인공위성 해수면온도 3-D 최적 내삽 합성장 생산 방법과 한계점

Abstract

Three-dimensional (3-D) optimally-interpolated sea surface temperature (SST) field was produced by using AQUA/AMSR-E satellite data, and its limitations were described by comparing the temporal average of sea surface temperatures. The 3-D OI (Optimum Interpolation) SST showed a small error of less than 0.05∘C in the central North Pacific, but yielded large errors of greater than 0.4∘C at the coastal area where the satellite microwave data were not available. OI SST composite around pixels with no observation due to heavy rainfall or cloudy pixels had estimation errors of 0.1−0.15∘C . Comparison with temporal means showed a tendency that overall OI SSTs were underestimated around heavy cloudy pixels and smoothed out by reducing the magnitude of SST fronts. In the low-latitude areas near the equator, OI SST field produced discontinuity, originated from the window size for the OI procedure. This was mainly caused by differences in the spatial scale of oceanic features. Infernal Rossby deformation radius, as a measure of spatial stale, showed dominant latitudinal variations with O(1) difference in the North Pacific. This study suggests that OI SST methodology should consider latitudinally-varying size of window and the characteristics of spatial scales of oceanic phenomena with substantial dependency on latitude and vertical structure of density.

AQUA/AMSR-E 인공위성 자료를 활용하여 3차원 최적내삽 해수면온도 합성장을 생산하였고 시간평균장과 비교하여 문제점과 한계점을 기술하였다. 3-D SST 합성장은 북태평양 중앙부에서 전체적으로 0.05℃ 이하의 작은 오차를 보였으나, 위성 결측이 있는 연안에서는 0.4℃ 이상의 비교적 큰 오차를 유발하였다. 강한 강수나 구름으로 인한 결측이 있는 부분에서는 0.1-0.15℃에 달하는 오차를 보였다. 시간평균장과 비교한 결과, 구름 부근의 화소에서는 해수면온도를 낮게 계산하는 경향이 있었으며, 해수면온도의 공간적 구배를 감소시키는 평활화가 전체적으로 나타났다. 적도 부근 저위도에서 OI SST는 실제 해수면온도에는 없는 불연속성을 만드는 경향이 있었고, 이는 OI 과정에서 사용한 윈도우의 크기와 해양 현상의 수평 규모가 위도에 따라 변화하는데서 기인하였다. 현상의 공간 규모의 척도인 로스비 내부변형 반경은 북태평양에서 O(1) 정도로 위도에 따른 공간적 변화가 큰 것으로 나타났다. 본 연구는 SST 합성장 생산 과정에 위도와 해수의 수직적 밀도 구조와 밀접한 관련이 있는 해양 현상의 수평적 규모의 시공간적 변동 특성을 고려해야 함을 제시한다.