초록 ▼

본 연구의 핵심 목표는 대기화학-기후 접합모형 시스템을 이용하여 지구 시스템의 자연적인 변화 및 미래 사회·경제활동에 따른 인위적인 변화가 대기오염 인자들에 끼치는 영향 파악 및 기후변화 안정화 시나리오 도출을 위해 동아시아/한반도 지역 미래 오염 변화에 따른 기후변화로의 되먹임 작용을 분석하는 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 환경부 용역과제로 수행 되었던 “전구 대기화학 모델링 연구” 과제를 통해 개발된 전 지구 기후시스템 모델인 “NCAR CESM 기상장으로 구동되는 전 지구 대기화학-수송 모델 CESM/GEOS-Chem”을

본 연구의 핵심 목표는 대기화학-기후 접합모형 시스템을 이용하여 지구 시스템의 자연적인 변화 및 미래 사회·경제활동에 따른 인위적인 변화가 대기오염 인자들에 끼치는 영향 파악 및 기후변화 안정화 시나리오 도출을 위해 동아시아/한반도 지역 미래 오염 변화에 따른 기후변화로의 되먹임 작용을 분석하는 것이다. 이에 따라 본 연구에서는 환경부 용역과제로 수행 되었던 “전구 대기화학 모델링 연구” 과제를 통해 개발된 전 지구 기후시스템 모델인 “NCAR CESM 기상장으로 구동되는 전 지구 대기화학-수송 모델 CESM/GEOS-Chem”을 운용하여 동아시아를 포함하는 전구 미래 대기질 예측 자료를 생산하여 그 영향을 평가하였다. 또한 더 나아가 동아시아/ 한반도 지역 오염 물질의 변화에 따른 기후변화로의 되먹임 작용에 대해서도 CESM/GEOS-Chem 시스템을 사용하여 분석하였다. 최상의 결과를 도 출하기 위해 각 전문가들로 구성된 연구팀이 참여하였으며 상호 유기적인 협력을 통하여 세부 과제들을 효과적으로 수행하였다.

본 연구에서는 일차적으로 전 지구 대기 화학 모델을 활용하여 지구시스템의 자연적 변화 및 인위적인 변화가 대기오염 인자들에 미치는 영향을 파악하였다. 이를 위해 RCP 기반 시나리오의 대기화학 모델 입력 자료로의 활용을 위한 인터페이스를 구축하였다. 구축된 시스템을 이용하여 RCP 8.5 시나리오에 따른 미래 대기환경 전망 도출하였으며 이를 분석하였다. 이를 통해 한국을 포함한 동아시아지역, 나아가 전 세계적인 미래 대기오염 물질의 수송과 화학과정 변화에 대하여 분석하였다. 이렇게 분석된 결과는 종합적·체계적 영향 평가 및 적응대책 도출의 필수 기초자료 생산 큰 도움이 될 것이다.

두 번째로는 국제사회 기후변화 대응 압력에 대한 과학적 근거를 마련하기 위해 지구 시스템의 자연적 변화 및 미래 사회, 경제활동에 따른 인위적인 변화가 대기오염 인자들에 끼치는 영향을 파악하고 동아시아/한반도 지역 미래 오염 변화에 따른 기후변화로의 되먹임 작용을 분석하였다. 이를 위해 국내 상황에 맞는 독자적인 전 지구 규모(전구 규모)의 기후모형과 대기화학모형이 접합된 대기화학-기후 모형 시스템에서 산출된 자료와 기후 시스템 모델을 활용하여 기후변동의 자연적 증감의 추세 분석과 그에 따른 대기화학 과정의 영향 및 에어로졸에 의한 동아시아/한반도 지역의 변동성을 분석하였다.

미래 기후 변화에 따른 대기 환경의 변화의 진단과 예측을 위한 방대한 자료가 본 연구를 통해 생산되고 분석 되었다. 생산된 자료는 국제사회 기 후변화 대응 압력에 대한 과학적 근거를 마련하는 자료로 활용될 수 있게 되었다. 본 과제를 통해 우리나라도 해외의 유수한 연구기관 및 대학에 근접한 수준의 연구를 수행하게 되었고, 현재 이를 통한 응용성과를 내고 있다고 평가한다.

