초록 ▼

□ 온실가스
현재 이산화탄소 (CO₂), 메탄 (CH₄), 아산화질소(N₂O), 염화불화탄소 3종 (CFC-11, CFC-12, CFC-113), 육불화황(SF₆) 7종의 온실가스를 관측하고 있다.

2011년 이산화탄소 연평균 농도는 395.7 ppm으로 1999년 370.7 ppm 보다 25.0 ppm(6.7 %) 증가하였다. 2011년 성장률(Growth Rate)은 2.0 ppm/year 이고, 1999년부터 2011년까지 13년간

□ 온실가스
현재 이산화탄소 (CO₂), 메탄 (CH₄), 아산화질소(N₂O), 염화불화탄소 3종 (CFC-11, CFC-12, CFC-113), 육불화황(SF₆) 7종의 온실가스를 관측하고 있다.

2011년 이산화탄소 연평균 농도는 395.7 ppm으로 1999년 370.7 ppm 보다 25.0 ppm(6.7 %) 증가하였다. 2011년 성장률(Growth Rate)은 2.0 ppm/year 이고, 1999년부터 2011년까지 13년간 연평균 성장률은 2.1 ppm/year로 최근 몇 년간 성장률이 감소 후 다소 증가하는 경향을 보인다. NOAA(National Oceanic Atmospheric Administration)/GMD(Global Monitoring Division)에서 제공하는 최근 13년간(1999~2011) 전 지구 연평균 성장률 1.9 ppm/year보다 0.2 ppm/year 높다.

우리나라 대기 중 이산화탄소 연평균 농도는 매년 지속적으로 증가하는 경향이다(표1).

메탄은 2011년 1,929.0 ppb로 1999년 1,883.0 ppb 보다 46 ppb(2.4 %) 증가하였고, 13년간 연평균 성장률은 3.9 ppb/year이다.

아산화질소는 2011년 324.7 ppb로 1999년의 314.0 ppb보다 10.7 ppb(3.4 %) 증가하여, 13년간 연평균 성장률은 0.9 ppb/year로 소량이지만 꾸준히 증가했다.

염화불화탄소는 3종(CFC-11, CFC-12, CFC-113) 모두 감소하는 것으로 나타났다. CFC-11은 1999년 270.4 ppt에서 2011 년 245.4 ppt로 지난 13년간 25.0 ppt (9.2%) 감소하였다. CFC-12도 2011년에 519.9 ppt로 1999년에 532.5 ppt 보다 12.6 ppt(1.5%) 감소했으며, 1999년부터 2011년까지 13년간 CFC-12의 평균성장률은 -2.4 ppt/year로 감소하였다. CFC-113은 2007년 76.4 ppt, 2010년 76.8 ppt, 2011년 77.3 ppt로 4년 동안 변동폭이 적었다(표 2).

육불화황은 2007년부터 2011 년까지 매년 연평균 농도가 약간씩 증가하는 추세를 보이고 있다. 2011년에는 2010년보다 0.3 ppt 높은 8.1 ppt였다.

□ 반응가스
오존, 일산화탄소, 질소산화물, 이산화황 4종의 반응가스를 관측하고 있다. 2011년 관측한 오존(O₃) 관측 결과, 월평균 농도는 4~6월에 가장 높았다. 특히 5월은 60.0 ppb 이상의 농도를 기록했다. 또한 12월에는 27.8 ppb로 농도가 가장 낮게 나타났으며 이외에는 40.0 ppb 전후의 분포를 보였다. 2011 년 03의 연평균 값은 43.5 ppb로 2010 년의 43.3 ppb보다 0.2 ppb 높게 나타났다.

일산화탄소 (CO) 월평균 농도는 7~9월이 낮은 편으로 130.0~250.0 ppb 이며, 이외는 290.0~380.0 ppb 사이의 농도 분포를 보였으며, 계절별로는 여름에는 낮게, 겨울과 봄에 높은 농도를 보였다. 2011 년 CO 연평균 값은 294.1 ppb 로 2010년 253.4 ppb보다 40.7 ppb 높게 나타났다.

