기상청 레이더 운영 현황 및 향후계획 기상청 원격탐사과 김 병 선

 기상청 기상레이더 현황  기상청 레이더 시스템 특성  기상레이더 자료  기상레이더 업무 발전 계획 목 차

기상청 기상레이더 현황 1969 : 한국 최초 S 밴드 레이더. 관악산. 아날로그. 관측범위 400 km 1988 : 관악산 C 밴드 도플러 레이더 교체 1991 : 제주 고산, 부산 구덕산, 동해 당말재 C 밴드 레이더 설치 1992 : 군산 오성산 C 밴드 레이더 1998 : EEC 레이더  Edge Software 2000 : 백령도 C 밴드 레이더 설치 2001 : 진도 S 밴드 레이더 인천공항 TDWR C 밴드 레이더 2003 : 청송 면봉산 ( 신설 중 ) – C Band 레이더 2003 : 철원 광덕산 ( 신설 중 ) – S Band 레이더 2004 : 성산포 ( 계획 )

백령도 제주 성산포 진도 광덕산 면봉산 동해 관악산 부산 군산 신설 진 도 신설 백령도 2003 신설 중 광덕산 2003 신설 중 면봉산 신설 중 (2 개소 ) : 면봉산, 광덕산 향후 신설 예정 : 성산포 기상레이더 관측망

 Type TypeC-bandS-band 해당사이트 EEC( 관악산, 군산, 부산, 제주, 동해 ) 백령도 인천국제공항 진도 장점가격이 싸다 강수에 의한 감쇄효과가 적다  상대적으로 정확한 강수량 추정 최대 관측속도가 크다. 출력이 크다  약한 에코 탐지 가능 (clear air mode 활용가능 ) 단점강수에 의한 감쇄현상이 크다가격이 비싸다

Magnetron Transmitter Klystron Transmitter 크기가 작다 크지만 안정된 진동수를 출력시킴. 소형의 송신기를 필요로 하는 항공기 차량에 설치 송신 Pulsed wave form 을 조정하기 쉬움 출력 : ∼ 250KW 출력 : >= 2MW ( 진도사이트 : ∼ 750KW) 관악산, 제주, 부산, 동해, 군산 백령도, 인천국제공항, 진도  Transmitter Tube

 레이더 관측 스케줄  00 분 : 240km 스케줄 / 06 분 : 480km 스케줄 00 분 240km 스케줄 : 고도각  0 도, 1 도, 2 도, 3 도, 4 도, 5 도, 6 도, 7 도 볼륨관측 06 분 480km 스케줄 고도각  0 도 ( 또는 0 도, 1 도 ) 넓은 범위에 걸친 개략적인 에코의 분포

기상청 레이더 시스템 특징  레이더 관측 요소 Z N S EW Azimuth Elevation Step Range Elevation Volume Scan gate size Beam width Ray Bin volume DZ – Reflectivity CZ – Corrected Reflectivity VR – Radial Velocity SW – Spectrum Width

 관측거리 또는 최대탐지거리 Range max (km) = C · PRT / 2 = C / ( PRF · 2 ) C = 3*10 5 km/s PRT = Pulse Repetition Time(sec) EEC 레이더, 백령도 레이더 (PRF:250) R max = 3* 10 5 / (250 * 2 ) = 600 km PRF: 400 일 경우 R max = 3* 10 5 / (400 * 2 ) = 375 km

 시선속도 관측범위 (Vmax) 계산 예 ) EEC 및 백령도 레이더 (C-band radar) PRF = 250Hz λ = 5.61cm V max = 250 * 5.61*0.01 / 4 = 3.51m/s V max = f · λ/2 = PRF · λ/4 f = PRF(Pulse Repetition Frequency) / 2 λ = Wavelength 큰 시선속도  1). Dual PRF 사용 2). Range Unfolding Option

 BASE (Base Section) 반사도 영상 가장 낮은 고도의 자료이므로 지상강수로 환산하거나 비교 시에 사용. 에코 전체가 균일한 분포를 갖는 층상형 강수 분석에 유용. 높은 고도의 base 가 표출되기도 하므로, CAPPI & PPI 자료와의 비교분석이 필요함 ( 상승 · 발달하는 에코 또는 하강시 증발하는 에코에 유의 )

