과대굴절(Superrefraction)

원격탐사

-[그림 3.16](상) 이상전파와 연관된 전형적인 연직 분포구조, 및 (하)이때 레이더 빔 의 전파 경로.

그림 3.16은 과대굴절(이상전파)가 발생할 전형적인 온도 및 수증기 분포 를 나타낸다. 1-2km 사이의 고도에서 강한 온도 역전과 습도의 급격한 변 화를 보여주는 전형적인 연직 구조이다. 역전층 내에서, 레이더 빔은 초기 경로에 대해 상대적으로 아래쪽으로 굴절되며, 이때 예외적으로 증가한 지 형에코가 관측된다.

육지 위에서 이상전파는 급격한 강도의 변화로 인해 공간적으로 매우 불규 칙한 에코를 만든다. 해양에서 이 효과가 일반적으로 약하지만, 거친 바다 에서는 육지만큼 강한 이상전파가 생긴다. 이상전파는 고기압성 상황이거 나 지표에서부터 100-200m 정도의 깊은 야간 역전이 있을 때 흔히 발생 한다. 후자의 경우, 특히 역전층이 생성하거나 소멸하는 동안 이상전파의 나타남과 사라짐이 급격하게 이뤄진다.

연속적인 이미지 표출로 고정 또는 불규칙적 영상으로 이상전파를 식별하 는데 도움이 될 수 있다. 그러나 경우에 따라서 이상전파에 의한 에코가 실 제 강수처럼 조직적으로 움직일 수 있다. 높은 고도각의 PPI 혹은 높은 고 도의 CAPPI는 보통 이상전파가 나타나지 않아 단일 레이더 표출로부터 생 긴 문제를 제거하는데 효과적이다. 또 네트워크에서, 레이더의 겹친 부분 에서 관측된 에코의 차이로 이상전파를 구별할 수 있을 것이다.

그림 3.17은 2007년 4월 26일 고산레이더로 관측한 이상전파(파랑에코) 의 레이더영상이다. 남서에서 북서 방향으로 파랑에코가 넓게 분포하고 있 으며 특히 남서쪽에서는 강한 파랑에코가 존재한다.

[그림 3.17](상) 이상전파와 연관된 전형적인 연직 분포구조 및 (하)이때 레이더 빔의 전파 경로

원격탐사

-그림 3.18는 2004년 4월 2일 구덕산 레이더 및 합성도 상에서 관측한 파 랑에코 사례이다. 레이더를 기준으로 남서~북동쪽 50km 부근 해상에 파 랑에코가 띠모양으로 뚜렷하게 보인다. 이러한 파랑에코는 레이더 빔이 표 준대기보다 해상으로 더 휘어 발생하는 현상이다. 이 경우 레이더 빔은 표 준대기에서 관측하는 고도보다 낮은 고도를 관측한다.

[그림 3.18](상)부산 구덕산레이더 관측한 파랑에코, (하) 합성도 상에 나타난 해안 근처에 위치한 레이더로 관측한 파랑에코

3.1 기상레이더 기초이론

빔 갇힘은 과대굴절의 특별한 조건으로 안정층이나 기온 역전층에서 레이 더 빔이 갇히는 것이다. 이것은 빔이 일반적인 경우보다 더 아래로 구부러 지는 원인이 되지만 빔은 드물게 지면에 접촉한다. 빔 갇힘은 를 벗어 난 목표물을 감지할 수 있게 하는 과대굴절의 극한 사례이다.

그림 3.19는 2003년 5월 1일 합성 영상으로 서해상에서 띠모양의 에코가 관측되었다. 이 에코는 빔갇힘에 의하여 빔이 해상으로 휘어져서 해상이 관 측되고 해상에서 빔이 레이더파의 진행 방향으로 반사되어 전파되면서 빔 갇힘에 의하여 다시 해상으로 휘어 해상이 관측된 사례이다. 띠모양의 에코 가 시선방향으로 연속하여 3번 나타난다.