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UM-CMAQ-Pollen 모델의 참나무 꽃가루 배출량 산정식 개선과 예측성능 평가
Improvement and Evaluation of Emission Formulas in UM-CMAQ-Pollen Model 원문보기

대기 = Atmosphere, v.29 no.1, 2019년, pp.1 - 12  

김태희 (국립기상과학원 응용기상연구과) ,  서윤암 (국립기상과학원 응용기상연구과) ,  김규랑 (국립기상과학원 응용기상연구과) ,  조창범 (국립기상과학원 응용기상연구과) ,  한매자 (국립기상과학원 응용기상연구과)

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For the allergy patient who needs to know the situation about the extent of pollen risk, the National Institute of Meteorological Sciences developed a pollen forecasting system based on the Community Multiscale Air Quality Modeling (CMAQ). In the old system, pollen emission from the oak was estimate...

주제어

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 생물학적인 거동을 모의할 수 있는 새로운 배출량 산정식을 개발하기 위해 본 연구에서는 참나무 순림지역에 생태타워를 설치해 직접 꽃가루 생산량을 관측하여 생성 특성을 분석하였다. 2년간의 관측을 통해 실제 참나무의 생물학적 특성을 재현할 수 있는 모델을 개발하고자 연구를 진행하였다. 참나무의 비산시기를 관측된 자료와 비교하고 통계분석을 통해 모델을 평가하였으며 모델의 개선방향을 살펴보았다.
  • 꽃가루 예보의 신뢰성 향상을 위해 배출량 산정 방식에 대한 불확실성을 개선하고 현실의 꽃가루 발생특성을 모의할 수 있는 새로운 배출량 산정법이 요구됨에 따라, 본 연구에서는 경기도 포천시에 위치한 국립수목원내 광릉숲(북위 37°45'25.37'', 동경 127°9'11.62'')에 생태타워를 설치하여 꽃가루를 직접 관측하고 실제 참나무 꽃가루의 발생특성을 고려한 새로운 배출량 산정식을 개발하였다.
  • 또한 참나무 수종에 따른 꽃가루 생성 시기 변화를 설명하기 위한 수종별 꽃가루 비산시기의 분석과 지역별 상세한 참나무 수종 지도가 필요할 것으로 사료된다. 꽃가루를 예측하는데 있어 생물학적 특성을 이해하고 배출량의 정확성을 증진시키기 위한 연구를 수행하였으며, 개선된 확산예측모델은 시간적인 예측성능의 향상되었다. 비산시기에 대한 정확성이 증가하여 발생시작일을 미리 알리는 것으로 봄철 환자들의 노출을 최소화하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.
  • 알레르기를 유발하는 다양한 꽃가루들 중에서도 Hong (2015)의 연구에 따르면 국내에서 유병률이 가장 높은 수종은 참나무로 나타났다. 따라서 선행연구에서는 유병률이 가장 높은 참나무 꽃가루 알레르기에 대한 피해를 줄이기 위해 모델을 개발하여 꽃가루의 농도를 예측하는 연구를 진행하였다. Lim et al.
  • 그러나 배출량을 산정할 때 꽃가루의 생산량 자료가 아닌 농도자료를 이용하여 배출량을 추정하였기 때문에 실제 참나무의 생물학적인 거동을 고려하지 못하는 한계점이 나타났다. 생물학적인 거동을 모의할 수 있는 새로운 배출량 산정식을 개발하기 위해 본 연구에서는 참나무 순림지역에 생태타워를 설치해 직접 꽃가루 생산량을 관측하여 생성 특성을 분석하였다. 2년간의 관측을 통해 실제 참나무의 생물학적 특성을 재현할 수 있는 모델을 개발하고자 연구를 진행하였다.
  • 이 연구에서는 국내에서 가장 피부 감작률이 높은 참나무 꽃가루를 예측하는 UM-CMAQ-Pollen 시스템의 기존 NIMS2014 배출량 모델과 관측 꽃가루자료를 기반으로 수정된 NIMS2016 배출량 모델을 비교하였다. 각 모델의 결과는 2016년 봄철 서울, 대전, 부산지역에서 비산시기 동안 관측된 농도와 비교하여 예측성능을 평가하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
꽃가루에 대한 노출이 점차 증가하여 알레르기에 의한 피해가 증가하는 이유는? , 1983).최근 기후변화의 영향으로 대기 중 이산화탄소의 농도가 증가하고 기온이 상승함에 따라 꽃가루에 대한 노출이 점차 증가하여 알레르기에 의한 피해가 증가하고 있다(Beggs, 2010; Kim and Yoon, 2011). 꽃가루 알레르기는 여러 종류의 약물치료 및 면역치료법 등이 개발되어 있지만 직접적인 원인 물질인 꽃가루의 노출을 피하는 것이 가장 근본적인 치료방법이다.
꽃가루 알레르기 질환이란? 꽃가루 알레르기 질환은 꽃가루의 항원 항체 반응으로 인해 알레르기성 비염, 결막염, 피부염 등을 발생시키는 질환으로 알려져 있다(Lewis et al., 1983).
직접적인 원인 물질인 꽃가루의 알레르기 증상을 최소화 하는 방법은? 꽃가루 알레르기는 여러 종류의 약물치료 및 면역치료법 등이 개발되어 있지만 직접적인 원인 물질인 꽃가루의 노출을 피하는 것이 가장 근본적인 치료방법이다. 따라서 꽃가루가 비산하는 시기와 양을 예측한다면 노출을 피해 알레르기 증상을 최소화시킬 수 있다(Kimand Kim, 2016).
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참고문헌 (26)