질소산화물(NOx) 월평균 농도는 2월에 11.1 ppb로로 가장 높았으며, 7월과 12월에는 각각 4.3 ppb, 3.3 ppb로 낮은 농도를 보였다. 2011년 NOx의 연평균 농도는 7.5 ppb로 2010년 6.8 ppb보다 0.7 ppb 높았다.

이산화황 (SO₂) 월별 농도를 보면 SO₂는 1~2월에 고농도 사례가 빈번이 발생하여 5.0 ppb 이상의 농도를 기록하였고, 6~8월까지는 낮은 농도를 보여 0.9~1.5 ppb 농도분포를 보였다. 2011년 SO₂의 연평균 농도는 2.9 ppb로 2010년의 2.4 ppb보다 0.5 ppb 높게 나타났다(표 3).

□ 대기복사
1999년부터 대기복사(직달일사, 산란일시, 태양복사, 지구복사, 순복사)에 대해 연속관측을 수행하고 있다.

2011년 맑은 날의 총일수는 74일로 일 년 일수의 20.3%를 차지한다. 맑은 날 2011년도 직달일사 월 최댓값은 10월에 495.8 Wm^-2, 최솟값은 이례적으로 8월에 307.9 Wm^-2로 나타났다. 과거 12년(1999~2010년) 동안 맑은 날 직달일사의 최댓값은 맑은 날이 많은 9월에 482.8 Wm^-2, 최솟값은 장마기간이 포함된 6월에 385.4 Wm^-2 이었다.

맑은 날 산란일사의 경우, 2011년 관측된 결과 값이 최댓값은 6월에 141.1 Wm^-2 의 값을 보였으며, 최솟값은 12월에 54.4 Wm^-2 로 나타났다. 과거 12년동안 맑은 날 산란일사의 최댓값도 6월에 189.2 Wm^-2, 최솟값도 12월에 77.6 Wm^-2 이었다.

맑은 날 태양복사의 태양하향 및 태양상향은 2011 년 5월에 각각 565.9 Wm^-2, 93.5 Wm^-2 로 가장 높았고, 12월에 각각 250.4 Wm^-2 56.2, Wm^-2 로 가장 낮았다. 2011 년 연평균 태양하향복사는 408.4 Wm^-2, 태양상향복사 는 77.9 Wm^-2 로 과거 12년 값과 비슷했다.

맑은 날 지구하향복사는 7월에 392.7 Wm^-2, 지구상향복사는 8월에 466.7 Wm^-2로 관측되었다. 최솟값은 지구하향복사가 1월에 212.8 Wm^-2, 지구상향복사가 12 월에 296.2 Wm^-2 로 나타났으며, 맑은 날에도 겨울에 낮고 여름에 높은 계절변동 특성이 잘 반영되고 있다. 밝은 날의 2011년 연평균 지구하향복사는 292.6 Wm^-2, 지구상향복사가 387.1 Wm^-2 로 과거 12년 값보다 각각 17.6 Wm^-2 10.6 Wm^-2 씩 낮게 나타났다.

맑은 날 2011년 순복사 최댓값이 7월에 212.3 Wm^-2, 최솟값이 1월에 8.3 Wm^-2 로 관측되었으며, 연평균은 106.9 Wm^-2 로 과거 12년보다 10.7 Wm^-2 높게 나타났다.

