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--- 기상관측:고층:레윈존데 [2024/05/22 07:04] – [3.3. 비양기구(풍선, 낙하산)] admin
+++ 기상관측:고층:레윈존데 [2024/05/29 10:30] (현재) – [레윈존데] admin
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-====== 레윈존데 ======
+====== 레윈존데 데이터 ======
 ===== 1. 관측장비소개 =====
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 {{라디오존데_비행렬.png?nolink300}}
-==== 1.4. 관측방법 ====
-   * 라디오존데를 기구에 매달아 비양
-   * 라디오존데가 상승하면서 일정한 시간간격으로 기압(고도), 기온, 습도(이슬점 온도) 관측
-   *  관측자료는 라디오존데의 무선송수신장치에 의해 지상으로 전송
-   * 지상수신장치에서 수신 및 처리되어 고도별 기압, 기온, 풍향, 풍속, 상대습도 산출
-== [그림] 레원존대 관측장비 ==
-{{레원존대관측장비.png?nolink&380}}
 ===== 2. 관측환경 =====
 레윈존데 관측소는 가능한 다음과 같은 입지 조건을 갖춘 장소로 선정합니다.
-  * 관측소 부지는 관측소의 이전이나 관측 환경의 침해를 최소화할 수 있도록 국유지이며, 최적 면적은 대략 40,000 m2
+  * 관측소 부지는 관측소의 이전이나 관측 환경의 침해를 최소화할 수 있도록 국유지이며, 최적 면적은 대략 40,000㎡
   * 관측소 주위에 있는 자연 또는 인공 장애물(건조물, 송전선, 철탑 등) 정상부의 고도각이 6° 이하
   * 관측소 주변에 전자통신 장비의 전파 수신에 뚜렷한 장애를 초래하는 전파 발생원이 없어야함
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 ===== 3. 관측센서 =====
 ==== 3.1. 라디오 존데 ====
-=== 3.1.1. 라디오존데 구성 ===
+=== 3.1.1. 기압센서 ===
-   * 관측센서부 : 기상요소를 매 1초 이하의 시간간격으로 측정
-   * 신호변환부 : 관측센서부의 측정값과 무선송수신의 상태를 감시하기 위한 기준 신호를 변환
-   * 무선송수신부 : 수신되는 항행보조시스템의 무선신호는 지상수신 장치로 송신되어 바람자료 산출에 사용됨
-=== 3.1.2. 라디오존데의 무선 주파수 ===
+기압은 보통 라디오존데에 탑재된 실리콘 기압센서로 측정합니다. 실리콘 기압센서는 온도 의존성이 적으며, 교정 후에 안정성이 높고, 수송이나 취급할때 기계적 충격에 강합니다. 이 기압센서는 실리콘으로 형성된 진공 챔버와 유리층으로 형성된 외부 기압 챔버로 구성되어 있습니다. 2개의 챔버 사이에는 얇은 실리콘 각막이 있으며, 진공 챔버는 기준 챔버의 기능을 합니다. 외부 기압 챔버는 대기압의 영향을 받아 대기압이 변하면 실리콘 각막의 위치가 변하고, 이 변화를 상부 전극과 하부 전극 간의 정전용량 변화로 검출하여 기압을 측정합니다.
-전세계 공용 400.15~406.00MHz
-=== 3.1.3. 라디오존데의 전원공급 ===
+{{실리콘기압센서.png?nolink700}}
-  * 15℃에서 필요한 출력전압의 95% 이상 유지, 240분이상 전원공급
+=== 3.1.2. 기온센서 ===
-  * 15℃에서 -10 ℃로 내려가도 출력전압의 10% 이상 미감소
+라디오존데의 기온센서로는 공기 중으로 돌출된 닻가지(arm)의 끝 부분에 있는 서미스터 기온센서나 백금저항 기온센서가 사용됩니다.
+서미스터 기온센서는 망간, 니켈, 코발트, 철, 크롬 등을 소결(燒結)1)한 서미스터 소자와 이것에 연결된 리드선이 유리 속에 들어 있습니다. 서미스터 소자는 작고 가벼우며 응답 속도가 빠르고 온도 변화에 따른 저항 변화가 매우 큽니다. 외부에 노출되어 태양 복사나 장파 복사의 영향을 받으며, 이를 줄이기 위하여 전체적으로 알루미늄 증착(蒸着)2) 가공을 실시합니다. 이 센서는 시간상수가 작고 기구 상승에 따른 맞바람을 받고 있기 때문에 태양 복사가 없는 경우에는 주위 공기의 온도와 열적으로 충분한 평형상태에 있는 것으로 간주하여 센서의 온도를 그대로 기온으로 측정합니다.
