WO2011149202A2 - 전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법 - Google Patents

전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법 Download PDF

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장기호
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Definitions

  • the present invention relates to a system and method for calculating the amount of clouding sap, and relates to a system and method for calculating the amount of clouding sap (LWC), regardless of the amount of precipitation and ground precipitation.
  • LWC clouding sap
  • the shape and size distribution of atmospheric airborne bodies (snow, rain, hail, etc.) in the clouds is an important factor in understanding precipitation development.
  • the amount of fluid in the cloud is an important factor in meteorological phenomena, and in particular, the estimation of cloud fluid is important in relation to the various phenomena of meteorological phenomena because the latent heat of the meteorological factors varies with the amount of fluid.
  • Cloud fluids can be estimated mainly by satellites with microwave sensors. At present, however, it is not yet possible to receive data from satellites with regular microwaves (twice a day). Since satellites equipped with SSM / I (Special Sensor Microwave / Imager) sensors are polar orbit satellites, data cannot be obtained regularly in a certain area, and this data is difficult to use in real time. In addition, in the case of satellites, the amount of fluid in a large area is calculated and errors due to precipitation adsorption do not occur, but it is difficult to solve errors due to surface diversity for surface radiation emission.
  • SSM / I Specific Sensor Microwave / Imager
  • the observation of vertical clouding sap from the ground is made by vertical radiometer and vertical rainfall radar.
  • the vertical radiometer is a device that receives long-wave radiation from the atmosphere and observes the brightness temperature in the designated path to calculate the amount of water vapor and the amount of fluid in real time. Since vertical radiometers accept passive waves, they do not have complex surface radiation emission problems, so they monitor the amount of sap in the air, but the observation data are useful only when there is no precipitation (Microwave radiometer, Westwater, 1993).
  • Vertical rainfall radar measures the return signal reflected by the water particles inside the cloud by vertically radiating electromagnetic waves and observes radar reflectivity and particle falling speed, and uses it to calculate rainfall intensity, fluid volume and particle size distribution. (Micro Rain Radar, Quiet, 2005). Vertical rainfall radar has the advantage of obtaining vertical profile data, but it is possible to observe the amount of fluid only during precipitation, and it is difficult to observe the amount of fluid for droplets less than 0.1 mm and has a large error in the melting layer.
  • the present invention has been devised to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a system and method for calculating the amount of vertical cloud sap vertically, which can always calculate the correct amount of cloud sap irrespective of the surface precipitation and no precipitation. .
  • the structure of the all-spring clouding amount vertical calculation system includes a vertical radiometer and a vertical rainfall radar for measuring the amount of fluid in the cloud; Satellite operation altitude input unit for measuring the altitude of the cloud; When the measured amount of the sap and the altitude of the cloud are input, the amount of sap of the vertical radiometer or the amount of sap of the vertical rainfall radar is selected according to the rainfall intensity, and if the amount of sap of the vertical rainfall radar is selected, whether there is a melting layer in the cloud. It characterized in that it comprises a central control unit for calculating and outputting the amount of sap depending on.
  • the selection according to the rainfall intensity when the reflectivity of the vertical rainfall radar is less than 7 dBZ (0.1 mmh - 1 ), when less than, select the amount of the sap of the vertical radiometer, the reflectivity of the vertical rainfall radar is 7 dBZ or more In the case of selecting the amount of the sap of the vertical rainfall radar.
  • the central controller outputs a flag 0 when the altitude of the cloud is less than the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar, and outputs a flag 1 when it is greater than or equal to the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar.
  • the central control unit a data input unit for receiving the amount and altitude value of the cloud; A judging unit for selecting an amount of infusion of the vertical radiometer or an amount of infusion of the vertical rainfall radar and selecting the flag value; A calculation unit for calculating an amount of fluid of the vertical rainfall radar; And it may be configured to include an output unit for outputting the selected or calculated infusion amount, and Flag value.
