그림 1.22는 거리에 따라 빔의 높이가 어떻게 변하는지 보여준다. 빔의 높 이는 지구곡률과 굴절률에 의해 결정된다.
많은 레이더는 산의 정상 또는 높은 지역에 위치하기 때문에 레이더에 근 접한 지역에서부터 멀어질수록 지표면에서 빔 높이는 그림 1.22에서 보는 것 보다 더 높아지게 된다. 여러 개의 PPI, 즉 여러 개의 고도각 PPI를 하나 로 묶어서 부피자료라 부른다.
[그림 1.22]고도각 1.5°에서 거리에 따른 레이더 빔의 높이 및 폭의 변화
RHI 표출은 레이더 안테나를 특정한 방위각에서 위아래로 움직여가며 만 든 대기의 연직단면이다. 이 표출 형식은 구름시스템 안의 강수요소와 미세 물리과정의 연직형태를 보여준다. 예를 들면, 녹는 층은 ‘밝은 띠’라고 알려 진 젖은 눈(Wet Snow)으로부터 돌아오는 강한 파워로 인해 쉽게 탐지될 수 있다.
또 강수 사례를 층운형, 대류형 혹은 강한폭풍 종류로 분류하는데 반사도의 연직패턴을 사용할 수 있다.
그러나 이러한 RHI 관측은 현업용 레이더에서는 흔히 사용되지 않고 주로 연구용 레이더 관측에 주로 많이 사용된다. 그림 1.23은 국립기상연구소의 X밴드 이중편파레이더로 관측한 반사도의 RHI 영상으로 강수의 연직발달 을 쉽게 확인할 수 있다.
1.1.8.2 RHI(Range Height Indicator)
[그림 1.23]국립기상연구소의 X밴드 이중편파레이더로 관측한 대류형 강수에 대한 강수유형 구분
PPI 및 RHI는 단일 고도에서의 영상을 나타내지 못한다. 즉 해발고도 1.5km에서의 영상은 PPI 관측자료에서 얻어지지 않는다. 따라서 여러 개 의 PPI 자료를 활용하여 일정고도에서의 PPI 영상을 생성할 수 있고 이러 한 표출을 CAPPI라 부른다. CAPPI를 생산하기 위해서는 각각의 고도각에 서 레이더로부터 동일한 거리를 나타내는 원형 자료들로 구성한다.
즉, 원거리에서 낮은 고도각, 근거리에서 높은고도각 자료를 이용하여 CAPPI를 생산한다. 따라서 빔 중심은 레이더 사이트 위에서 거의 같은 고 도를 가지게 되고, 정해진 특정고도에서 강우강도를 구할 수 있다.
그림 1.24는 제주도 고산 레이더와 광덕산 레이더로 관측한 부피자료를 이 용하여 생산한 해발 1.5km 고도에서의 CAPPI 영상을 나타낸다. 두 영상에 서 빔차폐의 효과가 잘 나타난다.
1.1.8.3 CAPPI(Constant Altitude Plan Position Indicator)
[그림 1.24]이 그림은 기상청에서 운영하는 고산(좌) 및 광덕산(우) 레이더로 관측한 부피자료를 이용하여 생산한 1.5km 고도에서 CAPPI의 예시. 고산레이더의 경우 북동
쪽, 광덕산 레이더의 경우 동북동과 남동 방향에서 빔차폐가 나타남
도플러 효과는 관측자와 에너지원이 상대적으로 움직일 때 관측자에게 도 달하는 에너지원의 주파수 변화로 정의된다. 도플러 효과나 편이는 파원이 움직이지 않고 샘플링 되는 목표물이 움직이거나 정지하고 있을 때 쉽게 알 수 있다. 주파수 편이는 목표물이 에너지원에 가까워지거나 멀어짐에 따 라 발생한다.
전파되는 전자기에너지의 속도, 그 에너지의 주파수와 파장 사이의 관계는 다음과 같다.
(1.14)
1.1.9 .1 도플러 효과 1.1.9 도플러 효과
c는 빛의 속도(상수로 가정), f는 주파수, λ는 에너지의 파장이다. c가 상수 일 때, f와 λ는 반비례 관계를 갖는다. 예를 들면, λ가 증가하면, f는 감소한 다. 반대 경우도 같다.
만약 식 (1.14)이 기상 레이더에 의해 샘플링 된 목표물의 도플러 움직임을 만약 식 (1.14)이 기상 레이더에 의해 샘플링 된 목표물의 도플러 움직임을 나타내는 데 사용된다면, 다음 식으로 나타낼 수 있다.
or (1.15)
은 목표의 시선 속도, 은 레이더와 가까워지거나 멀어지는 목표물의 움직임에 의해 발생하는 도플러 주파수 편이이다. 그리고 λ는 전파된 에너 지의 파장이다. 멈춰있는 목표물의 경우, 파장이나 주파수는 변하지 않는다.
그림 1.25에서 원 가장자리에 위치한 레이더는 어느 곳에서도 주파수 편이 를 관측할 수 없다.
목표물이 서쪽에서 동쪽으로 이동하는 경우(그림 1.26), 레이더에서 멀어 지거나 가까워지면서 발생한 주파수 편이는 부호가 다를 뿐 그 양은 같다.
- 레이더가 동쪽 가장자리에 위치할 경우, 목표물이 레이더 쪽으로 움직 이므로 편이는 양의 부호를 갖는다(λ는 감소하는 반면 는 증가한다).
- 레이더가 서쪽 가장자리에 위치할 경우, 목표물이 레이더에서 멀어지므