[논문]오존의 수직분포 특성에 대한 연구 : 포항지역을 중심으로

김지영; 윤용훈; 송기범; 김기현

오존의 수직분포 특성에 대한 연구 : 포항지역을 중심으로
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김지영 (세종대학교 지구과학과) , 윤용훈 (기상연구소 해양기상연구) , 송기범 (세종대학교 지구과학) , 김기현 (세종대학교 지구과학과)

1957년 국제지구물리관측년 (IGY：International Geophysical Year) 계획 이래 대기중의 오존전량(total ozone)과 대기중의 수직 층별 오존량의 측정을 위해 본격적으로 전세계적 오존관측망이 운영되기 시작하였다. 이 시점을 기준으로 오존에 관한 연구는 전지구적인 오존전량의 감소경향과 남극상공 성층권에서의 오존량 파괴에 집중되어왔다. 그러나 대기중 오존의 행태를 더 정확하게 이해하고, 각각의 대기권이 서로의 오존량에 미치는 영향을 이해하기 위해서는 대기중 오존의 수직분포에 관한 연구가 대단히 중요하다. (중략)

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문제 정의

오존 존데를 이용한 관측 방법이 가장 많이 수행되었으나 일부 지역에만 편중되어, 동아시아 지역을 중심으로 시행된 연구 결과는 상대적으로 빈곤한 형편이다. 본 연구에서는 '95년 1월부터 '97년 12월까지 포항에서 관측한 오존존데 자료를 중심으로 지상과 대류권 및 성층권 각각에서 오존의 분포 특성 및 계절적 변화추이를 동시에 파악하여 서로의 기여도를 규명하고자 하였다.

제안 방법

또한 기상인자와의 상관분석 결과, 지상 오존은 기온 및 일사량과 높은 양의 상관성을 보여 이러한 계절주 기가 광화학 반응에 의한 결과임을 알 수 있다. 다음으로 관측지점의 지리적인 특성을 고려하여 근접한 포항제철의 영향을 파악하기 위한 한 가지 방편으로 지상 오존과 풍향의 관계를 살펴보았다. 오존 농도가 고농도인 경우(50 ppb 이상)와 저농도인 경우(30 ppb 이하) 공통적으로 남서풍이 주 풍향으로 작용하였다.
본 연구에 사용된 오존의 수직 농도 분포 자료는 ECC 오존존데 (Model 5A, 미국 Science Rmlp사)를 이용하여, 오존 전량 (mean daily total direct ozone) 자료와 Umkehr 관측 방법에 의한 층별 오존량 자료는 Brewer 분광광도계 (#095, 캐나다 SCI-TEC사)를 이용하여 측정하였다. 유해 자외선 (UVB) 은 UV-Biometer (Solar Light 사, model 501)로 관측하였다. 이용된 기상자료는 기온, 상대습도, 일사량, 대기압, 강우량, 풍속, 풍향, 운량 등이다.

대상 데이터

본 연구에 사용된 오존의 수직 농도 분포 자료는 ECC 오존존데 (Model 5A, 미국 Science Rmlp사)를 이용하여, 오존 전량 (mean daily total direct ozone) 자료와 Umkehr 관측 방법에 의한 층별 오존량 자료는 Brewer 분광광도계 (#095, 캐나다 SCI-TEC사)를 이용하여 측정하였다. 유해 자외선 (UVB) 은 UV-Biometer (Solar Light 사, model 501)로 관측하였다.
본 연구의 측정소인 포항기상대 (36°02, N, 129°23'E)는 해안가에서 약 200 m 정도 떨어진 곳에 위치 하며, 해발고도는 약 6 m 에 달한다. 도심과는 2-3 km 정도 거리에 있고, 남쪽으로 1 km 후방에는 포항제철이 위치해 있다.
유해 자외선 (UVB) 은 UV-Biometer (Solar Light 사, model 501)로 관측하였다. 이용된 기상자료는 기온, 상대습도, 일사량, 대기압, 강우량, 풍속, 풍향, 운량 등이다.

성능/효과

Brewer 분광광도계로 관측한 오존 전량은 성충권 오존량 (Umkehs 법)에 의해 크게 좌우되며, 유해자외선 (UV-B)과의 상관성은 불확실하나 운량과는 음의 상관성 올 갖는 것으로 나타났다. 이는 이 전의 연구결과와는 다소 다른 양상인데, 유해자외선과 운량 올 포함한 여러 인자들의 복합적인 영향으로 추정해 볼 수 있다.
고도별 오존 농도 간의 상관분석 결과는 이러한 추정이 가능성 있음을 시사한다. 둘째, 지상 오존의 경우에서 언급한 광화학 반응과 역전층의 형성으로 인한 영향을 들 수 있다. 매년 여름철인 6, 7, 8월 올 제외한 모든 달에 역전층이 발견되었으며 여름과 가을에 비해 역전층이 강하게 발생한 계절인 겨울과 봄에 오존의 농도가 높게 나타났다.
(Liu et al, 1987). 또한 기상인자와의 상관분석 결과, 지상 오존은 기온 및 일사량과 높은 양의 상관성을 보여 이러한 계절주 기가 광화학 반응에 의한 결과임을 알 수 있다. 다음으로 관측지점의 지리적인 특성을 고려하여 근접한 포항제철의 영향을 파악하기 위한 한 가지 방편으로 지상 오존과 풍향의 관계를 살펴보았다.
Chan et이, 1998)로 이는 크게 두 가지로 설명할 수 있다. 첫째, 봄철 고농星는 하부 성층권의 오존을 포함한 공기가 아래의 대류권으로 이동하기 때문이며 여름철에 이러한 이동은 감소한다. 고도별 오존 농도 간의 상관분석 결과는 이러한 추정이 가능성 있음을 시사한다.

후속연구

중부 성층권 (30km) 오존의 경우 지상권 역과 유사하게 봄과 여름에 고농도를 보이고, 가을과 겨울에 저농도를 보인다 (그림 Id). 온도와 같은 요인의 잠재적 역할 올 추정해 볼 수 있으나, 그 외의 다른가 능성에 대한 추가적인 연구가 요구된다.

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