Journal of the Korean earth science society (한국지구과학회지)

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Characteristics of Brightness Temperature of Geostationary Satellite on Lightning Events during Summer over South Korea

여름철 낙뢰 발생 시 정지궤도 위성의 휘도온도 특성

  • Lee, Yun-Jeong (Department of Atmospheric Science, Kongju National University) ;
  • Suh, Myoung-Seok (Department of Atmospheric Science, Kongju National University) ;
  • Eom, Hyo-Sik (Department of Atmospheric Science, Kongju National University) ;
  • Seo, Eun-Kyoung (Department Of Earth Science Education, Kongju National University)
  • Received : 2009.08.03
  • Accepted : 2009.10.21
  • Published : 2009.10.30
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Abstract

The characteristics of brightness temperature (BT) of infrared and water vapor channels from MTSAT-1R have been investigated using 12 persistent and frequent lightning cases selected from the summer lightnings of 2006-2008. The infrared (IR1, 10.3-11.3 ${\mu}M$) and water vapor (WV, 6.5-7.0 ${\mu}M$) channels from the MTSAT-1R and the lightning observation data from Korea Meteorological Administration are used. When there is no lightning, the BTs of the IR1 and WV channels show the largest frequency at around 290-295K and 245K, respectively. On the other hand, the BTs of two channels show the largest frequency at 215K caused by strong convection when there is lightning. As a result, the WV-IR1 difference (BTDWI) sharply increases from -50K to 0K. Although it depends on the evolution stage of thunderstorms, the lightning mainly occurs at the core of circular convection in the mesoscale convective complex (MCC), whereas the lightning occurs by concentrated line-shape in the squall line. A strong positive correlation exists between the lightning frequency and the BT in the MCC regardless of the BT, but only at the very cold BT in the squall line. In general, the characteristics of BT are well defined for the lightning occurring in the concentrated line, but they are not well defined in the MCC, especially during the decaying stage of MCC. When they are defined well, the lightning occurs when the BTs of IR1 and WV are lower than 215K, BTDWI is near -3 to 1K, and local standard deviation of IR1 decreases to around 1K.

본 연구에서는 2006-2008년 여름(6-8월)에 발생한 12개 낙뢰 사례에 대하여 기상청의 낙뢰관측 자료와 MTSAT-1R 위성의 적외(IR1) 및 수증기(WV) 채널 휘도온도를 이용하여 낙뢰 발생 시 위성영상 특성을 분석하였다. 낙뢰가 발생하지 않은 경우 IR1 채널의 휘도온도는 290-295K, WV 채널의 휘도온도는 245K 부근에서 최대 분포를 보인다. 그러나 낙뢰가 발생하는 경우, 강한 대류의 영향으로 두 채널 모두에서 휘도온도가 215K 이하로 낮아졌으며, 두 채널의 휘도온도차는 약 -50K에서 0K로 급격히 증가하였다. 뇌우 시스템의 발달 단계에 따라 차이는 있지만 원형 또는 타원형의 중규모 대류복합체에서는 그 대류 중심에서 많은 낙뢰가 발생하고, 스콜선 형 뇌우에서는 낙뢰가 선상으로 발생하는 특징을 보이고 있다. 낙뢰 발생빈도와 휘도온도는 중규모 대류계에서는 휘도온도에 관계없이 비교적 높은 상관성을 보이나 스콜선 형에서는 휘도온도가 낮을 때만 높은 상관성을 보인다. 또한 낙뢰는 두 채널의 휘도온도가 215K 이하, 휘도온도 차가 -3-1K 이고, IR1 채널의 국지표준편차가 급격히 증가하다가 감소하는 지역에서 많이 발생하는 특징을 보였다. 그러나 위 조건은 선상으로 발생하는 낙뢰의 경우 탐지 정확도가 비교적 높지만, 중규모 대류복합체가 소멸단계에 이르러 모루운이 광범위하게 확장된 경우에는 탐지 정확도가 낮다. 따라서 휘도온도의 특성을 이용하여 낙뢰를 탐지하기 위해서는 보다 많은 사례와 다른 채널의 자료를 이용하여 낙뢰 발생시의 위성영상 특성을 정교화하여야 할 것이다.

Keywords

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