한반도 주변 다양한 해수 광학특성에 대한 GOCI 엽록소 알고리즘 분석: 현장자료를 이용한 평가

Abstract

본 연구에서는 한반도 주변의 다양한 해수에 대한 엽록소 알고리즘의 성능을 도출하였다. 엽록소 알고리즘은 기본적으로 광학측정자료(복사휘도 또는 해수반사도)를 입력하였을 때 엽록소 농도를 추정하게 되는데, 각 알고리즘 별로 상정된 해수 모델이 있기 때문에 해수 특성별로 성능의 차이가 있게 된다. 예를 들어 해색연구에 가장 흔히 사용되는 OC알고리즘의 경우, 엽록소 농도가 해수 광특성을 좌우하는 해수 즉 Case-1 해수를 위한 알고리즘으로서, 다른 광학적 반응을 나타내는 해수 성분 (용존유기물, 부유물) 등이 분포할 경우, 엽록소 추정의 정확도가 현저히 낮아지는 것이 보고되고 있다. 본 연구에서는 해색위성에서 자주 사용되는 OC3, YOC, FLH의 세 가지 엽록소 알고리즘을 천리안 해색위성 (GOCI)의 분광밴드에 맞게 계수를 조정한 후 현장 광학자료와 현장 엽록소 측정값을 비교하여 성능을 도출하였다. 실험 결과, 세 알고리즘 모두 탁도가 높아질수록 정확도가 낮아졌고, 특히 OC3는 낮은 탁도에서는 과대추정, 높은 탁도에서는 과소추정되는 문제를 노출하였다. YOC알고리즘은 해수별 계수 조정후, 정확도 저하가 비교적 적은 편이어서, 탁한 해수에서 가장 좋은 성능을 보였다.있기 때문에 해수 특성별로 성능의 차이가 있게 된다. 예를 들어 해색연구에 가장 흔히 사용되는 OC알고리즘의 경우, 엽록소 농도가 해수 광특성을 좌우하는 해수 즉 Case-1 해수를 위한 알고리즘으로서, 다른 광학적 반응을 나타내는 해수 성분 (용존유기물, 부유물) 등이 분포할 경우, 엽록소 추정의 정확도가 현저히 낮아지는 것이 보고되고 있다. 본 연구에서는 해색위성에서 자주 사용되는 OC3, YOC, FLH의 세 가지 엽록소 알고리즘을 천리안 해색위성 (GOCI)의 분광밴드에 맞게 계수를 조정한 후 현장 광학자료와 현장 엽록소 측정값을 비교하여 성능을 도출하였다. 실험 결과, 세 알고리즘 모두 탁도가 높아질수록 정확도가 낮아졌고, 특히 OC3는 낮은 탁도에서는 과대추정, 높은 탁도에서는 과소추정되는 문제를 노출하였다. YOC알고리즘은 해수별 계수 조정후, 정확도 저하가 비교적 적은 편이어서, 탁한 해수에서 가장 좋은 성능을 보였다.