+그러나 주간에 태양 복사가 있는 경우에는 태양 복사에 의한 가열량을 보정합니다. 백금저항 기온센서는 그림 2.3과 같이 유리와 세라믹 절연체를 사이에 끼운 2개의 얇은 백금선으로 구성되어 있다. 유리와 세라믹 절연체의 유전율은 온도에 따라 변하고, 이 변화를 백금선 사이의 정전용량 변화로서 검출하여 기온을 측정합니다. 태양복사에 의해 기온이 다르게 측정되는 것을 방지하기 위하여 센서는 고반사 알루미늄 박막으로 코팅되어 있으며, 응답시간을 짧게하기 위하여 미세한 구조로 되어 있습니다.
+{{백금저항온도계.png?nolink700}}
+=== 3.1.3. 습도센서 ===
+라디오존데의 습도센서로는 정전용량식이 사용되며, 보통 기온센서와 함께 닻가지에 설치되어 있습니다. 이 센서는 유리판 위에 있는 금속층의 하부 전극과 수증기가 통과할 수 있는 박막의 상부 전극 사이에 고분자 감습막이 설치되어 있고, 주위 공기의 습도에 따라 두 장의 전극 사이에 낀 고분자막의 유전율이 변하고 정전용량이 변하는 것으로 습도를 측정합니다. 이 센서는 열용량, 지연, 히스테리시스 등이 작아서 시간 상수가 작고 재현성이 좋은 것이 특징입니다. 태양 복사나 장파 복사에 의한 영향과 물방울 침입을 막기 위하여 알루미늄 캡을 피복하여 사용합니다. 일반적으로 습도센서에는 온도 의존성이 있으며, 저온으로 갈수록 지연이 커집니다.
+{{습도센서.png?nolink500}}
+=== 3.1.4. 지오포텐셜고도 ===
+특이고도나 표준등압면에서의 지오포텐셜고도는 측고방정식에 각 고도의 기압, 기온, 습도를 대입하여 기층의 두께를 산출한 후에, 그 관측소의 해발고도에 기층의 두께를 순서대로 더하여 산출합니다. GPS 라디오존데의 경우에는 GPS 신호를 해독하여 고도를 관측합니다.
+=== 3.1.5. 바람 ===
+대기 중으로 상승하는 라디오존데는 주위 바람에 의해 수평으로 흘러간다고 가정하고, 어떤 시간 동안에 라디오존데가 이동한 거리를 그 시간으로 나눈 값을 이 기층의 풍속으로, 흘러간 방향의 반대 방향을 풍향으로 산출합니다. 이때, 라디오존데의 이동 방향과 거리는 이동 전후의 위치 차이로부터 산출하며, 라디오존데의 고도는 기압, 기온, 습도 관측자료를 측고방정식에 대입하여 산출된 지오포텐셜고도나 GPS신호로부터 계산된 고도를 사용합니다.
