. Then, the present invention can derive the upward long-wave radiation from Equation 2 as shown in Equation 3.

<식 3><Equation 3>

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서 대기투과도는 대기 상단에서의 상향장파복사와 도 2와 같은 관계를 보였다. 이때 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘은 복사 전달 모델인 SBDART(Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer)를 이용하여 대기 상단에서의 상향장파복사와 대기투과도를 다음과 같은 기상 조건에 따라 시뮬레이션하였다. SBDART 시뮬레이션은 표준 대기로 열대, 중위도 여름과 겨울, 아북극 여름과 겨울, 미국 표준 총 6종, 0°에서 85°까지 5°도 간격의 태양 천정각(18종), 구름 광학두께 7종(2, 4, 8, 16, 32, 64, 128), 구름 고도 9종(0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16)로 설정하였고 지표면 온도와 흡수기체 및 미량기체는 표준 대기의 기본값(default)을 사용하였다.Here, the atmospheric transmittance showed a relationship as shown in FIG. 2 with the upward long-wave radiation at the top of the atmosphere. At this time, the algorithm for calculating the upward long-wave radiation to the surface of the present invention simulates the upward long-wave radiation and atmospheric transmittance at the top of the atmosphere according to the following weather conditions using a radiation transfer model, SBDART (Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer). SBDART simulation is a standard atmosphere, including tropical, mid-latitude summer and winter, subarctic summer and winter, US standard total 6 types, solar zenith angle (18 types) with 5° intervals from 0° to 85°, and 7 optical thickness of clouds (2 , 4, 8, 16, 32, 64, 128), and 9 types of cloud altitude (0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16), and the surface temperature, absorbed gas and trace gas were standard. The default of the atmosphere was used.

도 2에서 보여지는 바와 같이 표준 대기에서 기본값으로 설정된 지표면 온도에 따라 시뮬레이션된 결과인 대기 상단에서의 상향장파복사는 대기투과도와 선형적인 관계를 보였다. 따라서 두 변수 사이의 선형적인 관계로부터 상기의 식 3은 아래의 식 4와 같은 관계로 나타낼 수 있다.As shown in FIG. 2, the upward long-wave radiation at the top of the atmosphere, which is a simulated result according to the ground surface temperature set as a default in the standard atmosphere, showed a linear relationship with the atmospheric transmittance. Therefore, from the linear relationship between the two variables, Equation 3 above can be expressed as Equation 4 below.

<식 4><Equation 4>

Figure pat00009
Figure pat00009

여기서

Figure pat00010
는 지표면 상향장파복사 산출을 위한 회귀계수로 아래의 표 1과 같다.here
Figure pat00010
Is the regression coefficient for calculating the long-wave radiation above the surface, and is shown in Table 1 below.

Figure pat00011
Figure pat00011

즉, 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘은 지표면 상향장파복사를 산출하기 위하여 불확실성이 큰 지표면 방출률을 이용하지 않고, 지표면 상향장파복사를 산출하기 위한 회귀계수에 기초하여 대기 상단에서의 상향장파복사 및 지표면 온도만을 이용함으로써 지표면 상향장파복사를 산출하는 방법을 제공할 수 있다.That is, the algorithm for calculating the upward longwave radiation of the surface of the present invention does not use the surface emission rate with high uncertainty to calculate the upward longwave radiation of the surface, but the upward longwave radiation at the top of the atmosphere based on a regression coefficient for calculating the upward longwave radiation of the surface. And it is possible to provide a method of calculating the upward long-wave radiation of the surface by using only the surface temperature.

다시 말하자면, 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘은 도 1에서와 같이 단계(110)에서, 연직 기압(P), 연직 기온(T), 연직 수증기량(W) 및 연직 오존량(

Figure pat00012
)을 포함하는 연직 프로파일을 복사 전달 모델에 따라 시뮬레이션 함으로써 단계(120)에서와 같이 대기 상단에서의 상향장파복사 및 장파 영역의 대기투과도를 결정할 수 있다. In other words, the algorithm for calculating the upward long-wave radiation of the ground surface of the present invention is in step 110 as shown in FIG.
Figure pat00012
) By simulating the vertical profile including) according to the radiation transmission model, as in step 120, it is possible to determine the upward long-wave radiation at the top of the atmosphere and the atmospheric transmittance of the long-wave region.

