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백두산 분화 강도에 따른 화산재 확산 사례 분석
A Case Analysis of Volcanic Ash Dispersion under Various Volcanic Explosivity Index of the Mt. Baegdu 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.33 no.3, 2012년, pp.280 - 293  

이순환 (부산대학교 환경연구원) ,  장은숙 (한중대학교 공학부) ,  이현미 (부산대학교 대기환경과학과)

초록
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다양한 지질학적 분화 강도에 따른 백두산 화산분출물의 확산 특성과 이들 분출물이 한반도에 미치는 영향을 분석하기 위하여 대기역학모형 WRF (Weather Research and Forecasting)와 확산모형 FLEXPART를 이용하여 수치실험을 실시하였다. 연구 대상일은 화산재 유입이 예상되는 2010년 10월 21일의 종관장이며, 방출 후 48시간 동안 화산재의 이동을 분석하였다. 백두산 분화 후 한반도에 유입되는 강하화산재의 크기는 0.05 mm 이하가 대부분을 차지하며, 큰 입자는 확산에 의한 이동이 작기 때문에 유입가능성이 크지 않았다. 분화강도에 따른 화산재의 이동 특성을 보면, 분화강도 차이에 따른 입자의 분포도의 차이는 크지 않으나, 수밀도의 차이는 크게 나타났다. 한반도 내 도시별 화산재의 침적량 분석에서 화산재가 기류를 타고 동해에서 유입되고 태백산맥의 차폐효과에 의하여 한반도 동쪽에 위치한 강릉, 부산의 침적량이 초기에 증가하는 경향을 나타내며, 지역별 침적량은 일시에 급격하게 증가할 수 있다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In order to clarify the characteristics of dispersion of volcanic tephra emitted from the Mt. Baegdu with various eruption environment, numerical analysis were performed using numerical models, Weather Research and Forecast (WRF) and FLEXPART. Synoptic conditions at 12 October 2010 was adopted becau...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이순환과 윤성효(2011)가 제시한 바와 같이 평균바람장을 이용한 백두산 분화 시나리오는 한반도에 미치는 영향이 매우 미미하게 나타나고, 평균화하지 않은 바람장을 이용한 경우 백두산 분화에 의한 화산재는 충분히 한반도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 연구는 백두산에서 분출한 화산재가 한반도에 미치는 영향을 정량적으로 파악하는 것이 목적이기 때문에, 종관 기상학적으로 평균화된 기상상태보다는 국지적으로 백두산 분출 화산재의 한반도 유입이 가능한 종관 상태를 대상으로 연구를 수행하였다. 이전 사례 연구를 통하여 한반도 북부 러시아 연안에 고기압이 위치할 때 백두산 화산분출물이 한반도로 유입될 가능성이 증가하는 경향을 보였다(이순환과 윤성효, 2011).
  • 따라서 본 연구에서는 한반도에 직접적으로 영향을 주는 입자 크기를 분석하고 크기에 따른 분포를 살펴보기 위하여 다양한 크기의 화산재를 산정하여 분포 특성을 분석하였다. 연구에 사용된 화산재의 크기는 1, 0.
  • 2). 또한 본 연구에서는 백두산 분화에 따른 화산재의 영향을 분석하는 것으로 가장 높은 해상도를 가진 마지막 둥지의 계산 결과를 바탕으로 분석한다. 마지막 둥지의 바람장 결과는 입자확산 모형(FLEXPART) 계산의 입력 자료로 활용된다.
  • 수치실험의 경우 다양한 형태의 불확도가 존재하기 때문에 수치실험 결과 자료를 통계적으로 검정할 필요가 있다. 본 연구에서는 Root Mean Square Error (RMSE)와 Index of Agreement (IOA)를 바탕으로 WRF 산출 바람장 자료를 검증하였다. RMSE는 통상 관측치와 예측치 간의 절대적인 오차를 산출하여 유의성을 판별하는 통계지수이고, IOA는 바람장의 시간변화에 대한 일치성을 제시하는 것이다.
  • 본 연구에서는 백두산 분화에 관한 다양한 지질학적 정보를 바탕으로 화산 폭발지수별 화산재의 확산을 예상하고 이에 따른 한반도의 대기질에 미치는 영향을 정량적으로 분석한다. 또한 한반도에 직접적으로 피해를 주는 종관 기상장을 가정하여 각각의 이동 경로를 파악하고, 화산재의 확산 및 이동 특성을 정량적으로 제시한다.
  • 이러한 방재 시나리오작성에는 백두산 분화 화산재의 정확한 이동과 침적을 정량적으로 산출하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 수치대기 역학 모형과 입자 확산 모형을 결합하여 다양한 백두산 분화 조건에서 화산재의 이동과 침적량 분포 특성을 살펴보았다.

