• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
• /
• pp.275-275
• /
• 2021

A fixed Z-R relationship approach, such as the Marshall-Palmer relationship, for an entire year and for different seasons can be problematic in cases where the relationship varies spatially and temporally throughout a region. From this perspective, this study explores the use of long-term radar reflectivity for South Korea to obtain a nationwide calibrated Z-R relationship and the associated uncertainties within a Bayesian regression framework. This study also investigates seasonal differences in the Z-R relationship and their roles in reducing systematic error. Distinct differences in the Z-R parameters in space are identified, and more importantly, an inverse relationship between the parameters is clearly identified with distinct regimes based on the seasons. A spatially structured pattern in the parameters exists, particularly parameter α for the wet season and parameter β for the dry season. A pronounced region of high values during the wet and dry seasons may be partially associated with storm movements in that season. Finally, the radar rainfall estimates through the calibrated Z-R relationship are compared with the existing Z-R relationships for estimating stratiform rainfall and convective rainfall. Overall, the radar rainfall fields based on the proposed modeling procedure are similar to the observed rainfall fields, whereas the radar rainfall fields obtained from the existing Marshall-Palmer Z-R relationship show a systematic underestimation. The obtained Z-R relationships are validated by testing the predictions on unseen radar-gauge pairs in the year 2018, in the context of cross-validation. The cross-validation results are largely similar to those in the calibration process, suggesting that the derived Z-R relationships fit the radar-gauge pairs reasonably well.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제51권9호
• /
• pp.813-826
• /
• 2018

최근 기후변동성으로 유발되는 불안정한 기상상태를 효과적으로 관측하고자 레이더가 도입되고 있다. 레이더는 경험식으로 산정된 Z-R 관계식을 통하여 레이더 강우량을 제시하게 된다. 이 과정에서 레이더 강우량은 필연적으로 지상에 도달하는 실제 강우량과는 정량적 오차가 발생하게 된다. 본 연구는 확률통계학적 방법론을 이용하여 Z-R 관계식 매개변수 산정과정에서 우리나라의 강우특성을 고려함과 동시에 Z-R 관계식 매개변수의 불확실성을 정량적으로 제시하고자 한다. 강우의 계절성을 고려하여 Z-R 관계식 매개변수를 추정하는 과정에서 Bayesian 추론기법을 도입하여 생산된 레이더 강우량은 기존의 Z-R 관계식에 비하여 개선된 통계적 효율기준을 제시하였다. 따라서 Bayesian 추론기법을 활용한 Z-R 관계식 매개변수 산정은 정량적으로 신뢰성 있는 고해상도 강우정보의 생산은 고도화된 수문해석 및 기상예보 지원을 가능케 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제36권1호
• /
• pp.13-21
• /
• 2003

본 연구는 목적은 레이더 자료의 활용을 위해 레이더 반사강도와 강우강도 사이의 레이더 관계식을 산정하는 것이다. Z-R 관계식를 산정하기 위해 충주댐 유역의 수위표지점중 영춘 수위표 지점의 유출량이 1,000~8.519㎥/sec인 강우사상을 선정하여 Z-R 방정식을 산정하였다. 32개의 강우량 관측소에서 A: 26.4~37.4, $\beta$=0.97~l.56.의 범위내에 분포함을 알 수 있었다. 산정된 Z-R 방정식의 상관계수는 0.63~0.748범위이며, Z=200Rl.6식의 상관계수는 0.63로 지점별 Z-R 방정식의 상관계수보다 낮은 상관성을 보이고 있다.

