| 초록 |
Ⅳ. 연구 결과 ❍ 정지궤도 환경위성(GEMS)에 활용 가능한 장거리 이동 대기오염물질 탐지 원형기법 개발 - 이산화황 장거리 수송이벤트를 결정하기 위하여 조건 1의 임계치를 상위 1%부터 5%까지 변경한 결과 고농도 이산화황 이벤트부터 고농도가 아닌 장거리 수송이벤트로 분류되는 것으로 나타났다. - 조건 2의 임계치를 추가적으로 적용할 경우 조건 1에서 결정된 이벤트를 더 분명하게 고농도 및 고농도가 아닌 이벤트로 분류할 수 있는 것으로 나타났다. - 이산화황 고농도 이벤트 탐지 시 조건 1과 조건 2의 임계치를 통하여 결정된 이벤트의 경우 조건 3의 역궤적 결과를 확인할 경우 고농도는 주요 발생원 지역인 베이징과 같은 곳으로부터 공기 덩어리들이 이동하여 왔고, 고농도가 아닌 이벤트일 때 다른 이산화황 발생원으로부터 이동해 온 것을 확인할 수 있다. - 최종 산출되는 유입량은 장거리 수송 거리가 증가함에 따라 유입량은 점차 감소하는 것을 알 수 있다. - 위성 자료로부터 장거리 이동 대기오염물질 탐지 관련 선진 개발사례를 조사하였고, 역궤적과 위성 AOD를 결합하는 것은 에어로졸의 유입경로를 파악하는 데 있어 유용하게 나타났다. - 국외 발 장거리 이동 오염물질 탐지를 위해 GOCI AOD와 역궤적 모델 결과를 이용하여 장거리 이동 에어로졸 탐지 기법을 개발한 결과, 장거리 이동 에어로졸로 탐지된 사례에 대하여 서해상에서 높은 AOD가 한반도를 향해 이동하는 것을 확인할 수 있었다. - 장거리 이동으로 선택된 사례들에 대하여 한반도 내의 평균 AOD를 계산하였을 때, 장거리 수송이 일어나지 않은 경우보다 높은 AOD 값을 나타내었다. 이는 에어로졸이 장거리 이동하여 한반도의 대기오염물질 농도에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. - 국외 발 대기오염물질 유입량을 산출하기 위하여 AMV 산출 방법을 기반으로 한 에어로졸 고도산출 알고리즘을 개발하였다. 에어로졸 고도산출 알고리즘을 2016년 5월 25일 사례에 적용하여 에어로졸 고도산출 수행하였다. 해당 날짜에 대하여 에어로졸 고도가 약 2km로 산출되었으며, 이는 항공관측 라이다인 HSRL 관측 자료와 비교 시 유의미한 결과를 보였다. - 산출된 에어로졸 고도의 정확도를 정량적으로 분석하기 위하여 지상 LIDAR 자료와 비교를 수행하였으며, 산출된 에어로졸 고도가 후방산란 계수의 최고점과 유사한 결과를 보였다. - 에어로졸 유입량 산출 알고리즘을 개발하여 장거리 이동 사례로 선택된 2016년 5월 25일에 적용한 결과, 중국으로부터 많은 양의 에어로졸이 수송되어오고 있음을 확인하였다. - 항공관측 라이다인 HSRL 관측 자료로부터 얻어진 에어로졸 유입량과 GOCI AOD로부터 얻어진 에어로졸 유입량을 비교하였을 시 적게는 7%, 크게는 60%의 차이를 보이는 것으로 나타났으며, HSRL의 유입량 결과는 GOCI AOD로부터 얻은 유입량 결과의 오차 범위 내에 존재하는 것을 확인하였다. - 유입된 대기오염물질 성분 정보 추출기법 개발 방법론을 마련하기 위하여 선행연구를 조사하였으며, 자외선 영역의 에어로졸 흡수 성질을 이용한 에어로졸 유형구분 가능성을 제시하였다. - 대류권오존의 화학적 체류 기간은 평균적으로 23일 정도이며, 선행 연구들에 의하면 전구물질의 배출이 많은 지역에서 광화학 반응을 통해 생성된 대류권오존은 주변 지역으로 확산되어 상당한 영향을 미치게 됨. 