 PPI (Plan Position Indicator) 영상

기상청 인트라넷 자료

- 백령도 - 영종도 ( 인천국제공항 ) - 군산 - 무안 ( 연구소 X-band) - 진도 - 관악산 - 동해 - 부산 - 제주  개별 사이트 영상  PPI 0 도 영상

 진도 사이트 : WIND

 진도 사이트 : 고도별 시계열 바람추정자료

 합성영상 - 8Site 합성 ( 관악산, 부산, 군산, 동해, 부산, 영종도, 진도 ) - Base Section ( 인터넷에서 제공되는 자료와 동일 자료 ) - Column Max - PPI - CAPPI - Echo Moving Vector - ETOP - 480km PPI0 도

 CMAX(Column Maximum) 반사도 영상 Base 자료와의 비교로 대류운의 발달 정도와 bright band 를 판단하는 데 활용. ( 대류가 활발한 강수에코는 지상으 로 떨어지기까지의 시간 차 또는 증발로 Base 와 강도차이가 남.) 여름철 강수 에코 분석에 유용.

 PPI 반사도 합성자료 레이더로부터 멀수록 고도가 높아짐 에 유의 하한 고도면 아래에 위치한 에코는 관측되지 않음. 레이더로부터 멀수록 관측오차가 큼 ( 감쇠, 단위 샘플면적이 커짐 )

 CAPPI 반사도 영상 CAPPI 는 같은 고도면을 표출하여 에코의 수평적인 해석이 용이함. 준 CAPPI  가까운 지점 : 높은 고도각 값  먼 지점 : 낮은 고도각

기상청 보유 영상자료 구 레이더합성 : 1992/07/ /03/04( 자료간격 : 30 분, 비정규적 ) EDGE 합성 : 1998/05/ /03/31( 자료간격 : 30 분  10 분 ) 6 개 사이트합성 : 2001/04/01- 현재 10 분 간격자료 : 1999/01/30- 현재 CMAX : 2001/06/20- 현재 각 사이트 영상 : 2001/08/24- 현재 8 개 사이트 합성영상 : 2002/03/29- 현재 기상청 보유 UF 자료 1998 년 6 월 이후 UF 자료 보유 ( 사이트마다 조금씩 다름 ) 현 (2003 년 ) 상태 기상청에서는 각 사이트의 240km UF 자료만을 백업하고 있으며, 사이트의 볼륨자료는 각 사이트에서 백업하고 있음.  자료는 약 2 개월을 단위로 4mm Tape 으로 백업하고 있음. 레이더 자료관리

기상레이더 업무 발전계획  레이더 관측망 신설 계획  EEC 기상 레이더 교체 및 활용  레이더 관측자료 품질향상  단시간 강수량 예상을 위한 레이더 -AWS 자료 합성  레이더 자료의 최적 합성시스템 개발

 면봉산 레이더 관측소 ( 신설 ) - 청사 신축 및 진입로 포장공사 : 2003 년 10 월 종료예정 - 중국 MESTAR 레이더 도입 및 설치 : 2003 년 10 월 – 11 월 - 관측소 직제 신설 : 2003 년 10 월, 5 명 ( 기관장 5 급 )  광덕산 레이더 관측소 ( 신설 ) - 화천 사창리 관사신축 공사 : 2003 년 9 월 종료예정 - 독일 GEMATRONIK 레이더 도입 및 설치 : 2003 년 10 월 – 11 월 - 관측소 직제 신설 : 2003 년 10 월, 5 명 ( 기관장 5 급 )  레이더 관측망 신설계획

 성산포 ( 제주동부 ) 레이더 관측소 신설계획 - 지미봉 ( 해발 165m) 을 제 1 후보지로 검토 오름을 대상으로 현지답사 실시 년 부지 매입 및 설계, 2005 년 신설 및 장비도입 S 밴드 레이더 설치예정 - 높이 30m 내외의 관측탑 설치로 장애물 최소화 예정 년도 소요정원으로 직제신청 예정