• 한국지능시스템학회논문지
• /
• 제26권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2016

기상청에서는 강우량을 관측하기 위하여 평균 13km 해상도의 자동기상관측망을 운영하고 있다. 그러나 자동기상관측망은 육지에서만 관측이 가능하므로 기상레이더 관측망을 추가로 운영하여 해상을 포함한 우리나라 전역을 전천후로 관측하고 있다. 일반적으로 레이더로부터 추정하는 강우강도는 레이더 반사도(Z)와 지상관측자료의 강우강도(R)의 관계를 추정한 Z-R 관계식을 구하여 사용하고 있다. 하 지 만 이 관 계 식 은 경험식에 의존하고 있어 한반도의 강우특성에 맞게 최적화 할 필요가 있다. 이 연구에서는 마이크로 유전알고리즘을 병렬화하고 2014년도 여름철에 대한 Z-R 관계식의 최적화를 수행하였다. 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 최적화한 Z-R 관계식은 기존에 사용하던 관계식과는 다르게 $Z=120R^{1.56}$이 추정되었다. 하지만 마이크로 유전알고리즘의 최적화과정에서 탐색한 적합도 함수의 위상공간이 평평한 고원의 형태에 가까웠다. 이러한 결과는 1.5km 고도와 지상 사이에 복잡한 강수의 발달과 소멸과정이 포함되어 있어 정교한 추정에 한계가 있음을 보여주고 있다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제33권7호
• /
• pp.596-607
• /
• 2012

R-Z 관계식은 레이더 강우추정의 정확도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 캐나다 궤벡주의 셍레미에서 홍수를 야기한 폭우사례에서 관측된 우적계 및 레이더 자료를 이용하여 레이더 강우추정 시 우적계 자료에서 도출된 R-Z 관계식의 효과를 분석하였다. 이를 위하여 맥길 S-밴드 레이더에서 시간 분해능 2.5분과 공간 분해능 $1^{\circ}{\times}250m$로 관측된 레이더 반사도를 사용하였다. 레이더 반사도 자료에서는 폭우를 동반한 강우세포가 셍레미를 통과한 것으로 관측되었지만 우량계 관측망에서는 낮은 공간 분해능으로 인하여 이 세포가 관측되지 않았다. 셍레미에서 30분과 1시간 최대 누적 강우량은 각각 39 mm와 42 mm였다. 강우사례 동안 두 개의 우적계(POSS; Precipitation Occurrence Sensor System)가 사용되었다. 하나의 우적계는 레이더 반사도와 우적계 반사도를 비교하여 레이더 반사도를 보정하고 다른 우적계는 R-Z 관계식을 유도하는데 사용되었다. 기후학적 R-Z 관계식을 사용하였을 때 보다 반사도에 의존적인 우적계에서 유도된 관계식을 사용하였을 때 강우 추정 오차가 크게 줄었다. 일 누적 강우량에 대하여 편차는 +12%에서 -2%, 평균제곱근오차가 16%에서 10%로 줄었다. 우적계에서 도출된 R-Z 관계식으로 추정된 레이더 강우장을 이용하였을 때 홍수사례에 대하여 강우 발생 시간 및 강우량이 잘 일치하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제18권6호
• /
• pp.319-326
• /
• 2002

TRMM-PR/VIRS와 GMS 자료를 이용하여 강수량을 추정하였다. 강수량 추정의 검증에는 기상청의 AWS 관측자료를 이용하였다. 본 연구의 강수량 추정 절차는 다음과 같다: 1) TRMM-PR 자료와 AWS 자료를 이용하여 Z-R 관계식을 도출한다. 2) Z-R 관계식에 의한 추정치와 VIRS의 TBB 자료를 이용하여 강수량 추정식을 도출한다. 3) 새롭게 도출된 식의 VIRS의 TBB 대신 GMS의 TBB 자료를 대입하여 광역의 강수량을 추정한다. Z-R 관계식은 Z=303R$^{0.72}$로 나타났고 상관계수는 0.57이었다. 새롭게 제시된 강수량 추정식에 의한 결과의 상관계수는 0.67, RMSE는 17mm/hr로 나타났다. 강수량 추정식은 집중호우 때 과소추정하는 경향을 보였다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제47권2호
• /
• pp.119-133
• /
• 2014

