초록 ▼

제안된 과제는 대기 에어로졸 연구에 있어 기존의 현지관측이 가지는 시공간적 한계점을 극복하기 위하여 저궤도 및 정지궤도 인공위성 자료 분석 기술과 라이다(Lidar) 관측 기술을 통합하여 동북아시아 대기 에어로졸의 주요 성분인 황사와 연무의 혼합특성을 구분할 수 있는 원격탐사 기법을 개발하였다. 그리고 실제 관측된 대기 에어로졸의 수평적 수직적 관측 정보자료를 기반으로 한 복사강제효과를 정량화함으로서 동북아시아 지역에서 대기 에어로졸이 기후변화에 미치는 영향을 규명하였다. 한반도를 포함하는 동북아 지역에서 관측된 썬포토미터 DB자료

제안된 과제는 대기 에어로졸 연구에 있어 기존의 현지관측이 가지는 시공간적 한계점을 극복하기 위하여 저궤도 및 정지궤도 인공위성 자료 분석 기술과 라이다(Lidar) 관측 기술을 통합하여 동북아시아 대기 에어로졸의 주요 성분인 황사와 연무의 혼합특성을 구분할 수 있는 원격탐사 기법을 개발하였다. 그리고 실제 관측된 대기 에어로졸의 수평적 수직적 관측 정보자료를 기반으로 한 복사강제효과를 정량화함으로서 동북아시아 지역에서 대기 에어로졸이 기후변화에 미치는 영향을 규명하였다. 한반도를 포함하는 동북아 지역에서 관측된 썬포토미터 DB자료로부터 황사입자에 대한 미세물리적 광학적 특성정보를 산출하였으며, 이 결과를 바탕으로 위성원격탐사에서 황사 입자의 특성이 수평적 복사량 산정에 미치는 민감도를 정량화하였다. 지상관측 라이다 자료로부터 지역 대기 중 에어러솔 (황사 및 비황사 사례)에 대한 연직 구조에 대한 광학특성 값을 산출하였다. 위성과 라이다로부터 실제 관측된 자료를 이용한 복사전달모델의 입력자료모듈을 작성하였다. 에어러솔 연직분포에 관한 입력정보는 복사전달 모델 결과는 위성자료의 역방향 문제 해결을 위하여 사용할 수 있는 기술이므로, 이를 통하여 인공위성으로부터 지역규모의 에어러솔 분포도작성이 가능하며, 에어러솔에 의한 복사강제 효과 및 대기가열률을 정량화 하였다. 에어러솔의 타입별 광학 특성값인 단산란알베도, 유효이용하여 황사와 비황사에 대한 특성을 구분하는 알고리즘을 개발하였다.

Abstract ▼

Backscatter signal observed from the space-borne Light Detection And Ranging(LIDAR) system is providing unique 3-dimensional spatial distribution as well as temporal variations for atmospheric aerosols. This study represents how synergistic use of data from remote sensing observation such as ground

Backscatter signal observed from the space-borne Light Detection And Ranging(LIDAR) system is providing unique 3-dimensional spatial distribution as well as temporal variations for atmospheric aerosols. This study represents how synergistic use of data from remote sensing observation such as ground based Lidar and satellite sensors provides more comprehensive information to better quantify the direct radiative effects of aerosols on the Earth’s climate. Detailed 3 dimensional structure of Asian dust plume has been analyzed from the retrieved aerosol data from the Communication, Ocean, Meteorological Satellite (COMS) spacecraft launched in 2010, and the NASA’s Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). COMS spacecraft provides the first time resolved aerial aerosol maps by the systematically well-calibrated multi-spectral measurements from the Geostationary Ocean Color Imager(GOCI) instrument. GOCI data are used here to evaluate intensity, spatial distribution, and long-range transport of Asian dust plume.
The continuous observations for aerosol profiles were analyzed during a years of 2012 by using a CALIOP. The statistical analysis on the particulate extinction coefficient and depolarization ratio for each altitude was conducted according to time and space in order to estimate the variation of optical properties of aerosols over Northeast Asia(E110°-140°, N20°-50°). The most frequent altitudes of aerosols are clearly identified and seasonal mean aerosol profiles vary with season. Since relatively high particle depolarization ratios (>0.5) are found during all seasons, it is considered that the non-spherical aerosols mixed with pollution are mainly exists over study area. This study forms initial regional 3-dimensional aerosol information, which will be extended and improved over time for estimation of aerosol climatology and event cases.
Moreover, the estimated aerosol radiative forcing values simulated with measurement data were compared with those by assumption. We found that the measurement based simulation are showing more quantified and qualified results because aerosol optical propertied and vertical structures are quite different from the standard condition in northeast Asia. This study is a first example of quantitative integration of observation and radiative transfer model simulation for clarifying the overall structure of aerosol over Northeast Asia. Advances in those integration have resulted in the generation of many valuable scientific datasets, which are useful to researchers, policy makers, and the general public.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 9
• 표목차 ... 11
• 그림목차 ... 11
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 1절 연구개발의 목적 ... 14
• 2절 연구개발의 필요성 ... 15
• 3절 연구개발의 범위 ... 16
• 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 18
• 1절 연구개발 기술의 국내·외 현황 ... 18
• 2절 연구결과가 국내·외 기술개발 현황에서 차지하는 위치 ... 19
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 20
• 1절 이론적, 실험적 접근방법 ... 20
• 2절 연구내용 ... 21
• 1. 인공위성을 이용한 대기 에어로졸의 공간적 특성 정보 산출 ... 21
• 2. 라이다를 이용한 대기 에어로졸의 구분 및 특성 파악 ... 30
• 3. 동북아시아 지역 에어로졸 종류별 및 종합적 복사강제력 산출 ... 43
• 3절 연구결과 ... 45
• 1. 인공위성 기반 에어로졸의 광학 특성 분석결과 ... 45
• 2. 라이다 관측 기반 에어로졸 광학특성 분석결과 ... 59
• 3. 동북아시아 지역 에어로졸 종류별 및 종합적 복사강제력 산출 ... 78
• 4절 연구개발성과 ... 86
• 1. SCI 논문 게재 성과 ... 86
• 2. 비 SCI 논문 게재 성과 ... 89
• 3. 학술대회 발표 ... 90
• 4. 특허 성과 ... 93
• 5. S/W 성과 ... 94
• 6. 인력 양성 실적 ... 99
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 100
• 1절 연도별 연구목표 및 평가착안점에 입각한 연구개발목표의 달성도 ... 100
• 2절 관련분야의 기술발전에의 기여도 ... 105
• (1) 대기 에어로졸 입체적 감시 및 기후 모의 시스템의 현업화·실용화 ... 105
• (2) 라이다와 위성관측 자료를 기반으로 한 기상재해 감시 및 예보 ... 105
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 106
• 1절 추가연구의 필요성 ... 106
• 2절 타 연구에의 응용 ... 106
• 3절 기업화 추진방향 ... 107
• (1) 3차원 대기 환경 분석 시스템의 현업화·실용화 ... 107
• (2) 위성탑재 라이다 및 레이더 관측을 기반으로 한 재해 감시 및 예보 ... 107
• 3) 대기환경기술 개발분야에서 활용 ... 108
• 4) 기후변화 관련 산업 분야에서 활용 ... 108
• 5) 공공 서비스 확대 및 과학적 자료 제공 ... 108
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 108
• 제7장 연구시설 · 장비 현황 ... 109
• 제8장 참고문헌 ... 110
• 끝페이지 ... 115