CMAQ "Process Analysis"를 통한 서울시 고농도 오존사례에 대한 기상조건의 영향 심층 분석 A study of High Ozone Episodes in Seoul as a Function of Meteorological Conditions by CMAQ “Process Analysis”원문보기
수도권지역은 최근 급격한 경제성장이 이루어지고 있는 중국과도 인접하고 있다. 이와 같은 실정에서 수도권의 대기 오염도는 OECD의 국가 주요 도시들의 대기 오염도와 비교하여 매우 심각한 것으로 나타나고 있다. 그 중에서 O3은 기후변화를 유발하는 단기체류 기후변화 유발물질로서, 대기환경 및 기후변화에 관하여 그 중요성이 매우 높다. 이러한 배경에서 연구를 진행하기 위하여 CMAQ Process analysis를 활용하여 O3의 발생과정별 특징을 살펴보았다. 서울시의 고농도 오존사례를 기준으로 강남구와 강동구의 O3 발생과정을 ...
수도권지역은 최근 급격한 경제성장이 이루어지고 있는 중국과도 인접하고 있다. 이와 같은 실정에서 수도권의 대기 오염도는 OECD의 국가 주요 도시들의 대기 오염도와 비교하여 매우 심각한 것으로 나타나고 있다. 그 중에서 O3은 기후변화를 유발하는 단기체류 기후변화 유발물질로서, 대기환경 및 기후변화에 관하여 그 중요성이 매우 높다. 이러한 배경에서 연구를 진행하기 위하여 CMAQ Process analysis를 활용하여 O3의 발생과정별 특징을 살펴보았다. 서울시의 고농도 오존사례를 기준으로 강남구와 강동구의 O3 발생과정을 시뮬레이션 한 결과 강남구에서는 수직확산과 수평이류의 영향이, 강동구에서는 수평이류와 수직확산의 영향이 지표대기에서 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 기상청에서 생산한 일기도의 변화를 통해 확인해본 결과 서울을 중심으로 동풍이 불던 바람이 정오를 지나자 남서풍에서 서풍으로 바뀌는 것을 파악 할 수 있었다. 이에 따라 서울시에서 배출된 오염물질의 대부분의 오염물질이 수평이류를 통해 다시 유입되는 특성을 파악하게 되었고, 고농도 사례의 대상지역으로 선정된 강남구와 강동구에서는 오존이 생성되지 않고 오히려 감소하는 화학반응이 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 사실을 통하여 기상현상이 대기오염도의 공간적 특성에 매우 큰 영향을 끼치는 것을 증명 할 수 있었다. 또한, 서울시 외각에서 발생하고 있는 고농도의 오존의 발생 원인을 파악 할 수 있게 되어 이에 대한 대책을 수립하기 위하여 서울시에서 배출되는 NOx 및 오존 전구물질의 제어가 시급함을 확인 할 수 있었다. 더 나아가 오존 뿐만 아니라 대기오염물질의 전반적인 이해를 위해서 기상장 모사의 중요성을 파악 할 수 있었다. 현재 우리나라는 산지가 70%이상을 이루고 있어 지형에 따른 기상현상을 시뮬레이션으로 모사하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 최근 환경부에서 제공하는 초고해상도 지형자료, 위성자료를 통한 지표면 자료를 제공하고 있다. 이를 활용한 기상장 모의 결과는 입증된 바 있다. 또한, 현재 급격한 도시발달에 따른 초고층 건물의 자료를 반영하기 위한 GIS자료 및 NOAA(미국해양기상청)의 위성자료를 통해 제공되는 해수면 온도자료(New Generation Sea Surface Temperature)를 활용한다면 기상장 모의 결과의 향상을 통한 서울시 및 국내 대기 및 기후분야의 진보에 큰 기여를 할 수 있을 것이라 예상한다.
수도권지역은 최근 급격한 경제성장이 이루어지고 있는 중국과도 인접하고 있다. 이와 같은 실정에서 수도권의 대기 오염도는 OECD의 국가 주요 도시들의 대기 오염도와 비교하여 매우 심각한 것으로 나타나고 있다. 그 중에서 O3은 기후변화를 유발하는 단기체류 기후변화 유발물질로서, 대기환경 및 기후변화에 관하여 그 중요성이 매우 높다. 이러한 배경에서 연구를 진행하기 위하여 CMAQ Process analysis를 활용하여 O3의 발생과정별 특징을 살펴보았다. 서울시의 고농도 오존사례를 기준으로 강남구와 강동구의 O3 발생과정을 시뮬레이션 한 결과 강남구에서는 수직확산과 수평이류의 영향이, 강동구에서는 수평이류와 수직확산의 영향이 지표대기에서 높게 나타나는 것으로 확인되었다. 기상청에서 생산한 일기도의 변화를 통해 확인해본 결과 서울을 중심으로 동풍이 불던 바람이 정오를 지나자 남서풍에서 서풍으로 바뀌는 것을 파악 할 수 있었다. 이에 따라 서울시에서 배출된 오염물질의 대부분의 오염물질이 수평이류를 통해 다시 유입되는 특성을 파악하게 되었고, 고농도 사례의 대상지역으로 선정된 강남구와 강동구에서는 오존이 생성되지 않고 오히려 감소하는 화학반응이 일어나는 것을 확인하였다. 이러한 사실을 통하여 기상현상이 대기오염도의 공간적 특성에 매우 큰 영향을 끼치는 것을 증명 할 수 있었다. 또한, 서울시 외각에서 발생하고 있는 고농도의 오존의 발생 원인을 파악 할 수 있게 되어 이에 대한 대책을 수립하기 위하여 서울시에서 배출되는 NOx 및 오존 전구물질의 제어가 시급함을 확인 할 수 있었다. 더 나아가 오존 뿐만 아니라 대기오염물질의 전반적인 이해를 위해서 기상장 모사의 중요성을 파악 할 수 있었다. 현재 우리나라는 산지가 70%이상을 이루고 있어 지형에 따른 기상현상을 시뮬레이션으로 모사하는데 많은 어려움을 겪고 있다. 최근 환경부에서 제공하는 초고해상도 지형자료, 위성자료를 통한 지표면 자료를 제공하고 있다. 이를 활용한 기상장 모의 결과는 입증된 바 있다. 또한, 현재 급격한 도시발달에 따른 초고층 건물의 자료를 반영하기 위한 GIS자료 및 NOAA(미국해양기상청)의 위성자료를 통해 제공되는 해수면 온도자료(New Generation Sea Surface Temperature)를 활용한다면 기상장 모의 결과의 향상을 통한 서울시 및 국내 대기 및 기후분야의 진보에 큰 기여를 할 수 있을 것이라 예상한다.