가설 설정

  • 각 입자는 천지주변에서 방출된다고 가정하고, 방출고도는 지상에서 대류권상층 10 km까지 동일하게 방출된다고 가정하였다. 실제 분화는 장기간에 걸쳐 불균일하고 간헐적으로 방출되는 특징이 있기 때문에 이를 정확히 산정하는 것은 어렵다.
  • 전술한 바와 같이 백두산에서 분화되는 화산재의 총량을 정확히 산정하는 것은 불가능하기 때문에 마그마총 부피를 환산하여 화산재의 침적량을 산정하였다. 그리고 방출량은 모두 화산재의 형태로 분포한다고 가정하고 지표면의 누적 침적량을 산정하였다.
  • FLEXPART에서 입자 수송과 난류 확산은 바람 및 다른 기상 데이터를 입자 위치에 내삽하고, 랑주뱅 방정식(식 1)을 풀이하여 계산된다. 바람 성분 i에 대한 난류 속도 vt는 랑주뱅 방정식에 기초로 하여 매개변수화되며(Thomson, 1987), 이때 확률 과정 중에서 어떤 시스템의 현재 상태만 주어지면 과거의 역사와는 무관하게 미래 상태가 결정되는 마르코프 과정(Markov process)을 가정한다.
  • 또한 수치실험상 방출할 수 있는 입자의 개수에 한계가 있기 때문에 화산 폭발지수별 화산재 입자를 간접적인 방법으로 산정한다. 본 연구에서는 수치 실험상 방출되는 입자 수를 VEI 등급당 2배로 하고, 각 단위 입자는 등급당 5개의 입자라고 가정하여 산출한다. 이러한 가중치를 둠으로 전체 입자의 개수를 산출하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대기 중 화산재의 확산 유입에 따른 위험성이 매우 큰 이유는 무엇인가? 2010년 4월에 분출한 아이슬란드의 에이야프얄라요쿨(Eyjafjallajökull) 화산은 아이슬란드뿐 아니라 주변 유럽 전역에 항공운항 중단과 유럽 관광산업의 피해를 주었으며, 화산재에 의한 정밀기계 산업의 오차율 증가 등 막대한 경제적 손실을 야기하였다. 특히 화산분출물의 제트엔진 내 유입은 비행기운항 안정성에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 대기 중 화산재의 확산 유입에 따른 위험성은 매우 크다고볼 수 있다. 이러한 화산분화는 국가 경제 활동 뿐아니라 먼지폭풍이나 황사 등과 비교할 수 없을 정도로 급격한 대기질 악화와 피해로 인하여 일상적인 사회활동이 불가능한 경우가 대부분이다.
본 논문에서 수행한, 다양한 지질학적 분화 강도에 따른 백두산 화산분출물의 확산 특성과 이들 분출물이 한반도에 미치는 영향을 알아보기 위하여 대기역학모형 WRF와 확산모형 FLEXPART를 이용하여 수치실험을 실시한 결과는 어떠한가? 연구 대상일은 화산재 유입이 예상되는 2010년 10월 21일의 종관장이며, 방출 후 48시간 동안 화산재의 이동을 분석하였다. 백두산 분화 후 한반도에 유입되는 강하화산재의 크기는 0.05 mm 이하가 대부분을 차지하며, 큰 입자는 확산에 의한 이동이 작기 때문에 유입가능성이 크지 않았다. 분화강도에 따른 화산재의 이동 특성을 보면, 분화강도 차이에 따른 입자의 분포도의 차이는 크지 않으나, 수밀도의 차이는 크게 나타났다. 한반도 내 도시별 화산재의 침적량 분석에서 화산재가 기류를 타고 동해에서 유입되고 태백산맥의 차폐효과에 의하여 한반도 동쪽에 위치한 강릉, 부산의 침적량이 초기에 증가하는 경향을 나타내며, 지역별 침적량은 일시에 급격하게 증가할 수 있다.
아이슬란드의 에이야프얄라요쿨 화산의 2010년 4월 분출로 인해 어떤 결과가 야기되었는가? 2010년 4월에 분출한 아이슬란드의 에이야프얄라요쿨(Eyjafjallajökull) 화산은 아이슬란드뿐 아니라 주변 유럽 전역에 항공운항 중단과 유럽 관광산업의 피해를 주었으며, 화산재에 의한 정밀기계 산업의 오차율 증가 등 막대한 경제적 손실을 야기하였다. 특히 화산분출물의 제트엔진 내 유입은 비행기운항 안정성에 직접적으로 영향을 미치기 때문에 대기 중 화산재의 확산 유입에 따른 위험성은 매우 크다고볼 수 있다.
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참고문헌 (23)

  1. 김남신, 2011, 시뮬레이션에 의한 백두산 화산분출 영향범위 분석. 한국지역지리학회지, 17, 348-356. 

  2. 박병철, 2011, 백두산 화산폭발 대응 추진 현황. 2011년 국제화산방재세미나 자료집, p. 30. 