본 연구에서는 Z-R 관계식의 매개변수를 안정적인 값으로 실시간 예측하고자 확장 칼만 필터기법을 적용하였다. 이를 위해 Z-R 관계식의 비선형을 고려하여 확장 칼만필터로 매개변수 결정모형을 구축하였다. 상태-공간모형은Adamowski and Muir (1989)의 연구를 기반으로 구축하였다. 상태-공간 모형의 상태변수는 Z-R 관계식의 두 매개변수로 설정하였다. 결과적으로 칼만이득과 상태변수가 발산하지 않는 안정적인 모형을 구축하였다. 주목할 점으로는 기존 방법으로 추정된 과대 혹은 과소한 매개변수가 필터링 되어 일부 제거되었다는 것이다. 부적절한 매개변수의 적용은 물리적으로 비현실적인 강우강도 추정 결과를 불러일으키는 원인이기 때문에 이러한 결과는 정량적 강수량 추정측면에서 효과가 크다고 할 수 있다. 또한 확장 칼만 필터로 예측한 매개변수로 레이더 강우를 추정한 결과, 편의보정계수가 1.0에 근사하게 나타나 편의보정과정 없이도 지상 강우강도와의 평균적인 차이는 근소한 것으로 나타났다. 또한 기존 방법으로 레이더 강우를 추정한 결과보다 전반적으로 정확도 높은 강우 추정이 가능한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제35권1호
• /
• pp.25-36
• /
• 2002

1998년 여름철, 기상레이더와 레이더 주위의 고밀도 우량계 관측자료를 이용하여 $Z_{e}-R$ 관계식을 산출하기 위하여 관악산 레이더 자료와 강우강도 자료의 확률밀도함수를 구해 확률이 같은 지점을 매치시키는 Window Probability Matching Method(WPMM)라는 통계적 방법을 사용하였다. 레이더 반사도의 확률 분포는 약 15dBZ에서 가장 많은 빈도 분포를 보였고 강우강도의 확률분포는 대부분의 영역에서 시간당 10mm 이하의 비가 내리는 것으로 나타났다. WPMM을 이용한 $Z_{e}-R$ 관계식은 로그 좌표계에서 곡선형의 분포를 가지고 있어 직선형의 분포를 가지는 멱급수 형태의 관계식에 비해 반사도를 강우량으로 전환하는데 있어 더 나은 것으로 나타났다. 특히, 3개월 동안의 누적 강수량 산출시 $Z=200R^{1.6}$ 식은 실제 우량계 강수량의 44%만을 추정하는데 반해 WPMM의 경우는 실제 강수량의 80%까지 근접하는 것으로 나타났다.

• Journal of information and communication convergence engineering
• /
• 제4권1호
• /
• pp.41-45
• /
• 2006

A disdrometer has been used to determine Z-R relationships for the weather radar, which is unique coastal radar operating regularly in western tropical south Atlantic. Rainfall rates were divided into the stratiform rain and the convective rain on the basis of $10\;mm\;h^{-1}$. The Z-R relationship for the stratiform class was similar to the general one since the convective clouds did not developed and two classes of the rain rate were mixed.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
• /
• pp.61-61
• /
• 2020

최근 수문기상학 분야에서 레이더 강수량을 활용한 응용연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 레이더 강수량은 대류성 및 층상형 등과 같이 강수특성을 기준으로 레이더 반사도-강수량(Reflectivity-Rainfall, Z-R) 관계식 매개변수를 시공간적으로 동일하게 적용하여 레이더 강수량을 산정하는 방법론은 지상관측 강수량과 정량적인 편의 오차(systematic error)를 발생시킬 수 있는 문제점이 있다. 본 연구는 장기간의 레이더 합성장 반사도를 활용하여 Z-R 관계식 매개변수를 산정하였으며, 이 과정에서 Bayesian 추론 기법을 도입하여 Z-R 관계식 매개변수의 불확실성을 정량화하였다. 추가적으로 편의 오차를 최소화하기 위하여 계절성을 고려한 Z-R 관계식을 산정하였다. 건기와 우기로 구분하여 산정된 Z-R 관계식 매개변수의 공간적으로 변동성과 더불어 강수의 계절적 특성에 기인하는 Z-R 관계식 매개변수의 역비례 관계를 확인하였다. 최종적으로, 제안된 방법론으로 산정된 레이더 강수장은 일반적으로 레이더 강수량 산정에 널리 이용되는 Marshall-Palmer Z-R 관계식으로 산정된 강수장에 비하여 우수한 통계지표를 제시하였다.