These days, China’s enormous economic development has contributed to the serious air pollution problem in the Seoul Metropolitan Area(SMA). Comparing SMA air quality to major OECD city’s, secondary pollutants ,especially O3, show a significant problem. Furthermore, O3 has ramifications as a Short-Li...
These days, China’s enormous economic development has contributed to the serious air pollution problem in the Seoul Metropolitan Area(SMA). Comparing SMA air quality to major OECD city’s, secondary pollutants ,especially O3, show a significant problem. Furthermore, O3 has ramifications as a Short-Lived Climate Pollutant. So even from the point of view of climate change, O3 should be regulated to protect our air quality and to mitigate climate change. The concentration of O3 in SMA often exceeded the Korea air quality standard during the last 10 years. We investigated the major O3 formation processes considering the synoptic weather conditions on the special high-concentrations days. The contribution of physical processes to the production of O3 was evaluated based on IPR(Integrated Process Rate) analysis using WRF/CMAQ in SMA on high ozone days during June in 2012. Under the anticyclone condition, easterly winds over the SMA was changed to the westerlies as the anticyclone passed the region. From the results of CMAQ Process Analysis, it is evident that horizontal advection for NOx and O3 followed the wind field pattern in SMA. This implied that the change of surface ozone concentration in SMA caused by horizontal advection due to the anticyclone wind field plays an important role for O3 formation process during high ozone episodes. Also, Gangnam-gu(GN) and Gangdong-gu(GD) of Seoul showed a different pattern due to different local wind features. Although the contribution of horizontal advection is prevailing in both regions during these episode days. We found that the specific process of the major wind field can change the relative contributions to O3 formation. GD is located in periphery of Seoul, surrounded by mountains. This may cause a downflow effect under anticyclone conditions during summer. This phenomenon can explain why O3 concentrations are higher outside of SMA relative to the center of the city. The Republic of Korea consists of many mountain areas, approximately more than 70%. This can be a cause for errors in the prediction of meteorological field flow patterns. Recently, the Ministry of Environment has started to provide a high resolution terrain, land use data tailored to Korea’s intrinsic characteristics. Also, data such as Generalized Information Systems(GIS) and New Generation Sea Surface Temperature(NGSST) can help generate a more accurate meteorological field necessary for better predictions of air quality through modeling.
These days, China’s enormous economic development has contributed to the serious air pollution problem in the Seoul Metropolitan Area(SMA). Comparing SMA air quality to major OECD city’s, secondary pollutants ,especially O3, show a significant problem. Furthermore, O3 has ramifications as a Short-Lived Climate Pollutant. So even from the point of view of climate change, O3 should be regulated to protect our air quality and to mitigate climate change. The concentration of O3 in SMA often exceeded the Korea air quality standard during the last 10 years. We investigated the major O3 formation processes considering the synoptic weather conditions on the special high-concentrations days. The contribution of physical processes to the production of O3 was evaluated based on IPR(Integrated Process Rate) analysis using WRF/CMAQ in SMA on high ozone days during June in 2012. Under the anticyclone condition, easterly winds over the SMA was changed to the westerlies as the anticyclone passed the region. From the results of CMAQ Process Analysis, it is evident that horizontal advection for NOx and O3 followed the wind field pattern in SMA. This implied that the change of surface ozone concentration in SMA caused by horizontal advection due to the anticyclone wind field plays an important role for O3 formation process during high ozone episodes. Also, Gangnam-gu(GN) and Gangdong-gu(GD) of Seoul showed a different pattern due to different local wind features. Although the contribution of horizontal advection is prevailing in both regions during these episode days. We found that the specific process of the major wind field can change the relative contributions to O3 formation. GD is located in periphery of Seoul, surrounded by mountains. This may cause a downflow effect under anticyclone conditions during summer. This phenomenon can explain why O3 concentrations are higher outside of SMA relative to the center of the city. The Republic of Korea consists of many mountain areas, approximately more than 70%. This can be a cause for errors in the prediction of meteorological field flow patterns. Recently, the Ministry of Environment has started to provide a high resolution terrain, land use data tailored to Korea’s intrinsic characteristics. Also, data such as Generalized Information Systems(GIS) and New Generation Sea Surface Temperature(NGSST) can help generate a more accurate meteorological field necessary for better predictions of air quality through modeling.
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