( 출처: 요약문 21p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 국립환경과학원 연구용역사업 최종보고서 ... 5
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 11
• 요약문 ... 21
• 제1장 과업수행 방향과 진행현황 ... 23
• 제1절 기술 개발의 필요성 ... 23
• 가. 기술 개발의 필요성 ... 23
• 나. 전 지구 기후-화학 연동 모델개요 ... 27
• 제2절 과업수행 진행 ... 29
• 2.1. IGAC 2012의 참여성과 ... 31
• 2.1.1. 대기화학모델(GEOS-Chem)의 이차 유기 에어로졸 모의 방법 개선 ... 31
• 2.1.2. 대기화학모델(GEOS-Chem)을 이용한 산불 에어로졸 복사 강제력 산출 ... 35
• 제3절 진행 현황 요약 ... 38
• 3.1. 전 지구 대기 화학 모델을 활용한 지구시스템의 자연적 변화 및 인위 적인 변화가 대기오염 인자들에 미치는 영향 파악 (서울대학교, 박록진) ... 38
• 3.1.1. 성취 현황 요약 ... 38
• 3.2. 기후변화 안정화 시나리오 도출을 위한 기반 구축 (한양대 예상욱/전북대 문병권) ... 39
• 3.2.1. 성취 현황 요약 ... 39
• 제4절 세부수행계획상 목표달성과 계획 ... 40
• 제2장 세부과업 상세 진행내용 ... 42
• 제1절 전 지구 대기 화학 모델을 활용한 지구시스템의 자연적 변화 및 인위 적인 변화가 대기오염 인자들에 미치는 영향 파악 ... 42
• 1.1. RCP 기반 시나리오의 대기화학 모델 입력 자료로의 활용을 위한 인터페이스 구축 ... 42
• 1.1.1. Convective transport 및 horizontal transport 계산을 위한 모듈 개발 ... 42
• 1.1.2. 대기화학 모델 적용을 통한 검증 ... 43
• 1.1.2.1. 개발된 모듈을 GEOS-Chem에 장착하고 이를 이용하여 과거기간 동안의 CESM/ GEOS-Chem 모의 수행 후 관측 결과 및 기존 GEOS-Chem 모의 결과와의 비교 분석 ... 44
• 1.1.2.2. 과거 CESM/GEOS-Chem 모델 수행 결과를 동아시아 비행기 관측 캠페인과 비교 분석함으로써 모델 성능 파악 ... 52
• 1.1.2.3. 과거 CESM/GEOS-Chem과 UM/GEOS-Chem 모델 수행 결과의 비교분석 ... 69
• 1.1.2.4. 통계분석을 통한 CESM/GEOS-Chem 모델 수행 결과 검증 ... 80
• 1.2. IPCC 안정화 시나리오(RCP)에 따른 GEOS-Chem 모델 수행 ... 85
• 1.2.1. RCP 8.5 시나리오에 따른 미래 대기환경 전망 도출 ... 85
• 1.2.1.1. IPCC SRES 기후변화 시나리오에 따른 동아시아 오존 예측 자료 분석 ... 86
• 1.2.1.2. IPCC SRES 기후변화 시나리오에 따른 동아시아 에어로졸 예측 자료 분석 ... 105
• 제2절 기후변화 안정화 시나리오 도출을 위해 대기오염 변화와 기후변화와의 상관성 분석 ... 117
• 2.1. 대기화학 모델 결과를 처방한 기후모형 모델링 수행 및 결과 분석 ... 117
• 2.1.1. GEOS-Chem에서 모의된 황산염 에어로졸 변동성 분석 ... 118
• 2.1.2. 에어로졸에 의한 동아시아/한반도 지역 여름철 몬순 변동특성 분석 ... 127
• 2.1.3. 에어로졸에 농도 변화와 대규모 순환과의 상관성 분석 ... 138
• 2.1.4. 에어로졸에 농도 변화에 따른 동아시아 몬순의 강도 변화 ... 143
• 2.2. 대기 강제력 변화에 따른 기후 변동성 변화가 대기오염에 끼치는 영향 분석 ... 154
• 2.2.1. 기후모형(CAM3)이 모의한 몬순 순환 ... 155
• 2.2.2. 동아시아에서 대기화학물질의 계절 변화 ... 157
• 2.2.3. 한반도의 오존과 기상 변수 ... 169
• 2.2.4. 몬순 지수와 오존 ... 176
• 2.2.5. 엘니뇨 지수와 오존 ... 181
• 제3절 결과 및 토의 ... 184
• 참고문헌 ... 187
• 끝페이지 ... 190