  1. Beggs, P. J., 2010: Adaptation to impacts of Climate Change on Aeroallergens and Allergic Respiratory Diseases. Int. J. Environ. Res. Public Health, 7, 3006-3021, doi:10.3390/ijerph7083006. 

  2. Burkard, 2015: 7-day recording volumetric spore trap [Available online at http://www.burkardscientific.co.uk/agronomics/hirst_spore_sampler.htm]. 

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  7. Hong, C.-S., 2015: Pollen allergy plants in Korea. Allergy Asthma Respir. Dis., 3, 239-254, doi:10.4168/aard.2015.3.4.239. 

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  11. Kim, S.-H., and H. J. Yoon, 2011: Climate change and respiratory allergic diseases. J. Korean Med. Assoc., 54, 161-168, doi: 10.5124/jkma.2011.54.2.161. 

  12. Lee, J. S., Y. H. Lee, J. C. Ha, and H. C. Lee, 2012: Objective analysis of temperature using the elevation-dependent weighting function. Atmosphere, 22, 233-243 (in Korean with English abstract). 

  13. Lewis, W. H., P. Vinay, and V. E. Zenger, 1983: Airborne and allergenic pollen of north America. The Johns Hopkins University Press, 288 pp. 

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  16. Oh, I., K. R. Kim, J.-H. Bang, Y.-K. Lim, C. Cho, J.-W. Oh, Y. Kim, and M.-K. Hwang, 2017: A High-resolution Numerical Simulation and Evaluation of Oak Pollen Dispersion Using the CMAQ-pollen Model. Journal of Korean Society for Atmospheric Environment, 33, 31-44 (in Korean with English abstract). 

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  18. Park, K.-J., H.-A. Kim, K. R. Kim, J.-W. Oh, S.-Y. Lee, and Y.-J Choi, 2008: Characteristics of regional distribution of pollen concentration in Korea peninsula. Korean J. Agric. Forest Meteor., 10, 167-176 (in Korean with English abstract). 

  19. Pauling, A., M. W. Rotach, B. Clot, and Contributors to the European Aeroallergen Network (EAN), 2012: A method to derive vegetation distribution maps for pollen dispersion models using birch as an example. Int J. Biometeorol, 56, 949-958, doi:10.1007/s00484-011-0505-7. 

  20. Schueler, S., and K. H. Schlunzen, 2006: Modeling of oak pollen dispersal on the landscape level with a mesoscale atmospheric model. Environ. Model. Assess., 11, 179-194. 

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  22. Sofiev, M., P. Siljamo, H. Ranta, T. Linkosalo, S. Jaeger, A. Rasmussen, A. Rantio-Lehtimaki, E. Severova, and J. Kukkonen, 2013: A numerical model of birch pollen emission and dispersion in the atmosphere. Description of emission module. Int. J. Biometeorol., 57, 45-58, doi:10.1007/s00484-012-0532-z. 

  23. Sofiev, M., P., and Coauthors, 2015: MACC regional multi-model ensemble simulations of birch pollen dispersion in Europe. Atmos. Chem. Phys., 15, 8115-8130, doi:10.5194/acp-15-8115-2015. 

  24. Zhang, R., and Coauthors, 2013: Development of a regional-scale pollen emission and transport modeling framework for investigating the impact of climate change on allergic airway disease. Biogeosciences, 10, 3977-4023, doi:10.5194/bgd-10-3977-2013. 

  25. Zink, K., A. Pauling, M. W. Rotach, H. Vogel, P. Kaufmann, and B. Clot, 2013: EMPOL 1.0: a new parameterization of pollen emission in numerical weather prediction models. Geosci. Model Dev., 6, 1961-1975, doi:10.5194/gmd-6-1961-2013. 

  26. Zink, K., P. Kafumann, B. Petitpierre, O. Broennimann, A. Guisan, E. Gentilini, and M. W. Rotach, 2017: Numerical ragweed pollen forecasts using different source maps: a comparison for France. Int. J. Biometeorol, 61, 23-33, doi:10.1007/s00484-016-1188-x. 

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