 EEC 기상레이더 교체 및 활용  레이더 교체 사업  2004 년도 - 관악산, 구덕산, 고산을 교체대상으로 예산 요구 중 - S 밴드 교체를 위한 시설안전도 검사예정 (2003 년 ) - 시설물 보완 및 레이더 설치운영 관측 공백기간을 최소화하는 어려움이 있음 - 관악산, 구덕산은 레이더 운영요원 각 7 명씩 확보 계획

 2005 년도 - 오성산 교체 및 속초 이전신설 추진 예정 - S 밴드 교체를 위한 시설안전도 검사 예정 (2004 년 ) - 시설물 신축 및 보안, 레이더 설치 운영 - 오성산과 속초 운영요원 7 명, 4 명 각각 확보 계획  기존 레이더 활용 - 일부는 관련부품 재활용을 위해 분해 - 연구기자재 및 교육용으로 활용하는 방안 강구

 기상청레이더 자료 QC 항목 - 지형에코 (Ground Clutter) 제거 - 파랑에코 (Sea Clutter) 제거 - Dot( 또는 Speckle) 에코 제거 - 이상전파에 의한 에코 (AP) 제거 - 탐지거리 접힘 (Range Unambiguity) 제거 - 탐지속도 접힘 제거 (Velocity aliasing) - Sun Strobe 제거  사업목표 레이더 관측자료 품질향상 악기상 예보 객관화를 위한 기상레이더 자료질 제고

 1 차년도 (2003 년 ) - 기상청 레이더 시스템에 적용 가능한 알고리즘 조사 - 기상청 시스템에 이식가능 여부성 조사  2 차년도 (2004 년 ) - 알고리즘 이식  3 차년도 (2005 년 ) - 알고리즘 이식 및 각 알고리즘의 performance 검증

단시간 강수량 예측을 위한 레이더 -AWS 자료합성  목표 : 2004 년 현업시험적용 및 검증 2005 년 – 2006 년 내에 실용화단계로 개선  레이더 교체 및 신설사업에 따른 관측환경개선과 FSL 을 통 한 관측자료 품질개선 사업과 연계  원격탐사과  모델 입력자료로 양질의 레이더 자료 제공 - 레이더 에코 강도 합성 자료 - 에코 탑 합성자료 - Radar-AWS 보정 강수량 추진 중  원격탐사 연구실  단시간 강수량 예측 모델 개선

 레이더 – AWS 합성 개념  AWS 지점에서는 AWS 의 강수량을 참값으로, 나머지 지역에 대해서는 가중치를 두어 레이더에서 추정한 강수량을 AWS 의 값으로 보정한다 분석 강수량 보정계수 × AWS 강우량 레이더 추정치

 레이더 자료의 합성  합성영상의 활용강화 및 최적화 - 반사도 자료와 바람자료 (wind vector) 의 중첩 : 강수시스 템 이동 파악 용이 - 합성 시 중복영역에 대한 산출 알고리즘 개선 - 합성시간 및 통신속도 합성시간 및 통신속도 각 사이트 자료수신 순으로 독립적으로 합성 범용언어 (C, C++, Java 등 ) 로 합성 알고리즘 개발 - 독립된 합성영상 시스템 도입 개선된 합성 영상 실시간 표출 레이더 자료의 최적합성 시스템 개발

고품질의 합성영상 표출 (FSL 사업과 관련 ) 최적의 레이더 합성시스템 구축 ( 합성 알고리즘 개발 및 시스템 최적화 ) 합성 보정 시스템 구축 합성 응용 시스템 구축 2004 년도 2005 년도 2006 년도 용역추진사업 : 년차별 사업내용

 레이더자료의 합성 최적화 - 레이더 자료 합성시간 단축 - 강수시스템의 이동파악 용이 - 최적 보정자료를 지원함으로써 예보정확도 향상에 기여  레이더자료의 정량적 활용 - 악기상 시 강수시스템의 정밀한 분석 가능 - 보정된 강수강도 및 바람자료 산출 가능 - 고품질의 정확한 강수 자료제공 기대 효과