□ 에어로졸
한반도 배경 대기에서 에어로졸의 광학특성을 측정하기 위하여 파장별 에어로졸의 광산란계수와 광흡수계수를 측정하고 이로부터 옹스트롬 지수와 단산란알베도를 얻어왔다. 광산란계수는 에어로졸이 많거나 안개/연무로 상대습도가 높아서 비교적 대기가 혼탁하게 보이는 날이 빈번한 계절일수록 에어로졸 광산란 계수값이 높은 특징을 보였다. 하지만 상대습도가 높더라도 기온이 높거나 강수가 많은 계절에는 오히려 낮게 관측되었다. 2011 년 에어로졸 광산란계수 평균은 83.3 Mm^-1 이며 2월에 159.7 Mm-1 로 가장 높았으며 7월에 52.4 Mm^-1 로 가장 낮은 값이 관측되었다. 에어로졸 광흡수효과는 검댕(black carbon) 이 큰 것으로 알려져 있으며 검댕은 주로 인위적 오염원으로부터 배출된다. 청정지역인 안면도에서는 검댕보다는 에어로졸에 의한 광흡수계수가 더 큰 것으로 관측되었다.

2011년 연평균 에어로졸과 검댕의 광흡수계수는 각각 7.86 Mm^-1, 4.28 Mm^-1 이며 두 광흡수계수 모두 10월에 월 최댓값이, 1월에 최솟값이 나타났다. 2011 년 옹스트롬 지수는 1월에 1.30에서 7월 1.83 사이에 분포하며 시골지역과 비교적 깨끗한 도심공기의 특징을 보였다. 에어로졸의 단산란알베도는 흑체일 때 0에서 모든 빛을 반사할 때 1 사이 값을 갖는다. 2011년 배경대기의 평균 단산란알베도는 0.86으로 비교적 높은 것으로 나타났으며 이는 빛의 흡수성이 좋은 검댕과 같은 비교적 인위적 오염원의 영향이 적음을 의미한다.

에어로졸의 물리적 특징을 파악하기 위하여 전자유도입자계수기로 0.01 ~ 0.50μm 에어로졸의 입경별 수농도를 관측해왔다. 가스 상 핵화모드 에어로졸이 입자 생성현상으로 축적모드 에어로졸로 성장하는 에어로졸이 주로 관측되며 0.1 μm 주변의 에이트켄모드 크기의 입자들이 가장 많이 분포하였으며 2011년은 전체 수농도는 지난 6년 평균과 비슷했던 것으로 나타났다. 비교적 큰 입자 에어로졸인 0.5~20 μm 크기의 에어로졸 부피농도는 공기역학계수기로 측정하며 주로 황사입자를 감시하는데 유용하게 활용된다. 1 μm 이상의 조대모드 에어로졸은 주로 봄철 황사철에 많이 관측되며 2-3 μm 크기를 가지는 에어로졸이 주로 분포했던 것으로 나타났다. 2011년 전체 부피농도는 봄 황사철을 제외한 대부분의 계절에서는 지난 5 년 평균값과 유사하거나 낮았던 것으로 나타났다.

에어로졸 연직분포 특징자료를 얻기 위하여 에어로졸 라이다관측을 수행해왔으며 2011년 대표적인 황사사례에 대해 새롭게 개발된 황사판별식을 적용 운영해보았다. 에어로졸 라이다의 연직 편광소멸도 (depolarization ratio) 와 파장신호비 (color ratio) 값을 활용한 3월 사례 (19-21일)와 5월 사례(1-3일)분석 결과, 배경대기에서 황사판별 및 황사의 연직 특징들을 잘 보여주는 것으로 나타났다.

β-ray 방식의 에어로졸 질량농도에서 2011년 평균 PM₁₀은 39.2 μg/㎥ 로, 과거 13년 (1999~2011년)의 평균 (53.9 μg/㎥ ) 보다 14.7 μg/㎥ 낮은 값을 보였다. 2011 년 월평균은 7월에 최저 23.1 μg/㎥, 2월에 최고 55.3 μg/㎥ 를 나타냈다. 또한 2011년 동안 GRIMM사의 Dust Monitor로 관측한 PM₁₀ 에 대한 PM_2.5의 비율과 PM₁₀에 대 한 PM_1.0 의 비율은 각각 78.5 %, 66.4 %로 관측되었다.