  3. 소원주, 윤성효, 1999, 백두산 화산의 홀로세 대분화 연구: 개관, 한국지구과학회지, 20, 534-543. 

  4. 윤성효, 윈종관, 이문원, 1993, 백두산 일원의 신생대 화산 활동과 화산암류의 특성 고찰. 지질학회지, 29, 291-307. 

  5. 윤성효, 이정현, 2010, 과거 백두산의 화산활동과 향후 분화 가능성 그리고 남한학자들의 백두산 연구 참여 방안. 대한지질학회 2010년 추계 지질과학 연합 학술대회 발표회 초록집, p. 14. 

  6. 윤성효, 이정현, 2012, 백두산 화산의 전조활동 분석 연구. 암석학회지, 21, 1-12. 

  7. 윤성효, 최종섭, 1996, 백두산 천지 칼데라 화산의 역사 분출기록. 한국지구과학회지, 17, 376-382. 

  8. 이순환, 이화운, 김유근, 2002, 복잡지형에서 도시화에 따른 대기오염 확산에 관한 시뮬레이션. 한국대기환경학회지, 18, 67-83. 

  9. 이순환, 윤성효, 2011, 백두산 분출물 확산 예측에 대기흐름장 평균화가 미치는 영향. 한국지구과학회지, 32, 360-372. 

  10. 이화운, 이현미, 이순환, 최현정, 2010, 라그랑지안 입자확산모델을 이용한 광양만 권역에서의 공기괴 재순환 현상의 수치모의. 한국환경과학회지, 19, 157-170. 

  11. Corradini, S., Merucci, L., and Folch, A., 2011, Volcanic Ash Cloud Properties: Comparison Between MODIS Satellite Retrievals and FALL3D Transport Model. Geoscience and Remote Sensing Letters, 8, 248-252. 

  12. Flentje, H., Claude, H., Elste, T., Gilge, S., Kohler, U., Plass-Dulmer, C., Steinbrecht, W., Thomas, W., Werner, A., and Fricke, W., 2010, The Eyjafjallajokull eruption in April 2010 - detection of volcanic plume using insitu measurements, ozone sondes and lidar-ceilometer profiles. Atmospheric Chemistry and Physics, 10, 10085-10092. 

  13. Furuta, T., Fujioka, K., and Arai, F., 1986, Widespread submarine tephras around Japan-Petrographic and chemical properties. Marine Geology, 72, 125-142. 

  14. Legg, B.J. and Raupach, M.R., 1982, Markov-chain simulation of particle dispersion in inhomogeneous flows: The mean drift velocity induced by a gradient in Eulerian velocity variance. Boundary Layer Meteorology, 24, 3-13. 

  15. Lei, J. and Zhao, D., 2005, P-wave tomography and origin of the Changbai intraplate volcano in northeast Asia. Tectonophysics, 397, 281-295. 

  16. Mason, B.G., Pyle, D.M., and Oppenheimer, C., 2004, The size and frequency of the largest explosive eruptions on Earth. Bulletin of Volcanology, 66, 735-748. 

  17. Ming, Y.H., Su, W., and Fang, L.H., 2006, A preliminary study of the types of volcanic earthquakes and volcanic activity at the Changbaishan Tianchi volcano. Earthquake Research in China, 20, 286-294. 

  18. Newhall, C.G. and Self, S., 1982, The volcanic explosivity index (VEI): An estimate of explosive magnitude for historical volcanism. Journal of Geophysical Research, 87, 1231-1238. 

  19. Prata, A.J., Carn, S.A., Stohl, A., and Kerkmann, J., 2007, Long range transport and fate of a stratospheric volcanic cloud from Soufriere Hills volcano, Montserrat. Atmosphere Chemistry and Physics, 7, 5093-5103. 

  20. Sarna-Wojcicki, A.M., Shipley, S., Waitt, R., Dzurisin, D., and Wood, S.H., 1981, Areal distribution, thickness, mass, volume, and grain size of air-fall ash from the six major eruptions of 1980. In Lipman, P.W. and Mullinaux D.R. (eds.), The 1980 Eruptions of Mount St. Helens, Washington. University of Washington Press, WA, USA, 577-601. 

  21. Stohl, A., Forster, C., Frank, A., Seibert, P., and Wotawa, G., 2005, Technical note: The Lagrangian particle dispersion model FLEXPART version 6.2. Atmospheric Chemistry and Physics, 5, 2461-2474. 

  22. Thomson, D.j., 1987, Criteria for the selection of stochastic models of particle trajectories in turbulent flows. Journal of Fluid Mechanics, 180, 529-556. 

  23. Wiegnera, M., Gasteigera, J., GroBa, S., Schnella, F., Freudenthalera, V., and Forkelb, R., 2011, Characterization of the Eyjafjallajokull ash-plume: Potential of lidar remote sensing. Physics and Chemistry of the Earth, doi:10.1016/j.pce.2011.01.006. 

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