| 초록 |
1. 황사감시기상탑을 활용한 발원지 특성 연구(Ⅱ) 몽골의 에르덴과 놈곤에 설치된 황사감시기상탑의 효율적인 운영을 위해 2016년 8월과 11월의 정기 방문점검과 관측 자료의 수신 상태 확인을 통한 수시점검을 수행하였다. 정기 방문 점검 (8월과 11월)을 통해 두 관측소에 설치된 모든 관측기기를 점검 및 교정하였으며 특히 놈곤에 부유 분진 측정기(베타게이지)와 기압계를 교체 설치하였으며 에르덴의 신축 관리사무실에서 관측탑에서 관측한 자료를 수신 할 수 있게 Bluetooth 무선 통신 시스템을 설치하였다. 앞으로 원격 자료수신 방법을 개선하기 위해 인말새트 위성 통신 모뎀을 이용하여 황사감시기상탑의 자료를 원격 수신할 수 있는 통신 방법을 구축 및 시험하여 놈곤과 에르덴에서 관측한 자료를 우리나라에서 준 실시간 수신할 수 있는 통신 방법을 개발하였다. 황사 감시탑에서 관측한 자료를 자료품질을 검증한 후 이 자료를 이용하여 황사 이벤트와 이와 관련된 기상장과의 관계를 조사하였다. 에르덴에서는 2009년 1월부터 2015년 12월까지의 7년간의 자료를, 그리고 놈곤에서는 2011년부터 2014년까자의 4년간의 자료를 이용하였다. 각 관측소에서 년 평균 PM<sub>10</sub> 농도, 이벤트 시의 년 평균 온도, 이벤트 발생 빈도, 지속 시간, 그리고 월 평균 PM<sub>10</sub> 농도, 월별 황사 이벤트 발생 빈도수, 이벤트 지속시간, 이벤트시 최고 지속 시간 및 평균 농도 등을 면밀히 분석하였다. 에르덴에서 2015년도에 관측한 시간평균 자료를 이용하여 PM<sub>10</sub> 농도의 월 변화, 황사 이벤트의 월별 발생 빈도, 월별 평균 농도, 지속시간 등을 분석하였다. 월 평균 풍속, 월평균 마찰속도, 월평균 기온(2 m 높이) 그리고 월 평균 상대습도와 황사 이벤트 시의 이들 값과 비교한 결과 황사 이벤트 시에 월 평균 풍속, 월평균 기온, 월 평균 마찰속도가 높게 나타났으나 상대습도는 이벤트 시에 더 낮게 나타나는 특징을 보였다. 황사 이벤트 발생시의 임계 마찰속도는 0.57 m s<sup>-1</sup> 이었으나 토양수분과는 무관함을 발견하였다. 2. 황사·연무 통합예측모델 개선 연구(Ⅱ) Ⅳ. 연구결과 1. 최신의 surrogate 버전을 바탕으로 공간할당을 수행하여 수도권지역에 대한 1.5-km 격자 해상도의 배출량 생성이 가능하도록 처리하였음 2. 이용가능한 최신의 국내배출목록(CAPSS 2013) 및 국외배출목록(CREATE 2015)을 SMOKE 입력자료 포맷으로 변환하여 배출량 생성이 가능하도록 처리하였음 3. 장기 농도 모사 결과에 대하여 지표관측자료 및 위성자료를 바탕으로 배출량 profile을 수정함으로서 모사 정확도를 향상시킴 4. AQUM 모델을 위한 배출량 입력자료 마련을 위하여 자연배출량 입력자료, 국내 및 국외 인위적 배출목록을 사용자의 요구에 맞도록 처리 가능한 interface를 개발하였음 5. 국립기상과학원 슈퍼컴퓨터에 CAMx-PSAT을 구축하였으며, 이를 바탕으로 샘플 배출지에 대한 테스트를 수행하였음 6. 황사배출량에 대하여 PCA tagging을 수행하였으며, 위성 AOD를 이용한 배출량 수정방안을 제시하였음 7. 국립기상과학원 제공의 UMMCIP 자료 및 NOAA의 FNL 재분석장을 바탕으로 WRF 모델을 수행한 결과를 관측치와 비교하였으며, 국내 및 국외의 다양한 배출 목록을 상호 비교하여 기상 및 배출량 입력자료에 대한 특성을 분석하였음 8. 황사 및 연무 예보에 최적화된 앙상블 멤버 선정을 위하여 다양한 배출목록에 대한 대기질 모사를 수행하였으며, 관측치와 비교하여 MICS-Asia 2010 및 CAPSS 2010 배출목록 이용 시 모사정확도가 가장 높게 나타남을 확인하였음 9. UM-CAMx 인터페이스 구축을 위한 방안 1 ~ 5를 제시하였음 10. 적중률, 감지확률, 거짓 경보율, 상향 예보율, 하향 예보율 항목을 바탕으로 예보모델에 대한 평가를 수행하였음 11. 예보 평가에 대한 자동화가 가능하도록 IDL을 활용한 예보 평가 코드를 마련하였음 12. 챔버 실험을 통하여 황사 존재 시 SO<sub>2</sub>의 산화가 가속됨을 확인하였음 13. OH 라디칼이 SO<sub>2</sub>와 반응하며 sulfate와 nitrate의 형성을 촉진하여 electron-hole 이론에 부합하였음 14. 