  • the method of calculating the amount of vertical spring clouds sap according to another embodiment of the present invention, (a) the step of receiving the amount of sap measured by the vertical radiometer and vertical rainfall radar, and the altitude of the cloud measured by the satellite operating altitude measuring unit ; (b) selecting the amount of infusion of the vertical radiometer or the amount of infusion of the vertical rainfall radar according to the rainfall intensity; (c) directly outputting the amount of infusion of the vertical radiometer, and selecting the amount of infusion of the vertical rainfall radar, calculating and outputting the amount of infusion according to whether a melting layer exists in the cloud; do.
  • the selection of the amount of the sap according to the rainfall intensity of step (b), the amount of the vertical radio radar, if the reflectivity of the vertical rainfall radar is less than 7 dBZ , and the amount of the sap of the vertical rainfall radar if it is more than 7 dBZ It features.
  • the amount of fluid in the cloud of the melting layer is calculated by linear interpolation, and the amount of fluid in the cloud below the melting layer is To compute using (where Is a density of water, N (D) is a drop size distribution, D is a drop diameter, and the sum of the calculated values is output.
  • the method for calculating the amount of all spring clouds sap vertically, (d) if the altitude of the cloud is less than the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar further comprises the step of outputting a flag 1 if the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar or more. It is characterized by.
  • the amount of fluid in the cloud can be calculated regardless of precipitation and no precipitation.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an all-spring clouding amount vertical calculation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the melting layer is present at the height of the cloud in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a central control unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for calculating the amount of vertical cloud sap vertical in accordance with an embodiment of the present invention.
  • the all-spring clouding amount vertical calculating system includes a central control unit 100, a vertical radiometer 200, a vertical rainfall radar 300, and a satellite operating altitude measuring unit 400. It includes. More specifically, the vertical radio meter 200 and the vertical rainfall radar 300 measures the amount of sap of the cloud, the satellite flight altitude measuring unit 400 measures the altitude of the cloud. The amount and altitude value of the cloud measured in this way is input to the central control unit (100).
  • the central control unit 100 selects and outputs the amount of the sap of the vertical radiometer 200 according to the standard of rainfall intensity.
  • the amount of the sap of the vertical rainfall radar 300 is selected, and the amount of the measured sap is calculated and output according to whether the melting layer exists in the cloud.
  • the vertical radio 200 In the case of the vertical radio 200, an observation error occurs when precipitation occurs, and when the reflectance value of the vertical rainfall radar is 7 dBZ or less, the amount of the vertical radio meter is used. Therefore, when the reflectivity of the vertical rainfall radar 300 is less than 7 dBZ , the amount of fluid of the vertical radiometer 200 is selected and output, and when the reflectivity of the vertical rainfall radar 300 is 7 dBZ or more, the vertical rainfall radar ( The amount of sap of 300) should be selected.
  • the reflectance value of the vertical rainfall radar 300 is 7 dBZ or more, when using the amount of fluid of the vertical rainfall radar 300, it is differentially applied depending on the presence of a melting layer (melting layer) in the observation area. That is, based on the altitude of the cloud measured by the satellite operating altitude measuring unit 400, if there is a melting layer in the cloud, the amount of fluid in the cloud is separately calculated by dividing the upper part of the melting layer, the melting layer, and the lower part of the melting layer. The sum of the values calculated in this way is the precise amount of fluid in the cloud.
  • Each calculation method according to the melting layer will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a melting layer present at an altitude in which clouds exist according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 the algorithm for calculating the melting layer in the vertical rainfall radar 300 applies the algorithm of Cha, et al., (2009). If there is no melting layer, the liquid water content of the vertical rainfall radar 300 as shown in Equation 1 below is used.
  • N (D) is the Drop size distribution
  • D is the Drop diameter
  • IWC Ice Water Content
  • the central control unit outputs Flag 0 when the satellite operating altitude value is smaller than the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar, and Flag 1 when it is larger than the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar.
  • the algorithm for calculating the total amount of cloud sap vertically is summarized in FIG. 3.
  • the central controller selects one of the measured data input unit 110 and the measured sap amount, and receives the sap amount and the altitude value of the cloud, and determines the flag value 120. And an output unit 140 for outputting the calculated amount of fluid and the Flag value.