 ==== 3.2. 지상수신장치 ====
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 ===== 4. 관측지점 =====
-== [표] 레원존데 관측망 ==
+== 레원존데 관측망 ==
-^관측소명^관측개시일^비고^
+^장비명^지 점 명^
-|포항|1964.4.1.|기상청|
+|레윈존데(7개소)- 자동발사장치 -|포항, 국가태풍센터, 백령도, 흑산도, 북강릉, 창원, 제2해양기지(덕적도) / 공군 2개소 운영(오산, 광주) |
-|국가태풍센터|2016.6.1.|:::|
-|백령도|2000.6.1.|:::|
-|강원(청)|2015.12.24.|:::|
-|흑산도|2003.6.1.|:::|
-|창원|2016.9.1.|:::|
-|오산|1955.10.15|공군|
-|광주|1957.4.2.|:::|
 ※ 포항기상관측소는 2004년 6월 28일 세계고층기후관측소(Global Climate Observing System Upper-Air Network : GUAN)로 지정 운영
-== [그림] 레원존대 관측망 ==
+== 레원존대 관측망 ==
-{{레원존대_관측망.png?nolink&380}}
+{{고층기상관측장비분포도.png?nolink&480}}
-== [표] 지점별 레윈존데 특성 분석(2016.1.1~12.31) ==
-^지점명(한글)^비양시간(sec)^최대고도(m)^평균 비양거리(m)^^^^^
-^:::^:::^:::^전체^겨울^봄^여름^가을^
-|백령도(47102)|5869.478|31385.02|103838.3|143885.6|107986.1|43851.94|119629.7|
-|강릉(47104)|5134.936|30308.94|95853.44|130654.2|95652.92|41549.52|115557.1|
-|포항(47138)|6067.488|34027.91|99273.58|143918.7|107603.2|48201.07|97371.41|
-|창원(47155)|5005.873|28576.16|92573.55|142581.2|95560.6|43399.48|88752.9|
-|흑산도(47169)|6467.741|31568.32|109395.2|167779|109838.9|53461.42|106501.5|
-|국가태풍센터(47186)|5625.214|31095.16|93703.85|146470.1|94491.91|47947.05|85906.3|
 ===== 5. 생산 =====
-==== 제6조(라디오존데의 관측센서) ====
+==== 5.1. 라디오존데의 관측센서 ====
-  - 라디오존데의 기압, 기온, 습도 등의 센서는 다음 규격을 만족시켜야 한다. <개정 2008.2.22., 2020.1.14.>
+  - 라디오존데의 관측센서는 날려보내기 전 지상점검에서 지상점검장치 또는 지상기상관측장비의 관측값과 비교하여 다음과 같은 편차를 만족시켜야 합니다
-  - 고도를 측정하여 기압을 환산하는 방식의 라디오존는 기압이 제1항의 기압 센서 규격을 만족시켜야 한다.
-  - 라디오존데의 관측센서는 날려보내기 전 지상점검에서 지상점검장치 또는 지상기상관측장비의 관측값과 비교하여 다음과 같은 편차를 만족시켜야 한다. <개정 2011.1.3., 2020.1.14.>
     * 기압: ±3 hPa 이내
     * 기온: ±1 ℃ 이내
     * 습도: ±4 % 이내
-==[표] 6조1항의 규격==
+== 관측센서별 규격==
 ^관측센서^규격^
 |기압 센서|◦ 측정범위: 1050 hPa ～ 5 hPa\\ ◦ 분해능: 0.1 hPa 이하\\ ◦ 불확도\\  - 지상 ～ 16 km: 1 hPa \\  - 16 km 초과: 0.6 hPa \\ ◦ 측정주기: 1 Hz 이하|
 |기온 센서|◦ 측정범위: 50 ℃ ～ -90 ℃\\ ◦ 분해능: 0.1 ℃ 이하\\ ◦ 불확도 \\  - 지상 ～ 16 km: 0.4 ℃ \\  - 16 km 초과: 0.8 ℃ \\ ◦ 측정주기: 1 Hz 이하|
 |습도 센서|◦ 측정범위: 상대습도 100 % ～ 1 % \\ ◦ 분해능: 1 % 이하\\ ◦ 불확도 \\  - 지상 ～ 12 km: 상대습도 6 %\\  - 12 km 초과 ～ 17 km: 상대습도 10 %\\ ◦ 측정주기: 1 Hz 이하|
-==== 제7조(레윈존데 관측장비의 바람 관측) ====
+==== 6.2.레윈존데 관측장비의 바람 관측 ====
-  - 바람은 LORAN-C 방식이나 GPS 방식으로 관측하여야 한다.
+  - 바람은 LORAN-C 방식이나 GPS 방식으로 관측하여야 합니다.
