1. Title & Journal
- Development of Ocean Environmental Algorithms for Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) / Korean Journal of Remote Sensing, Vol. 26, No. 2, 189-207 (2010)
2. Author's Background
- Jeong-Eon Moona,b, Yu-Hwan Ahna, Joo-Hyung Ryua, and Shanmugamc
a) Korean Ocean Satellite Center, KORDI,
b) Department of Oceanography, Inha University
c) Department of Ocean Engineering, IIT, Madras, India
3. Summary.
- GOCI 에 이용된 해수환경분석 알고리즘들은 해양 광 특성 현장관측 자료들을 이용하여 개발되었다. 한국해양과학기술원 (前 한국해양연구원)에 의해 1998년부터 2009년까지 한반도 주변 해역 1348곳의 정점에서 얻어진 엽록소 농도 (Chl-a), 부유물질 농도 (SS), 용존유기물의 흡광계수(adom), 원격반사도(Rrs) 현장자료들이다. GOCI 엽록소 농도 산출 알고리즘 (GOCI_Chl-a)은 현장관측에 근사하여 엽록소 농도를 산출하였다. 본 논문에서는 Sea-WiFS 영상자료에서 GOCI_Chl-a 알고리즘은 Sea-WiFS 표준 엽록소 산출 알고리즘보다 평균 46% 정도 보정된 엽록소 값을 산출하였다. SS의 경우에는 보편적인 두 개의 밴드비를 사용하는 대신에, Ahn et al (2001) 의 원격반사도 단일밴드 방법을 사용하여 개발하였다. GOCI 용존유기물 산출 알고리즘 (GOCI adom)은 원격반사도 밴드비 Rrs(412)/ Rrs(555)와 adom(λ)의 상관관계를 이용하여 개발하였다.
4. method
GOCI 해수환경 분석 알고리즘을 개발하기 위하여 1998년부터 2009년까지 한반도 주변 해역에 환경과 해수 광 특성을 현장관측 한 결과 자료들을 이용하였다. 본 연구에 이용된 현장관측 자료들은 엽록소 농도(Chl-a), 부유물 농도(SS, Suspended Solid), 용존유기물의 흡광계수
(λadom, absorption coefficient of DOM)와 함께, 해수 외형적 광 특성 (AOP, Apparent Optical Property)들 중의 하나인 원격반사도 (Rrs, Remote Sensing Reflectance)_ 값들이다.
현재 운용중인 엽록소 농도 산출 알고리즘들과 본 연구에서 개발된 알고리즘을 위성자료에 적용하여 상호 비교, 분석하기 위하여 한국해양연구원에서 매일 수신하는 Sea-WiFS 해색위성 자료를 이용하였다. Sea-WiFS 자료의 처리에 사용된 프로그램은 SeaDas(SeaWiFS Analysis System Version5)
5. Result
Chl-a 알고리즘을 살펴보면, 네 개의 원격반사도 밴드비와 엽록소 농도의 상관계수는 0.79로 두 개의 원격반사도 밴드비를 이용하는 것보다 훨씬 더 향상되었다. 따라서 한반도 주변 해역에 최적화된 GOCI 엽록소 농도 산출 알고리즘 (GOCI_Chl-a) 은 다음과 같다.
여기서 R값은 각각 443, 490, 412, 555nm 에서 측정한 원격반사도 값이다.
또한, 본 논문을 통해서 알 수 있는 사실은, 용존유기물의 영향에 의한 엽록소 농도의 과대 추정 현상을 줄이기 위해 412nm 밴드를 추가로 활용하여 농도를 산출하고 있지만 OC4v4 와 OC2v2알고리즘들은 그렇지 못함을 확인하였다. 이러한 현상은 유사한 알고리즘 수식을 사용하는MODIS, MERIS에서도 나타나는 것으로 확인할 수 있었다.
부유물 산출 알고리즘에서는 일반적으로 555nm의 파장에서 최대의 반사도 값을 나타내었고, 파장 555nm를 기준으로 단파장과 장파장 영역으로 파장이 증감할수록 반사도 값이 낮아졌다.
연구 결과 위와 같은 방법으로 부유물질 농도를 계산하였을 때, 일반적인 기존의 연구결과와 비교했을 때 크게 상관계수가1.9배까지 향상됨을 확인할 수 있었다.
이외에도 적조농도 산출 알고리즘들의 설명이 본 논문에 제시되었다.
6. Creativity
- GOCI위성을 활용하여 개발한 Chl-a 와 SS농도 산출 알고리즘들은 무료제공 소프트웨어인 GDPS에 입력되어 있다. 본 논문을 통해서, 기존에 제시된 알고리즘들과 차별된 GOCI 알고리즘이 활용되어 있음을 확인할 수 있었다. 하지만, 내륙의 호소에 적용하기에는 무리가 있어 보이며, 탁도가 심한 연안부분에서는 OC3S 알고리즘과의 비교를 통해 우위 결과를 보이는 알고리즘을 활용하는 것이 좋을 것으로 생각된다.
Reviewer : 박지환 (jhjeeh@gist.ac.kr)