이후 단계(130)에서, 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘은 결정된 대기 상단에서의 상향장파복사 및 장파 영역의 대기투과도를 이용하여 지표면에서의 상향장파복사를 산출하기 위한 회귀계수를 도출할 수 있고, 단계(140)에서, 도출된 회귀계수에 기초하여 대기 상단에서의 상향장파복사 및 지표면 온도를 이용함으로써 지표면에서의 상향장파복사를 산출할 수 있다.Subsequently, in step 130, the algorithm for calculating the upward longwave radiation of the ground surface of the present invention can derive a regression coefficient for calculating the upward longwave radiation from the surface by using the determined upward longwave radiation at the top of the atmosphere and the atmospheric transmittance of the long wave region. In step 140, the upward long-wave radiation at the top of the atmosphere and the surface temperature may be used to calculate the upward long-wave radiation at the ground surface based on the derived regression coefficient.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 CERES의 지표면 상향장파복사와 본 발명을 통해 산출된 지표면 상향장파복사를 비교한 도면이다.FIG. 3 is a diagram illustrating a comparison of CERES's up-to-ground long-wave radiation and the up-to-ground long-wave radiation calculated through the present invention according to an embodiment of the present invention.

본 발명을 통해 개발된 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘의 산출 정확도 검정을 위해 Terra CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) SYN1d (synoptic 1 degree)의 지표면 상향장파복사와 비교 분석을 수행하였다. 이 자료는 전지구 영역에 대하여 1° ⅹ 1°로 격자화된 일평균 지표면 상향장파복사 자료를 제공해준다. 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘을 통해 산출된 지표면 상향장파복사는 LDAPS(Local Data Assimilation and Prediction System)의 지표면 온도와 Himawari-8 AHI(Advanced Himawari Imager)의 대기 상단에서의 상향장파복사 자료를 입력자료로 사용하였고, 2016년 1월 1일부터 12월 31일까지 산출된 결과를 한반도 지역에 대하여 1° ⅹ 1° 격자로 일평균하였다.In order to test the calculation accuracy of the algorithm for calculating the upward longwave radiation developed through the present invention, a comparative analysis was performed with the upward longwave radiation of the Terra CERES (Clouds and the Earth's Radiant Energy System) SYN1d (synoptic 1 degree). This data provides data on the daily average surface upward longwave radiation gridded at 1° x 1° over the global domain. The earth surface upward longwave radiation calculated through the algorithm for calculating the upward longwave radiation of the surface of the present invention is based on the surface temperature of the Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) and the upward longwave radiation data from the upper atmosphere of the Himawari-8 Advanced Himawari Imager (AHI). It was used as input data, and the results calculated from January 1st to December 31st, 2016 were averaged daily in a 1° ⅹ 1° grid for the Korean Peninsula.

그 결과 도 3과 같이 CERES를 통해 산출된 지표면 상향장파복사(

Figure pat00013
)와 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘을 통해 산출된 지표면 상향장파복사(
Figure pat00014
)는 유사한 복사량 분포를 보였고, 이 둘의 차이는 도 3의 c) 및 d)와 같이 지역적으로 최대 20
Figure pat00015
(평균 1.69
Figure pat00016
) 그리고 10% (평균 0.44%) 미만의 차이를 보였다. 이때 평균적인 편이(bias)와 표준제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE) 그리고 상관계수는 1.69
Figure pat00017
와 6.39
Figure pat00018
그리고 0.98로 나타났다. 즉, CERES의 지표면 상향장파복사 평균인 380.74
Figure pat00019
를 기준으로 백분율 bias (%bias=bias/meanⅹ100%)와 백분율 RMSE (%RMSE=RMSE/meanⅹ100%)는 0.44%와 1.69%의 작은 차이이다.As a result, as shown in Fig. 3, the upward long-wave radiation of the ground surface calculated through CERES (
Figure pat00013
) And the surface upward longwave radiation calculated through the algorithm of the present invention
Figure pat00014
) Showed a similar distribution of radiation, and the difference between the two was up to 20 locally as shown in Fig. 3 c) and d).
Figure pat00015
(Average 1.69
Figure pat00016
) And less than 10% (average 0.44%). At this time, the average bias, the root mean square error (RMSE) and the correlation coefficient are 1.69
Figure pat00017
And 6.39
Figure pat00018
And it turned out to be 0.98. In other words, the average of CERES's upward long-wave radiation on the surface of the earth is 380.74
Figure pat00019
The percentage bias (%bias=bias/mean×100%) and the percentage RMSE (%RMSE=RMSE/mean×100%) are small differences between 0.44% and 1.69%.

