한국은 세계 최초로 정지궤도 환경위성탑재체 Geostationary Environment Monitoring Spectrometer(GEMS)를 발사하여, 동북아시아 지역 대기오염물질을 실시간으로 감시할 계획 중이다. 위성을 이용한 대기오염물질 관측은 불량조건문제(ill-posed problem)에서 역문제의 해를 찾는 과정이기 때문에, 위성 관측 값은 오차를 포함하고 있다. 따라서 GEMS 산출물이 신뢰성을 갖기 위해서는 지상관측 또는 다른 위성과의 상호 비교 검증 연구가 반드시 요구된다. 본 연구는 향후 GEMS의 오존 관측자료의 검증에 사용될 위성인 OMI, OMPS 그리고 서울과 부산에 설치된 지상 관측기기인 Pandora에서 측정된 total column ozone (TCO)를 상호 비교분석함으로써 자료의 평가를 실시하였다. 이 연구에서는 위성이 전지구적으로 일관된 정확도의 오존 자료를 제공한다는 특성을 이용하여 지상 관측자료의 정확도를 평가하였다. 그 결과 서울 Pandora #29의 자료에서 심각한 기기오차를 발견하여, 위성자료를 이용한 지상자료의 역검증이 가능함을 보였다. 다음으로 지상 Pandora를 이용한 OMPS의 자료 비교 검증에서 OMPS TCO는 Pandora TCO 값에 대해 상관관계 0.97과 ~1.8 DU의 RMSE 그리고 4%의 양의 편차(bias)를 가졌으며, 이 편차는 SZA과 Cross track position, TCO 그리고 계절 변화에 대한 의존성을 갖지 않음을 보였다. 또한 Pandora TCO은 구름 필터링이 제대로 수행되어 있지 않기 때문에, Pandora자료를 위성자료 검증에 활용하기 위해서는 각 위성 센서의 관측 공간 해상도에 따른 적절한 경계 조건이 사용되어야 함을 보였다.

Korea launched Geostationary Environmental Monitoring Satellite (GEMS), a UV/visible spectrometer that measure pollution gases on 18 February 2020. Because satellite retrieval is an ill-posed inverse solving process, the validation with ground-based measurements or other satellite measurements is essential to obtain reliable products. For this purpose, satellite-based OMI and OMPS total column ozone (TCO), and ground-based Pandora TCO in Busan and Seoul were selected for future GEMS validation. First of all, the goal of this study is to validate the ground ozone data using characteristics that satellite data provide coherent ozone measurements on a global basis, although satellite data have a larger error than the ground-based measurements. In the cross validation between Pandora and OMI TCO, we have found abnormal deviation in ozone time series from Pandora #29 observed in Seoul. This shows that it is possible to perform inverse validation of ground data using satellite data. Then OMPS TCO was compared with verified Pandora TCO. Both data shows a correlation coefficient of 0.97, an RMSE of less than 2 DU and the OMPS-Pandora relative mean difference of >4%. The result also shows the OMPSPandora relative mean difference with SZA, TCO, cross-track position and season have insignificant dependence on those variables. In addition, we showed that appropriate thresholds depending on the spatial resolution of each satellite sensor are required to eliminate the impact of the cloud on Pandora TCO.