초록 ▼

동아시아에서 1, 2차 입자상 오염물질의 발생, 형성, 이동, 침착 등을 3차원 대기-화학 모델링을 통해 연구하기 위해서는 주로 molecular level과 nano-, micro-scale에서 진행되는 대기 입자의 process에 관한 parameterization이 병행되어야 한다. 이 연구를 바탕으로 개선된 3차원 대기-화학 모델링은 현재 국내에서 진행되고 있는 인공위성을 이용한 오염물질의 발생 및 장거리 이동 특성에 대한 지역규모의 감시체제 구축 작업과 통합될 것이다. 이와 같은 통합 작업은 대기-화학 모델링과 위성 관측의

동아시아에서 1, 2차 입자상 오염물질의 발생, 형성, 이동, 침착 등을 3차원 대기-화학 모델링을 통해 연구하기 위해서는 주로 molecular level과 nano-, micro-scale에서 진행되는 대기 입자의 process에 관한 parameterization이 병행되어야 한다. 이 연구를 바탕으로 개선된 3차원 대기-화학 모델링은 현재 국내에서 진행되고 있는 인공위성을 이용한 오염물질의 발생 및 장거리 이동 특성에 대한 지역규모의 감시체제 구축 작업과 통합될 것이다. 이와 같은 통합 작업은 대기-화학 모델링과 위성 관측의 단점을 상호 보완하여, 대기 환경의 평가에 효율적인 통합 시스템을 구축하는 계기가 될 것이며, 통합 시스템이 성공적으로 구축되었을 때, 동아시아 및 한반도에서 기원하는 입자상 오염물질들의 발생, 형성, 이동 특성 및 입자 혼합도 등이 동아시아의 대기질 (Air Quality)과 기후 변화 (Climate Change)에 갖는 의미가 좀 더 명확해질 것이다.
먼저, Lagrangian photochemical box 모델과 ACE-Asia 캠페인에서 C130 flight에 의한 항공 측정 및 캠페인 기간 동안의 지상 측정 결과와의 연계된 연구를 수행하여 입자상 물질의 거동특성의 규명할 것이며, dust storm이 일어날 때에 dust 내부로 기체상 물질이 condensation되는 과정을 수치화 (반응계수)가 실시되었다. 이를 위해 C130 flight의 항공 측정자료 중 황해 상에서 실시된 2001년 4월 11일과 12일에 측정된 flight #6, #7 및 일본 규슈 상공에서 2001년 4월 13일 실시된 flight #8의 측정 결과와 지상 측정 결과인 Seoul I, II, III의 결과는 연구에 활용하였다. 또한 3-D Eulerian 화학 수송 모델인 US/EPA model-3/CMAQ과 NOAA HYSPLIT을 이용하여 오염물질에 대한 역궤적 분석 및 미세 process의 모수화를 통해 얻은 배경 조건을 바탕으로 Lagrangian photochemical box 모델을 통해 dust에서의 입자상 물질의 생성 기작을 규명하였다.
다음으로, TOMS와 MODIS platform으로부터 얻은 위성관측 Aerosol Index (AI), Aerosol Optical Depth (AOD) 자료를 3차원 Eulerian 대기-화학 모델링 결과와 통합하여, 황사 및 Black Carbon (BC)과 같이 대기 중에서 태양광을 산란흡수하는 대기의 입자상 오염물질들의 농도 분포 및 발생, 이동, 침착에 대해 연구하였다. 이를 통해 동아시아 및 한반도의 대기질 및 기후 변화를 평가하는데 기본이 될 수 있는 3차원 대기-화학 모델링과 위성 측정 자료의 통합 시스템을 구축하고자, 황사 및 BC 입자상에서의 2차 입자상 오염물질 (, SOAs)의 형성 기작 및 1, 2차 입자상 물질들의 혼합도 (mixing state)에 대한 현상을 규명하여 3차원 대기-화학 모델링에 반영함으로써, 한반도를 포함한 동아시아의 기후 변화와 대기질을 분석예측할 수 있는 모델 개발 및 운용 능력을 확보하고자 하였다.

Abstract ▼

The rapid pace of economic growth brings increasing amounts of anthropogenic air pollutant emissions in East Asia. The pollutant emissions have resulted in the atmospheric pollution and the climate change in East Asia. Especially, tropospheric aerosols affect the climate change and the global radiat

The rapid pace of economic growth brings increasing amounts of anthropogenic air pollutant emissions in East Asia. The pollutant emissions have resulted in the atmospheric pollution and the climate change in East Asia. Especially, tropospheric aerosols affect the climate change and the global radiation budget directly by scattering or absorbing solar radiation and indirectly by changing cloud condensation nuclei (CCN) concentrations and cloud lifetimes in the atmosphere. Futhermore, tropospheric aerosols provide important surfaces for heterogeneous reactions between gas-phase air pollutants and atmospheric particles. In this study, we therefore intend to investigate generation, transport, and formation of tropospheric aerosols and aerosol climatology, which integrate ground-based monitoring, aircraft measurements, and 3D chemistry-transport modeling efforts in this research.
During each spring in East Asia, dust storms frequently erupt and inject alkaline dust particles into the atmosphere, which are then transported over long distances. During this transport the alkaline dust takes up acidic gases such as , and . Because of the uptake of acidic gases in the atmosphere, the dust particles undergo chemical evolution. Based on this situation, we have evaluated the magnitudes of reaction probability of sulfate and nitrate precursors (, and ) onto mineral dust in East Asia. And, these results are then applied in 3D chemistry-transport modeling.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 10
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 11
• 1. 연구의 목적 ... 11
• 2. 연구개발의 필요성 ... 11
• 3. 연구개발의 범위 ... 13
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 14
• 1. 세계 수준 ... 14
• 2. 국내 수준 ... 16
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 19
• 제 1 절 황사의 비균질 반응 특성 ... 19
• 1. 측정 ... 19
• 2. 공기덩이 (air mass)의 역궤적 분석 ... 20
• 3. Chemical aging ... 21
• 4. Lagrangian photochemical box 모델링 ... 24
• 제 2 절 위성자료 및 3차원 광화학 모델링을 통한 시공간적 에어로솔 특성 연구 ... 31
• 1. 3차원 광화학 모델 (CMAQ)로부터 AOD (τ) 산출 ... 31
• 2. 인공위성 (TOMS)으로부터 AI (Aerosol Index) 산출 ... 32
• 3. 인공위성 (MODIS)으로부터 AOD (τ) 산출 ... 33
• 4. 입자상 오염물질의 시공간적 생성 특성 분석 ... 36
• 5. 지상관측 (AERONET) 자료와 모델링, 위성관측 자료와의 비교 분석 ... 37
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 42
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 43
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 44
• 제 7 장 참고문헌 ... 45