에어로졸광학깊이(AOD Aerosol Optical Depth) 산출을 위하여 PFR(Precision Filter Radiometer)로 파장별 일사를 관측하고 있다. 2011년 한 해 동안 비 또는 구름이 많이 낀 날을 제외한 214일의 500 nm에서의 에어로졸광학깊이 연평균은 0.354였으며, 옹스트롬 지수는 1.3 이었다.

□ 성층권 오존 및 자외선
1985년부터 2011년까지 서울 상공의 연평균 오존전량은 323 DU로 나타났으며, 3월에 최대인 361 DU, 10월에 최소인 291 DU로 월평균 기준으로 연교차가 70 DU 이다.

1994년 부터 2011년까지 포항 상공의 연평균 오존전량은 313.6 DU 이며, 최대는 4월에 348.6 DU이고 최소는 10월에 284.2 DU로 연교차가 64.4 DU 이다.
1994년 관측 이후 최대가 나타난 2001년 336.4 DU까지 증가 경향을 보이다가 2003년에 는 3O2.7 DU로 최솟값을 보였다. 이후 2007년 (322.5 DU)까지 다시 서서히 증가하는 경향이었으나 2008년(308.8 DU) 은 다시 감소하고 2009년에는 다소 증가하여 314.6 DU로 나타났으며, 2011년 평균은 317.2 DU였다.

포항의 오존 연직분포는 매주 1회 ECC 오존존데(Electrochemical Concentration Cell Ozonesonde)를 이용하여 관측하고 있다. 2001년부터 2011년까지의 월평균 연변화를 보면, 1~2월에 고도 약 20~22 km 부근에서 성층권 오존의 최대 농도층이 나타나며, 가을로 갈수록 연직 최대 농도가 나타나는 층은 높아지고 그 강도는 약해져 9월에 20~22 km 고도에서 연직 최대 농도가 가장 약하게 나타났다.

안면도에서는 2002년부터 오존라이다 (모델명 StraZon 3070)를 이용하여 성층권 오존 수농도의 연직분포를 관측하고 있으며, 연평균 오존 수농도의 연직 최댓값은 2월에 19~21 km 부근에서 크게 나타나고, 9월에 25 km 고도에서 상대적으로 약하게 나타났다.

한반도 자외선 복사량을 감시하기 위하여 안면도, 포항, 목포, 제주 고산, 강릉의 5개 지점에 UV-Biometer(Solar Light Co. Model #501)를 설치하여 운영하고 있다.

자외선 B 경년변동에서는 증감의 추세는 보이지 않지만, 매년 여름철에 가장 높은 값, 겨울철에 낮은 값을 보이는 규칙적인 계절변동의 특성이 잘 나타나고 있다, 관측망 위치별로는 가장 남쪽에 있는 고산의 홍반자외선이 가장 높고 북동쪽의 강릉이 가장 낮다. 2011년 관측망별 최댓값이 나타난 월과 최댓값은 각각 안면도 9월 3.13 kJ m^-2, 강릉 6월 314 kJ m^-2, 목포 7월 2.88 kJ m^-2, 포항 8월 3.53 kJ m^-2, 고산 7월 3.53 kJ m^-2 이다.

자외선 관측망의 자외선 지수 월평균 연변화를 보면 고산, 목포가 7월에, 다른 지역은 8월에 최댓값을 보이며, 위도별로 북쪽으로 갈수록 월최대 자외선 지수가 작아지는 것을 알 수 있다. 2011년 관측망별 월평균 자외선 지수의 월 최대와 최댓값은 각각 안면도가 8월에 7.9, 강릉 8월 6.4, 목포 7월 6.5, 포항 8월 8.6, 고산 7 월 7.7 이다.