또한, 생성된 오존이 자유 대기까지 상승할 경우 그 영향 범위는 더욱 확대될 수 있음. 동아시아의 오존량은 최근 급격한 증가세를 보이는데 이는 중국의 산업화로 인한 영향이 큰 비중을 차지함. 본격적인 오존의 유입량 분석에 앞서 환경위성 탑재체의 주요 관측 도메인인 동아시아 지역의 대류권오존 분포 특성 및 사례 분석을 수행함. 이를 위해 OMI SAO에서 제공하는 Level 2 오존 프로파일 자료를 활용하였으며, 기후값 분석을 통해 중국의 충칭, 홍콩, 상하이, 베이징/텐진 등의 대도시에서 고농도 오존이 주로 발생하여 편서풍을 타고 한반도 및 일본으로 확산되는 패턴이 뚜렷하게 나타남을 확인. 계절적으로는 태양광이 풍부한 여름에 오존 생성이 활발. - 사례 분석을 통하여 중국으로부터 우리나라로 고농도 오존이 유입되는 것을 HYSPLIT 모델의 Trajectory 분석과 기상장을 통하여 확인하였으며, 기후 값과 배경농도를 통해 분석한 결과 사례에 따라 약 30 DU의 오존이 평상시에 비해 높게 나타나 중국의 오염원에서 배출된 전구물질 또는 오존이 상당량 유입되고 있음을 보임. - 한반도의 장거리 오존 유입 유무를 판단하기 위해 대기 화학 모델 자료를 이용하여, 한반도 남서 지역을 대상으로 박스모델 분석을 수행. 해당 영역의 오존 변화량을 지역적인 영향과 외부 수송량으로 구분하고, 유입 방향을 분석하여 해당 기간 내에서 장거리 유입이 가장 뚜렷한 기간을 분석. - 모델 모의결과는 KORUS-AQ 캠페인 기간 동안 획득한 PM2.5 및 AOD의 지상관측과 높은 상관관계를 보이며, 항공관측 된 AOD, SO2, O3의 수직 분포의 오차범위 안에 듬. - 모델은 AOD, SO2, O3의 위성산출물에서 나타난 시계열 변화와 공간분포를 잘 모의함. - 대류권오존의 유입량은 해당 지점의 오존 농도와 공기의 유입 속도를 통해 계산됨. 본 연구팀은 오존의 유입량을 산출하기 위해 OMI SAO L2 PROFOZ 수직 오존 자료와 NCEP FNL 기상장을 사용하여 대류권오존 전량과 배경농도를 제거한 아노말리 값으로부터 각각 유입량을 산출함. 계산된 flux는 주로 고농도의 오존지역에서 강하게 나타났으며 수직적으로는 강한 바람이 부는 상층에서 크게 나타남. - 시간별 대류권오존 자료로써 대기 화학 모델 자료를 활용하여 대기 운동 벡터의 계산 기법을 대류권오존에 적용한 대류권오존 운동 벡터 (TOMV)의 산출을 실험함. 산출된 TOMV 벡터는 모델의 실제 바람장과 높은 일치성을 보였으며, 이를 바탕으로 계산된 flux 또한 모델 바람장으로 계산된 flux와 동일한 경향성을 나타냄. ❍ 실시간 환경위성자료 분석을 위한 국외 발 대기오염물질 표출 기법 개발 - 미국 NASA의 Worldview와 일본 JAXA Himawari Monitor 및 기타 논문에 사용된 위성 자료를 사용한 대기오염물질 표출 방법에 대한 조사 수행 - 대기오염물질 공간분포 및 장거리 이동특성 파악을 위한 가시화 기법으로 tile map 기반의 지도위에 공간분포 표출 기능과 및 시간에 따른 분포의 변화를 가시화하는 기법 설계 - 에어로졸 및 오존 고도에 따른 국외 발 이동 및 분포 정보는 고도별 이동 궤적을 선택한 영역에 대해 표출 하는 방법과 연직 프로파일을 시간에 따른 애니메이션 및 선택한 시각을 비교하는 가시화 기법개발 (출처 : 요약문 7p) |