  • the determination unit selects the amount of infusion of the vertical radiometer 200 or the amount of infusion of the vertical rainfall radar 300 according to the rainfall intensity criteria. In this case, when the amount of the sap of the vertical radiometer 200 is selected, the amount of the sap is transmitted to the output unit as it is and outputted. When the value of the vertical rainfall radar 300 is selected, it is determined whether the melting layer exists again.
  • the calculation unit 130 performs each operation according to the upper, lower, melting layer portion of the melting layer, the output unit 140 outputs this calculated value.
  • the melting layer does not exist, it immediately transmits the amount of sap of the vertical rainfall radar to the output unit to output.
  • FIG. 5 shows a flowchart of a method for calculating the amount of spring clouds sap vertical in accordance with one embodiment of the present invention.
  • the amount of sap measured by the vertical radiometer and the vertical rainfall radar, and the altitude of the cloud measured by the satellite operating altitude measuring unit are input.
  • one of the amount of sap measured according to the criterion of rainfall intensity is selected.
  • the selection of the amount of sap based on the standard of rainfall intensity selects the amount of sap of the vertical radiometer when the reflectivity of the vertical rainfall radar is less than 7 dBZ , and selects the amount of sap of the vertical rainfall radar when it is 7 dBZ or more.
  • step ST3 when the amount of the vertical radiometer is selected, the flow proceeds directly to step ST4.
  • the amount of the vertical rainfall radar is selected, in ST3-1, it is determined whether the melting layer exists. In this case, if no melting layer is present, the amount of vertical rainfall radar is determined as the final amount of fluid, and the flow proceeds directly to step ST4. If there is a melting layer, each calculation is performed according to parts of the melting layer above, below, and the melting layer. After performing, the process proceeds to step ST4 (step ST3-2).
  • the cloud height measured by the satellite cloud height measuring unit (the altitude of the cloud) is compared with the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar.
  • flag 0 is selected when the cloud height is less than the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar, and flag 1 is greater than or equal to the maximum observation altitude of the vertical rainfall radar.
  • the cloud sap amount and Flag value are calculated together.
  • the present algorithm may be simply configured to calculate only the amount of sap of the cloud without calculating the Flag value.

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Abstract

본 발명은, 구름의 수액량을 측정하는 연직라디오미터 및 연직강우레이더; 구름의 고도를 측정하는 위성운정고도 입력부; 상기 측정한 수액량 및 구름의 고도를 입력받고, 강우 강도에 따라 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 연직강우레이더의 수액량을 선택하고, 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택한 경우, 상기 구름의 고도에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 수액량을 연산하여 출력하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다. 이에 의해, 강수와 무강수에 관계없이 언제나 정확한 구름의 수액량을 산출할 수 있다.

Description

전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법
본 발명은 구름 수액량 산출 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 지상 강수와 무강수에 관계없이 구름 수액량(Liquid Water Content, 이하 LWC)을 산출할 수 있는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법에 관한 것이다.
구름은 물 순환에서 매우 중요한 역할을 한다. 구름 내 대기 수상체(눈, 비, 우박 등)의 형태와 크기 분포는 강수발달과정을 이해하는데 중요한 요소이다. 특히 구름 내 수액량은 기상현상에서 중요한 요소이며 특히 기상요소 중 잠열 크기는 수액량에 따라 변하기 때문에 여러 규모의 기상현상들과 관련하여 구름수액량 추정은 중요한 요소이다. 또한, 수치예보 모델에서 예측하는 강수량은 발달하는 구름 내 수액량의 정확한 묘사에 달려있다고 해도 과언이 아니다.
구름수액량은 주로 마이크로파 센서를 가진 위성에 의해서 추정이 가능하다. 그러나 현재 우리나라에서는 아직 정규적으로(하루에 두번만) 마이크로파를 가진 위성의 자료를 수신할 수 없다. SSM/I (Special Sensor Microwave/Imager)센서가 탑재된 위성은 극궤도 위성이기 때문에 일정한 지역에 대하여 규칙적으로 자료를 얻을 수 없고 또한 이 자료는 실시간으로 이용하기에는 어려움이 많다. 또한, 위성의 경우 넓은 지역의 수액량을 산출하고 강수흡착에 의한 에러가 발생하지 않지만 지표 복사방출에 대하여 지표다양성으로 인한 에러를 해결하기 어렵다.