따라서 본 발명의 지표면 상향장파복사 산출 알고리즘을 통해 산출된 지표면 상향장파복사는 산출 조건이 까다롭고 불확실성이 큰 지표면 방출률 사용하지 않고도 높은 정확도의 복사량 산출이 가능하다. 이는 실시간 모니터링이 필요한 수문학과 지표면 에너지 수지를 필요로 하는 기상 및 기후 연구에 폭 넓게 활용될 수 있다.Therefore, it is possible to calculate the amount of radiation with high accuracy without the use of a surface emission rate that has a difficult calculation condition and a large uncertainty for the calculation of the upward long wave radiation calculated through the algorithm for calculating the upward long wave radiation to the surface of the present invention. This can be widely used in hydrology that requires real-time monitoring and meteorological and climate studies that require a surface energy balance.

한편, 본 발명에 따른 지표면 상향장파복사 산출 방법 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성되어 마그네틱 저장매체, 광학적 판독매체, 디지털 저장매체 등 다양한 기록 매체로도 구현될 수 있다.Meanwhile, the method for calculating the upward long-wave radiation on the ground surface according to the present invention is written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in various recording media such as magnetic storage media, optical reading media, and digital storage media.

본 명세서에 설명된 각종 기술들의 구현들은 디지털 전자 회로조직으로, 또는 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어로, 또는 그들의 조합들로 구현될 수 있다. 구현들은 데이터 처리 장치, 예를 들어 프로그램가능 프로세서, 컴퓨터, 또는 다수의 컴퓨터들의 동작에 의한 처리를 위해, 또는 이 동작을 제어하기 위해, 컴퓨터 프로그램 제품, 예를 들어 기계 판독가능 저장 장치(컴퓨터 판독가능 매체)에서 유형적으로 구체화된 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수 있다. 상술한 컴퓨터 프로그램(들)과 같은 컴퓨터 프로그램은 컴파일된 또는 인터프리트된 언어들을 포함하는 임의의 형태의 프로그래밍 언어로 기록될 수 있고, 독립형 프로그램으로서 또는 모듈, 구성요소, 서브루틴, 또는 컴퓨팅 환경에서의 사용에 적절한 다른 유닛으로서 포함하는 임의의 형태로 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에서 하나의 컴퓨터 또는 다수의 컴퓨터들 상에서 처리되도록 또는 다수의 사이트들에 걸쳐 분배되고 통신 네트워크에 의해 상호 연결되도록 전개될 수 있다.Implementations of the various techniques described herein may be implemented in digital electronic circuitry, or in computer hardware, firmware, software, or combinations thereof. Implementations may include a data processing device, e.g., a programmable processor, a computer, or a computer program product, e.g., a machine-readable storage device (computer-readable It can be implemented as a computer program tangibly embodied in a possible medium). Computer programs, such as the computer program(s) described above, may be recorded in any type of programming language including compiled or interpreted languages, and as a standalone program or in a module, component, subroutine, or computing environment. It can be deployed in any form, including as other units suitable for the use of. A computer program can be deployed to be processed on one computer or multiple computers at one site, or to be distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.

