수증기 연직 분포에 의한 GOCI-II 해색 산출물 오차 분석 (Analysis of Uncertainty in Ocean Color Products by Water Vapor Vertical Profile)

서지정보

· 발행기관 : 대한원격탐사학회
· 수록지 정보 : 대한원격탐사학회지 / 39권 / 6호 / 1591 ~ 1604페이지
· 저자명 : 이경상, 배수정, 이은경, 안재현

초록

해색 원격탐사에서 대기 보정은 자료의 정확도와 신뢰성 확보를 위해 반드시 수행해야하는 과정으로높은 정확도가 요구된다. 또한 최근 원격 탐사 커뮤니티에서는 위성 자료의 오차에 대한 요구 사항이 증가함에따라 대기 보정의 보조 자료로 사용되는 기상 변수(오존량, 기압, 바람장, 층적분 수증기량[total precipitablewater, TPW])의 오차에 의해 발생하는 원격 반사도(remote sensing reflectance, Rrs)의 오차에 대한 연구가 진행되고 있지만 오차 요인으로 알려진 수증기 프로파일의 변동성에 의한 Rrs의 오차에 대한 연구는 수행되지 않았다. 본 연구에서는 Second Simulation of a Satellite Signal Vector version 2.1 모의를 통해 GOCI-II 관측 영역 내의 수증기 프로파일의 변동성에 따른 수증기 투과도의 오차를 계산하고 이로 인해 발생하는 해색 산출물의 오차에 대해 분석하였다. Radiosonde 관측 수증기 프로파일은 그 형태가 복잡할 뿐만 아니라 지표 부근의 큰 변동성으로 인해 기존 GOCI-II 대기 보정에서 사용하고 있는 US standard 62 수증기 프로파일과의 차이가 최대0.007만큼 발생하였다. 이로 인해 발생한 수증기 투과도의 차이는 GOCI-II 대기 보정에서 에어로졸 반사도 추정의 차이를 발생시키고, 결과적으로 모든 밴드에서 Rrs의 오차가 발생하였다. 하지만 412–555 nm 밴드에서 수증기 프로파일 차이로 인한 Rrs 오차는 요구 정확도보다 낮은 2% 미만으로 나타났으며, 다른 해색 산출물인 클로로필(chlorophyll-a) 농도, 용존 유기물, 총 부유물 농도에서도 유사한 오차를 보이고 있다. 본 연구의 결과는대기 보정 및 해색 산출물의 정확도에 있어 수증기 프로파일의 차이의 영향이 적다는 것을 의미한다. 하지만추후 연구에서 수증기 흡광 보정 시 수증기 프로파일의 변동성을 고려할 경우 보다 높은 수준의 Rrs 정확도 확보를 기대할 수 있다.

영어초록

In ocean color remote sensing, atmospheric correction is a vital process for ensuring theaccuracy and reliability of ocean color products. Furthermore, in recent years, the remote sensingcommunity has intensified its requirements for understanding errors in satellite data. Accordingly,research is currently addressing errors in remote sensing reflectance (Rrs) resulting from inaccuracies inmeteorological variables (total ozone, pressure, wind field, and total precipitable water) used as auxiliarydata for atmospheric correction. However, there has been no investigation into the error in Rrs caused bythe variability of the water vapor profile, despite it being a recognized error source. In this study, we usedthe Second Simulation of a Satellite Signal Vector version 2.1 simulation to compute errors in water vaportransmittance arising from variations in the water vapor profile within the GOCI-II observation area.
Subsequently, we conducted an analysis of the associated errors in ocean color products. The observedwater vapor profile not only exhibited a complex shape but also showed significant variations near thesurface, leading to differences of up to 0.007 compared to the US standard 62 water vapor profile used inthe GOCI-II atmospheric correction. The resulting variation in water vapor transmittance led to a differencein aerosol reflectance estimation, consequently introducing errors in Rrs across all GOCI-II bands. However,the error of Rrs in the 412–555 nm due to the difference in the water vapor profile band was found to bebelow 2%, which is lower than the required accuracy. Also, similar errors were shown in other oceancolor products such as chlorophyll-a concentration, colored dissolved organic matter, and total suspendedmatter concentration. The results of this study indicate that the variability in water vapor profiles hasminimal impact on the accuracy of atmospheric correction and ocean color products. Therefore, improvingthe accuracy of the input data related to the water vapor column concentration is even more critical forenhancing the accuracy of ocean color products in terms of water vapor absorption correction.

참고자료

· 없음