지상에서의 연직 구름수액량 관측은 연직라디오미터와 연직강우레이더 등에 의해 이루어진다. 이 중 연직라디오미터는 대기로부터 장파복사를 수신하여 지정된 경로에서 밝기 온도를 관측하여 수증기량과 수액량을 실시간으로 산출하는 기기이다. 연직라디오미터는 passive파를 받아들이기 때문에 복잡한 지표복사방출 문제가 없어서 전천 대기의 수액량을 관측하지만 강수에 의한 관측오차가 크므로 강수가 없을 때만 관측자료가 유용하다(Microwave radiometer, Westwater, 1993). 연직강우레이더는 전자기파를 연직 방사하여 구름 내부에 있는 물 입자에 의해 반사되어 되돌아오는 신호를 측정하여 레이더 반사도와 입자의 낙하속도를 관측하고 이를 이용하여 강우강도, 수액량, 입자크기분포를 산출하는 기기이다(Micro Rain Radar, 조요한, 2005). 연직강우레이더는 연직프로파일 자료를 얻을 수 있는 장점이 있지만 강수 시에만 수액량 관측이 가능하고, 0.1㎜이하 물방울에 대한 수액량 관측이 어려우며 녹는층(Melting layer)에서의 오차가 크다는 단점이 있다.
따라서, 두 장비의 장점을 결합하여 강수와 무강수에 관계없이 언제나 정확한 구름의 수액량을 산출할 수 있는 시스템 및 방법이 기상학적으로 필요하다.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 고안된 것으로, 본 발명의 목적은, 지상 강수와 무강수에 관계없이 언제나 정확한 구름의 수액량을 산출할 수 있는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 시스템의 구조는, 구름의 수액량을 측정하는 연직라디오미터 및 연직강우레이더; 구름의 고도를 측정하는 위성운정고도값 입력부; 상기 측정한 수액량 및 구름의 고도를 입력받고, 강우 강도에 따라 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 연직강우레이더의 수액량을 선택하고, 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택한 경우, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 수액량을 연산하여 출력하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 강우 강도에 따른 선택은, 연직강우레이더의 반사도가 7dBZ (0.1㎜h - 1)미만인 경우, 미만인 경우, 상기 연직라디오미터의 수액량을 선택하고, 연직강우레이더의 반사도가 7dBZ 이상인 경우 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어부는, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는 경우, 녹는층 위의 구름의 수액량(Ice Water Content)은 IWC (Ice Water Contents)=0.097Z0.59 으로 연산하고, 녹는층의 구름의 수액량은 선형내삽법(linear interpolation)에 의해 연산하며, 녹는층 아래의 구름의 수액량은,
Figure PCTKR2011003365-appb-I000001
을 사용하여 연산하여(여기서,
Figure PCTKR2011003365-appb-I000002
는 물의 밀도, N(D)는 물방울 사이즈 분포(Drop size distribution), D는 물방울의 직경(Drop diameter)), 상기 연산된 값들의 합을 출력하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 중앙제어부는, 상기 구름의 고도가 연직강우레이더의 최대관측고도 미만인 경우 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도 이상인 경우 Flag 1을 출력하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은, 상기 중앙 제어부는, 상기 구름의 수액량 및 고도값을 입력받는 자료입력부; 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택하고, 상기 Flag값을 선택하는 판단부; 상기 연직강우레이더의 수액량을 연산하는 연산부; 및 상기 선택 또는 연산한 수액량, 및 Flag값을 출력하는 출력부를 포함하도록 구성될 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 방법은, (a) 연직라디오미터 및 연직강우레이더에서 측정한 수액량, 및 위성운정고도 측정부에서 측정한 구름의 고도를 입력받는 단계; (b) 강우 강도에 따라 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 단계; (c) 상기 연직라디오미터의 수액량을 선택한 경우 직접 출력하고, 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택한 경우, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 수액량을 연산하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (b) 단계의 강우 강도에 따른 수액량의 선택은, 연직강우레이더의 반사도가 7dBZ 미만인 경우, 연직라디오미터의 수액량을 선택하고, 7dBZ 이상인 경우 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 (c) 단계에서, 상기 연직강우레이더의 값을 선택하고, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는 경우, 녹는층 위의 구름의 수액량은, IWC (Ice Water Contents)=0.097Z0.59 으로 연산하고, 녹는층의 구름의 수액량은 선형내삽법(linear interpolation)에 의해 연산하며, 녹는층 아래의 구름의 수액량은,