-  - 산출되는 고층 대기의 풍향과 풍속은 다음 규격을 만족시켜야 한다. <개정 2020.1.14.>
-==[표] 7조 2항의 규격 ==
+== 규격 ==
 ^ 관측요소 ^ 규격 ^
 | 풍향 | ◦ 측정범위: 0° ～ 360°\\ ◦ 분해능: 5° 이하\\ ◦ 불확도 - 10 m/s 이하: 5°  - 10 m/s 초과: 2° \\  ◦ 측정주기: 1 Hz 이하 |
 | 풍속 | ◦ 측정범위: 0 m/s ～ 200 m/s\\ ◦ 분해능: 0.5 m/s 이하\\ ◦ 불확도: 1 m/s \\ ◦ 측정주기: 1 Hz 이하 |
+===== 6. 검색 및 획득 =====
-===== 6. 수집 =====
+==== 6.1. 검색·획득 – 기상자료개방포털 ====
-==== 6.1. 고층기상관측 스케쥴 ====
-== [표] 고층기상관측 스케쥴 ==
-^주간\\ (야간)^시간대별 주요업무^
-|07:45\\ (19:45) | ◦ 레윈존데 기구점검(주파수 탐색 등) 및 헬륨 주입\\ · (주간) 07:45∼08:00 / (야간) 19:45∼20:00 |
-| 08:00\\ (20:00) | ◦ 레윈존데 세팅(신호 수신 확인, 지상 점검, 지상자료 입력)\\ · (주간) 08:00∼08:15 / (야간) 20:00∼20:15 |
-| 08:15\\ (20:15) | ◦ 기구와 존데 결합 후 레윈존데 비양\\ · (주간) 08:15∼08:30 / (야간) 20:15∼20:30 |
-| 08:30\\ (20:30) | ◦ 비양상태 체크(전파수신,상승속도 등)\\ · (주간) 08:30∼09:30 / (야간) 20:30∼21:30 |
-| 09:30\\ (21:30) | ◦ 고층기상관측 전문 입력, 1차 전문 생성 통보(100hPa)\\ · (주간) 09:30∼09:35 / (야간) 21:30∼21:35 |
-| 09:35\\ (21:35) | ◦ 비양상태 확인(전파수신,상승속도 등)\\ · (주간) 09:35∼10:50 / (야간) 21:35∼22:50 |
-| 10:50\\ (22:50) | ◦ 고층기상관측 전문 입력, 2차 전문 생성 통보(최종)\\ · (주간) 10:50∼10:55 / (야간) 22:50∼22:55 |
+=== 6.1.1. 자료 접근 ===
-==== 6.2. 레원존데 관측장비 ====
+  *  사이트 : 기상자료개방포털 (data.kma.go.kr)
+  *  메뉴 : 데이터 -> 기상관측 -> 고층 -> 레윈존데
-=== 6.2.1. 라디오존데 비행렬 구성 ===
+=== 6.1.2. 자료 검색 ===
-   * 비양기구 : 라디오존데를 매달고 대기 상공으로 비양시킬 수 있는 고무 풍선
+   * 조건 : 자료형태, 기간, 지점, 요소
-   * 낙하산 : 기구 파열 후 라디오존데 낙하속도 감소
-   * 얼레 : 라디오존데와 낙하산을 연결하는 줄을 감아놓은 플라스틱 재질의 틀
-   * 라디오존데 : 기압, 기온, 습도 센서 및 무선 송수신 장치 탑재
-=== 6.2.2. 지상 자료 수집 시스템 ===
+==== 6.2. 검색·획득 - 기상청 API허브 ====
-   * 무선송수신장치, 지상수신장치, 자료분석장치, 지상점검장치
-=== 6.2.3. 관측방법 ===
+=== 6.2.1. 자료 접근 ===
-  * 라디오존데를 기구에 매달아 비양
+  * 사이트 : 기상청 API허브 (apihub.kma.go.kr)
-  * 라디오존데가 상승하면서 일정한 시간간격으로 기압(고도), 기온, 습도(이슬점 온도) 관측
+  * 메뉴 : 고층관측 -> 레윈존데
-  * 관측자료는 라디오존데의 무선송수신장치에 의해 지상으로 전송
-  * 지상수신장치에서 수신 및 처리되어 고도별 기압, 기온, 풍향, 풍속, 상대습도 산출
+=== 6.2.2. 자료 획득 ===
+  *  절차: 회원가입 및 로그인 -> API 메뉴 이동 -> API 활용신청 -> API호출
+  *  호출 방법: {{기상관측:지상:기상청_API허브_사용_안내서.pdf}}
-==== 6.3. 레원존데 관측의 측정원리 ====
-  *  레윈존데 관측에서 기온, 습도, 기압 등과 같은 기상요소는 각 센서에 의해 측정됨
-  *  센서의 출력은 전기 저항, 전압 등의 물리량이며, 이 출력은 아날로그나 디지털식 변환기를 통하여 주파수 신호로 변환되어 전송됨
-  *  레윈존데 관측의 정확도는 센서뿐만 아니라, 변환기의 성능에 의한 영향을 받음. 또한, 제조 단계의 교정에서 기준기의 정확도 및 작업자의 기술 수준에 의해서도 영향을 받음
- * WMO(세계기상기구) 국제비교관측 결과 각 센서별 3이상의 결과치를 받은 제조사 제품 사용