□ 강수화학
2011 년 산성비 관측망의 강수량은 울릉도 1795.8 mm, 안면도 1325.0 mm, 고산 961.3 mm, 울진 1376.6 mm로, 울릉도가 가장 많은 강수량을 보였고, 고산 외 모든지역에서 평년보다 강수량이 많았다. 특히 안면도는 7월 강수량이 평년보다 300mm 이상 많았고, 울릉도는 다른 지역보다 1월 강수량이 많은 것이 특징이다.
본 보고서의 강수화학 통계는 강수량을 고려한 가중평균 (Weighted Mean) 값을 이용하였다.

2011넌 한반도 강수의 평균 pH는 4.76로 1997~2010년의 평균 pH 4.82보다 낮고 2010 년 평균 pH 4.85보다도 낮게 나타났다. 2011년 관측 지점별 강수에 대한 pH를 살펴보면 안면도 4.64, 울진 4.93, 고산 4.64, 울릉도 4.86로, 안면도가 가장 낮았고, 울진이 가장 높았다. 안면도는 과거에 비해 pH 4.5~5.0 구간의 빈도가 크게 감소하였고 pH 4.0~4.5 구간이 최대빈도를 보였다. 울진은 pH 4.5~5.0 구간이 약간 증가하여 최대 빈도를 보였고, 나머지는 평년과 유사하였다. 또한 고산의 경우 감소는 했지만 과거와 같은 pH 4.5~5.0 구간에서 최대빈도를 보였고, pH 5.5 이상의 구간에서는 빈도가 나타나지 않은 특징을 보였다.

한편, 울릉도는 pH 4.0~4.5 구간의 빈도는 큰 폭으로 증가하였고, pH 4.5~5.0 구간의 빈도는 소폭 증가로 최대 빈도를 보여 과거와 다른 양상을 나타냈다.