Figure PCTKR2011003365-appb-I000003
을 사용하여 연산하여(여기서,
Figure PCTKR2011003365-appb-I000004
는 물의 밀도, N(D)는 물방울 사이즈 분포(Drop size distribution), D는 물방울의 직경(Drop diameter)), 상기 연산된 값들의 합을 출력하는 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 전천 구름수액량 연직 산출 방법은, (d) 상기 구름의 고도가 연직강우레이더의 최대관측고도 미만인 경우 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도 이상인 경우 Flag 1을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 강수와 무강수에 관계없이 구름의 수액량을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 시스템의 구성 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 구름이 존재하는 고도에 녹는층이 존재하는 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 알고리즘
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 중앙 제어부의 구성 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 방법의 흐름도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 시스템 및 방법에 대해서 상세히 설명한다. 다만, 실시형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 시스템의 구성 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 시스템은 중앙 제어부 (100), 연직라디오미터 (200), 연직강우레이더 (300), 및 위성운정 고도 측정부 (400)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 연직라디오미터 (200) 및 연직강우레이더 (300)는 구름의 수액량을 측정하며, 위성운정고도 측정부 (400)는 구름의 고도를 측정한다. 이와 같이 측정된 구름의 수액량 및 고도값은 중앙제어부 (100)로 입력된다. 그리고, 중앙제어부 (100)는 강우 강도의 기준에 따라 연직라디오미터 (200)의 수액량을 선택하여 출력한다. 또는 연직강우레이더 (300)의 수액량을 선택하여, 구름 내에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 측정한 수액량을 연산하여 출력한다.
여기서, 상기 강우 강도의 기준은, 연직강우레이더 (300)의 반사도를 기준으로 하며, 구체적으로는, 0.1 mmh -1 강우강도가 발생할 경우 Marshall and Palmer (1948)의 Z=200R1.6 식을 이용하면 7dBZ (반사도값(dBZ)은 10logZ(Z= Radar reflectivity))가 된다.
연직라디오미터 (200)의 경우 강수가 발생하면 관측에러가 발생하기 때문에 연직강우레이더의 반사도 값이 7dBZ이하인 경우에는 연직라디오미터의 수액량값을 사용한다. 따라서, 연직강우레이더 (300)의 반사도가 7dBZ미만인 경우에는, 연직라디오미터 (200)의 수액량을 선택하여 출력하고, 연직강우레이더 (300)의 반사도가 7dBZ이상인 경우에는, 연직강우레이더 (300)의 수액량을 선택하여야 한다.
한편, 연직강우레이더 (300)의 반사도 값이 7dBZ이상이어서, 연직강우레이더 (300)의 수액량을 사용하는 경우, 관측영역 내에 녹는층(melting layer)의 존재여부에 따라 차등 적용된다. 즉, 위성운정고도 측정부 (400)에서 측정한 구름의 고도에 기반하여, 구름 내에 녹는층이 존재한다면, 녹는층 윗부분, 녹는층 부분, 녹는층 아래부분을 나누어 구름내의 수액량을 각각 별도로 연산하고, 이와 같이 연산한 각각의 값들의 합이 구름 내의 정밀한 수액량이 되는 것이다. 이와 같은 녹는층에 따른 각각의 연산방법은 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 구름이 존재하는 고도에 녹는층이 존재하는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 연직강우레이더 (300)에서 녹는층을 산출하는 알고리즘은 Cha, et al., (2009)의 알고리즘을 적용한다. 그리고 만일 녹는층이 없는 경우에는 아래의 수학식 1과 같은 연직강우레이더 (300)의 수액량 (Liquid Water Content)을 사용한다.