고비 사막의 황사 입자가 애리조나의 입자보다 더 효율적인 SO<sub>2</sub> 광촉매 반응을 보였음 15. 황사 입자의 화학적 특성은 calcium carbonate 및 metal oxide가 H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> 또는 HNO<sub>3</sub>와 반응하여 변화함 16. 습도가 높은 경우 SO<sub>2</sub> 산화가 가속됨 17. 오존은 황사 입자 표면에서 OH 라디칼을 생성할 수 있으며, SO<sub>2</sub> 산화를 높임 18. NO<sub>2</sub>에 대한 효과는 다른 물질들과 상호 작용하여 복잡하게 나타남 3. 한반도 및 그 주변 대기 에어로졸 화학조성 연구(Ⅱ) Ⅳ. 연구결과 1. 2016년 KORUS-AQ 기간 중 서해상 PM<sub>10</sub> 이온농도는 nss-SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> > NH<sub>4</sub><sup>+</sup> > NO<sub>3</sub><sup>-</sup> > Na<sup>+</sup> > HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> > nss-Ca<sup>2+</sup> > Cl<sup>-</sup> > CH<sub>3</sub>SO<sub>3</sub><sup>-</sup> > K<sup>+</sup> > Mg<sup>2+</sup> > CH<sub>3</sub>COO<sup>-</sup> > HCOO<sup>-</sup> > F<sup>-</sup> > H<sup>+</sup> 순으로 높았다. 또 PM<sub>2.5</sub> 이온농도는 nss-SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> > NH<sub>4</sub><sup>+</sup> > NO<sub>3</sub><sup>-</sup> > HCO<sub>3</sub><sup>-</sup> > CH<sub>3</sub>SO<sub>3</sub><sup>-</sup> > K<sup>+</sup> > Na<sup>+</sup> > CH<sub>3</sub>COO<sup>-</sup> > nss-Ca<sup>2+</sup> > Mg<sup>2+</sup> > Cl<sup>-</sup> > HCOO<sup>-</sup> > F<sup>-</sup> > H<sup>+</sup> 순으로 높은 농도를 나타내었다. 이온성분의 조성비는 PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub> 모두 주요 인위적 기원성분(nss-SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>, NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, NO<sub>3</sub><sup>-</sup>)이 각각 86.4%, 92.8%로 높은 조성을 나타내었다. PM<sub>10</sub> 원소성분 농도는 S > Na > Fe > Al > Ca > K > Mg > Zn > V > Ni > Cu > Pb > Ti > Mn > Ba > Sr > Cr > Cd > Mo > Co 순으로 높았고, PM<sub>2.5</sub> 원소성분은 S > Ca > K > Na > Fe > Al > Mg > Zn > Pb > Ni > V > Mn > Cu > Ti > Cr > Cd > Ba > Sr > Mo > Co 순으로 높은 농도를 나타내었다. PM<sub>10</sub> 원소성분 조성비는 인위적 기원 성분(S, Pb, Zn)이 51.6%로 가장 높고, 그 다음으로 토양기원 성분(Al, Fe, Ca) 25.1%, 해염기원 성분(Na, Mg) 15.4%의 조성비를 나타내었다. 반면에 PM<sub>2.5</sub>에서는 인위적 기원성분이 78.0%로 다른 성분들에 비해 대적으로 가장 높은 조성비를 나타내었다. 2. KORUS-AQ 제주도 고산관측소 PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</sub> 이온성분 농도는 nss-SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>이 가장 높고, 발생기원별로는 PM<sub>10</sub>, PM<sub>2.5</su |