(출처 : 요약 8p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 발간사 ... 3
• 목차 ... 4
• 요 약 ... 8
• I. 서론 ... 15
• II . 지구대기감시 현황 ... 18
• 2.1 지루대기감시망 ... 18
• 2.1.1 관측소 정보 ... 21
• 2.1.2 관측현황 ... 22
• 2.2 기상학적 특성 ... 25
• III. 온실가스 및 반응가스 ... 29
• 3.1 온실가스 ... 29
• 3.1.1 이산화탄소 ... 29
• 3.1.2 메탄(CH4) ... 36
• 3.1.3 아산화질소 (N2O) ... 37
• 3.1 .4 염화불화탄소(CFCs) ... 39
• 3.1.5 육불화황(SF6) ... 42
• 3.1.6 사불화탄소(CF4) ... 43
• 3.1.7 전 지구적인 온실가스 농도 현황 ... 43
• 3.1.8 캐니스터 샘플링 관측 ... 45
• 3.1 .9 선박특별관측 ... 46
• 3.1.10 산림생태계 이산화탄소와 수증기 농도 ... 47
• 3.1.1 0.1 탄소 .수증기 관측 시스템 ... 47
• 3.1.10.2 이산화탄소(CO2)와 수증기 농도 변동 ... 48
• 3.1.11 남극세종과학기지 이산화 탄소(CO2) 농도 ... 51
• 3.1.11.1 이산화탄소(CO2) 농도 관측 시스템 ... 52
• 3 .1.11.2 이산화탄소(CO2) 농도 관측 시스템 개선 ... 52
• 3.1.1 1.3 이산화탄소(CO2) 농도 관측 시스템의 운영 ... 54
• 3.1.11.4 이산화탄소(CO2) 농도 자료의 품질 관리 ... 55
• 3.1.11.5 이산화탄소(CO2) 농도의 변동 ... 56
• 3.2 반응가스 ... 59
• 3.2.1 지상오존(O3) ... 59
• 3.2.2 일산화탄소(CO) ... 61
• 3.2.3 질소산화물(NOx) ... 62
• 3.2.4 이산화황(SO2) ... 63
• IV . 대기복사 ... 64
• 4.1 대기복사 감시 ... 64
• 4.2 직달 및 산란일사 ... 66
• 4.3 복사수지 ... 70
• 4.3.1 태양복사 ... 70
• 4 .3.2 지구복사 ... 72
• 4.3.3 순복사 ... 74
• V. 에어로졸 ... 76
• 5.1 에어로졸 광학적 특성 ... 79
• 5.1.1 에어로졸 광 산란계수 ... 79
• 5.1.1.1 안면도 에어로졸 광 산란계수 ... 79
• 5.1.1.2 안면도 에어로졸 옹스트롬 지수 ... 81
• 5.1.2 에어로졸 광흡수 계수 ... 83
• 5.1.2.1 안면도 에어로졸 광흡수계수 ... 83
• 5.1.2.2 안면도 에어로졸 단 산란 알베도 ... 85
• 5.1.3 에어로졸 광학깊이 ... 87
• 5.1.3.1 안면도 에어로졸 광학깊이 ... 87
• 5.1.3.2 광주 에어로졸 광학깊이 ... 90
• 5.1.3.3 서울 에어로졸 광학깊이 ... 91
• 5.1 .4 에어로졸 연직분포 특성 ... 93
• 5.1.4.1 안면도 에어로졸 연직 분포 (MPoLAR 2020) ... 93
• 5.1.4.2 광주 에어로졸 연직 분포(다파장 라만 라이다 ) ... 99
• 5.2 에어로졸 물리적 특성 ... 103
• 5.2.1 에어로졸 개수 농도 ... 103
• 5.2.1.1 안면도 공기역학입자계수기 (APS) 관측 ... 103
• 5.2.1.2 고산 공기역학입자계수기 (APS)관측 ... 106
• 5.2.1.3 안면도 전자유도입자계수기 (SMPS) 관측 ... 108
• 5.2.1.4 안면도 광학입자계수기 (QPC) 관측 ... 111
• 5.2.1.5 고산 응축핵계수기 (CPC) 관측 ... 111
• 5.2.2 안면도 에어로졸의 질량농도 ... 112
• 5.2.2.1 포집 방식 (TSP, PM10, PM2.5) ... 113
• 5.2.2.2 안면도의 β-ray 방식 (PM10)과 광학 방식 (PM10 ,PM2.5, PM1.0) 에어로졸 측정 ... 115
• 5.2.2.3 고산의 β-ray 방식(PM10) ... 118
• 5.3 에어로졸 화학성분 분석 ... 120
• 5.3.1 이온성분 분석 결과 ... 120
• 5.3.2 중금속 성분 분석 결과 ... 124
• VI. 성층권 오존 및 자외선 ... 126
• 6.1 오존 전량 ... 126
• 6.1.1 서울 상공의 오존층 변화 ... 127
• 6.1 .2 한반도와 일본 상공과의 비교 ... 131
• 6. 1.3. 한반도 지역 연직 오존 분포 변화에 의한 장기 변화 경향 비교 ... 133
• 6.1.4 포항의 오존전량 ... 137
• 6.2 오존 연직분포 ... 140
• 6.2.1 포항의 오존 연직분포 ... 140
• 6.2.2 안면도의 오존 연직분포 ... 141
• 6.3 최근 남극 오존홀 경향 ... 143
• 6.3.1 남극 오존홀의 상황 ... 143
• 6.3.2. 오존홀의 생성메카니즘 ... 144
• 6.4 기상청 자외선 관측망 ... 146
• 6.4.1 자외선 A와 자외선 B 복사량 ... 147
• 6.4.2 자외선 지수 ... 152
• 6.5 서울의 자외선 복사 및 자외선 지수 ... 160
• VII. 강수화학 및 강하분진 ... 164
• 7.1 강수화학 ... 164
• 7.1.1 2011년 강수특성 ... 164
• 7.1.2 산성도 및 전기전도도 ... 166
• 7.1.3 이온성분 분석 ... 169
• 7.1.4 강수화학 국제공동비교 실험 참여 결과 ... 174
• 7.2 강하 분진 ... 176
• 참고문헌 ... 179
• 부록 ... 185
• 끝페이지 ... 229