{수학식 1}
Figure PCTKR2011003365-appb-I000005
여기서,
Figure PCTKR2011003365-appb-I000006
는 물의 밀도이고, N(D)는 물방울 사이즈 분포 (Drop size distribution)이며, D는 물방울의 직경 (Drop diameter)이다.
즉, 녹는층이 없는 경우, 수학식 1을 사용한 수액량만을 선택하여 그대로 출력하게 된다. 그러나, 녹는층이 존재하는 경우에는, 일단 녹는층 아래는 상기 수학식 1을 이용하여 연산된 수액량과 동일하다.
또한, 녹는층 상부, 즉 IWC (Ice Water Content)는 IWC=aZ b 산출 알고리즘 중 Liu and Illingworth (2000)의
Figure PCTKR2011003365-appb-I000007
를 적용하여 연산된 값으로 산출하며, 녹는층 부분의 경우 두 층 사이 값을 선형내삽법 (linear interpolation)을 이용하여 연산하여 산출한 후, 각각의 연산된 값을 합산하여 산출한다.
또한, 중앙 제어부는, 위성운정고도값이 연직강우레이더 최대관측고도보다 작은 경우는 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도보다 큰 경우는 Flag 1으로 출력한다. 이를 정리한 전천 구름수액량 연직 산출 알고리즘을 도 3에 정리하였다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 중앙 제어부의 구성 블록도이다. 도 4를 참조하면, 중앙 제어부는, 상기 구름의 수액량 및 고도값을 입력받는 자료입력부 (110), 측정한 수액량 중 하나를 선택하고, 상기 Flag값을 선택하는 판단부 (120), 선택한 수액량을 연산하는 연산부 (130), 및 연산한 수액량 및 Flag값을 출력하는 출력부 (140)를 포함한다. 더욱 상세하게는, 판단부는, 전술한 바와 같이, 강우 강도 기준에 따라 연직라디오미터 (200)의 수액량을 선택하거나, 상기 연직강우레이더 (300)의 수액량을 선택한다. 이 경우, 연직라디오미터 (200)의 수액량을 선택하면, 이 수액량을 그대로 출력부로 전송하여 출력하게 하고, 연직강우레이더 (300)의 값을 선택하면, 다시 녹는층의 존재여부를 판단한다. 그리고 녹는층이 존재한다면, 연산부 (130)는 녹는층의 위, 아래, 녹는층 부분에 따른 각각의 연산을 수행하고, 출력부 (140)가 이 연산된 값을 출력한다. 또한, 녹는층이 존재하지 않는다면, 바로 연직강우레이더의 수액량을 출력부로 전송하여 출력하게 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 따른 전천 구름수액량 연직 산출 방법의 흐름도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, ST1 에서, 연직라디오미터 및 연직강우레이더에서 측정한 수액량, 및 위성운정고도 측정부에서 측정한 구름의 고도를 입력받는다. 그 후, ST2에서, 강우 강도의 기준에 따라 측정한 수액량 중 하나를 선택한다. 여기서, 강우 강도의 기준에 따른 수액량의 선택은, 연직강우레이더의 반사도가 7dBZ미만인 경우, 연직라디오미터의 수액량을 선택하고, 7dBZ이상인 경우 연직강우레이더의 수액량을 선택한다.
이 후, ST3에서, 연직라디오미터의 수액량을 선택하면, 바로 ST4 단계로 진행하며, 연직강우레이더의 수액량을 선택하면, ST3-1에서, 녹는층의 존재여부를 판단하게 된다. 이 경우, 녹는층이 존재하지 않는다면, 연직강우레이더의 수액량을 최종 수액량으로 결정하고, 바로 ST4단계로 진행하며, 녹는층이 존재하면, 녹는층의 위, 아래, 녹는층 부분에 따른 각각의 연산을 수행한 후, ST4단계로 진행한다 (ST3-2 단계).