컴퓨터 프로그램의 처리에 적절한 프로세서들은 예로서, 범용 및 특수 목적 마이크로프로세서들 둘 다, 및 임의의 종류의 디지털 컴퓨터의 임의의 하나 이상의 프로세서들을 포함한다. 일반적으로, 프로세서는 판독 전용 메모리 또는 랜덤 액세스 메모리 또는 둘 다로부터 명령어들 및 데이터를 수신할 것이다. 컴퓨터의 요소들은 명령어들을 실행하는 적어도 하나의 프로세서 및 명령어들 및 데이터를 저장하는 하나 이상의 메모리 장치들을 포함할 수 있다. 일반적으로, 컴퓨터는 데이터를 저장하는 하나 이상의 대량 저장 장치들, 예를 들어 자기, 자기-광 디스크들, 또는 광 디스크들을 포함할 수 있거나, 이것들로부터 데이터를 수신하거나 이것들에 데이터를 송신하거나 또는 양쪽으로 되도록 결합될 수도 있다. 컴퓨터 프로그램 명령어들 및 데이터를 구체화하는데 적절한 정보 캐리어들은 예로서 반도체 메모리 장치들, 예를 들어, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 매체(Optical Media), 플롭티컬 디스크(Floptical Disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-Optical Media), 롬(ROM, Read Only Memory), 램(RAM, Random Access Memory), 플래시 메모리, EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM) 등을 포함한다. 프로세서 및 메모리는 특수 목적 논리 회로조직에 의해 보충되거나, 이에 포함될 수 있다.Processors suitable for processing a computer program include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and any one or more processors of any kind of digital computer. In general, the processor will receive instructions and data from read-only memory or random access memory or both. Elements of the computer may include at least one processor that executes instructions and one or more memory devices that store instructions and data. In general, a computer may include one or more mass storage devices, such as magnetic, magnetic-optical disks, or optical disks, to store data, receive data from, transmit data to, or both It may be combined so as to be. Information carriers suitable for embodying computer program instructions and data are, for example, semiconductor memory devices, for example, magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, Compact Disk Read Only Memory (CD-ROM). ), Optical Media such as DVD (Digital Video Disk), Magnetic-Optical Media such as Floptical Disk, ROM (Read Only Memory), RAM (RAM) , Random Access Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and the like. The processor and memory may be supplemented by or included in a special purpose logic circuit structure.

또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용매체일 수 있고, 컴퓨터 저장매체를 모두 포함할 수 있다.Further, the computer-readable medium may be any available medium that can be accessed by a computer, and may include all computer storage media.

본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.While this specification includes details of a number of specific implementations, these should not be construed as limiting to the scope of any invention or claim, but rather as a description of features that may be peculiar to a particular embodiment of a particular invention. It must be understood. Certain features described herein in the context of separate embodiments may be implemented in combination in a single embodiment. Conversely, various features described in the context of a single embodiment can also be implemented in multiple embodiments individually or in any suitable sub-combination. Furthermore, although features operate in a particular combination and may be initially described as so claimed, one or more features from a claimed combination may in some cases be excluded from the combination, and the claimed combination may be a subcombination. Or sub-combination variations.

마찬가지로, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 장치 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 장치들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징 될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.Likewise, although operations are depicted in the drawings in a specific order, it should not be understood that such operations must be performed in that particular order or sequential order shown, or that all illustrated operations must be performed in order to obtain a desired result. In certain cases, multitasking and parallel processing can be advantageous. In addition, separation of the various device components in the above-described embodiments should not be understood as requiring such separation in all embodiments, and the program components and devices described are generally integrated together into a single software product or packaged in multiple software products. You should understand that you can.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are merely presented specific examples to aid understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It is obvious to those of ordinary skill in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention may be implemented in addition to the embodiments disclosed herein.

Claims (1)

연직 기압, 연직 기온, 연직 수증기량 및 연직 오존량을 포함하는 연직 프로파일을 복사 전달 모델에 따라 시뮬레이션 함으로써 대기 상단에서의 상향장파복사(Outgoing Longwave Radiation, OLR) 및 장파 영역의 대기투과도를 결정하는 단계;
상기 결정된 대기 상단에서의 상향장파복사 및 장파 영역의 대기투과도를 이용하여 지표면에서의 상향장파복사(Upward Longwave Radiation, ULR)를 산출하기 위한 회귀계수를 도출하는 단계; 및
상기 도출된 회귀계수에 기초하여 상기 대기 상단에서의 상향장파복사 및 지표면 온도를 이용함으로써 상기 지표면에서의 상향장파복사를 산출하는 단계
를 포함하는 지표면 상향장파복사 산출 방법.
Determining outgoing longwave radiation (OLR) at the top of the atmosphere and atmospheric transmittance in a long wave region by simulating a vertical profile including vertical air pressure, vertical temperature, vertical water vapor amount, and vertical ozone amount according to a radiation transmission model;
Deriving a regression coefficient for calculating Upward Longwave Radiation (ULR) at the ground surface by using the determined upward longwave radiation at the top of the atmosphere and the atmospheric transmittance of the long wave region; And
Calculating the upward long-wave radiation from the ground surface by using the upward long-wave radiation at the upper end of the atmosphere and the surface temperature based on the derived regression coefficient
A method of calculating the upward longwave radiation of the ground surface comprising a.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102612725B1 (en) * 2022-11-14 2023-12-11 한국외국어대학교 연구산학협력단 System and method for calculating radiant flux using improved urban surface characteristics parameter

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