그 후, ST4 단계에서, 위성운정고도 측정부에서 측정한 운정 고도 (구름의 고도)와 연직강우레이더의 최대관측고도를 비교한다. 그리고 ST5 에서, 운정고도가 연직강우레이더의 최대관측고도 미만인 경우 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도 이상인 경우 Flag 1을 선택한다. 그 결과 최종적으로, 구름의 수액량과 Flag값을 함께 산출하게 된다. 단 본 알고리즘은, Flag 값을 산출하지 않고 구름의 수액량만을 산출하도록 간략히 구성될 수도 있다.
전술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였다. 그러나 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능하다. 본 발명의 기술적 사상은 본 발명의 전술한 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (9)

  1. 구름의 수액량을 측정하는 연직라디오미터 및 연직강우레이더;
    구름의 고도를 측정하는 위성운정고도 입력부;
    상기 측정한 수액량 및 구름의 고도를 입력받고, 강우 강도에 따라 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 연직강우레이더의 수액량을 선택하고, 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택한 경우, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 수액량을 연산하여 출력하는 중앙제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강우 강도에 따른 선택은,
    연직강우레이더의 반사도가 7dBZ미만인 경우, 상기 연직라디오미터의 수액량을 선택하고, 연직강우레이더의 반사도가 7dBZ이상인 경우 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 중앙제어부는,
    상기 구름 내에 녹는층이 존재하는 경우,
    녹는층 위의 구름의 수액량 Ice Water Content (IWC)는,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000008
    으로 연산하고,
    녹는층의 구름의 수액량은 선형내삽법(linear interpolation)에 의해 연산하며,
    녹는층 아래의 구름의 수액량은,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000009
    을 사용하여 연산하여 (여기서,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000010
    는 물의 밀도, N(D)는 물방울 사이즈 분포 (Drop size distribution), D는 물방울의 직경 (Drop diameter)),
    상기 연산된 값들의 합을 출력하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙제어부는,
    상기 구름의 고도가 연직강우레이더의 최대관측고도 미만인 경우 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도 이상인 경우 Flag 1을 출력하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 중앙 제어부는,
    상기 구름의 수액량 및 고도값을 입력받는 자료입력부;
    상기 연직라디오미터의 수액량 또는 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택하고, 상기 Flag값을 선택하는 판단부;
    상기 연직강우레이더의 수액량을 연산하는 연산부; 및
    상기 선택 또는 연산한 수액량, 및 Flag값을 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 시스템.
  6. (a) 연직라디오미터 및 연직강우레이더에서 측정한 수액량, 및 위성운정고도 측정부에서 측정한 구름의 고도를 입력받는 단계;
    (b) 강우 강도에 따라 상기 연직라디오미터의 수액량 또는 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 단계;
    (c) 상기 연직라디오미터의 수액량을 선택한 경우 직접 출력하고, 상기 연직강우레이더의 수액량을 선택한 경우, 상기 구름 내에 녹는층이 존재하는지 여부에 따라 수액량을 연산하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 강우 강도에 따른 수액량의 선택은,
    연직강우레이더의 반사도가 7dBZ미만인 경우, 연직라디오미터의 수액량을 선택하고, 7dBZ이상인 경우 연직강우레이더의 수액량을 선택하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서, 상기 연직강우레이더의 값을 선택하고, 상기 구름의 위치한 고도에 녹는층이 존재하는 경우,
    녹는층 위의 구름의 수액량 Ice Water Content (IWC)는,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000011
    으로 연산하고,
    녹는층의 구름의 수액량은 선형내삽법(linear interpolation)에 의해 연산하며,
    녹는층 아래의 구름의 수액량은,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000012
    을 사용하여 연산하여 (여기서,
    Figure PCTKR2011003365-appb-I000013
    는 물의 밀도, N(D)는 물방울 사이즈 분포 (Drop size distribution), D는 물방울의 직경 (Drop diameter)),
    상기 연산된 값들의 합을 출력하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전천 구름수액량 연직 산출 방법은,
    (d) 상기 구름의 고도가 연직강우레이더의 최대관측고도 미만인 경우 Flag 0, 연직강우레이더의 최대관측고도 이상인 경우 Flag 1을 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전천 구름수액량 연직 산출 방법.
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