초록 ▼

최근 수십 년 동안의 관측기록을 살펴보면 남반구와 북반구 모두에서 온난화가 진행되고 있으며 특히 육지에서 더 빠른 속도로 온난화가 진행되고 있다.
지구온난화와 더불어 변화되는 대기질에 대한 연구가 국외에서 활발히 진행 중인 반면 국내의 경우 기후변화(지구온난화)로 인한 농작물, 산림, 수자원 등 다양한 분야에 대한 영향 및 적응에 대한 연구가 수행된 바 있으나, 대기질 분야에 대한 연구는 그 사례를 찾아보기 어렵다. 본 연구에서는 지금까지 이루어지지 않았던 지구온난화가 국내 대기질에 미치는 영향을 살펴보았다.
적용 시나리

최근 수십 년 동안의 관측기록을 살펴보면 남반구와 북반구 모두에서 온난화가 진행되고 있으며 특히 육지에서 더 빠른 속도로 온난화가 진행되고 있다.
지구온난화와 더불어 변화되는 대기질에 대한 연구가 국외에서 활발히 진행 중인 반면 국내의 경우 기후변화(지구온난화)로 인한 농작물, 산림, 수자원 등 다양한 분야에 대한 영향 및 적응에 대한 연구가 수행된 바 있으나, 대기질 분야에 대한 연구는 그 사례를 찾아보기 어렵다. 본 연구에서는 지금까지 이루어지지 않았던 지구온난화가 국내 대기질에 미치는 영향을 살펴보았다.
적용 시나리오는 IPCC SRES A1B이며, 지구온난화로 인한 대기질 변화를 살펴보기 위하여 현재와 미래의 대기질 예측 시 국내의 인위적, 자연적 배출량은 현재로 고정시켰다. 그 결과 현재 수준으로 대기오염물질 배출량을 유지하더라도 지구온난화로 인한 미래의 대기질이 악화될 수 있음을 알 수 있었다. 이는 미래의 기후변화에 대비하여 국가 또는 지자체에서 오염물질 배출 규제를 강화하거나, 국가환경기준 및 지역환경기준을 강화하는 등 지속가능한 대기관리 대책 마련 및 기후변화로 인한 대기질 분야의 취약성 평가가 필요함을 시사한다.

주요 연구결과를 다음과 같이 요약할 수 있다.

□ 기후변화 예측을 위한 Down-scaling 구축 및 검증
1. Down-scaling : ECHAM5(2^oX2.5^o) - RCM(50km) - WRF(12km)
2. 평년과 미래 년도 선정 : 1995년(평년), 2055년(미래)
3. 시스템 검증 : 기상 및 오염물질 농도의 모델치와 관측치 비교
- RCM(50km)와 WRF(12km) 영역에 대한 기상장의 신뢰성 확보
- CO, SO₂, NO₂, O₃ 농도 결과의 관측치 비교를 통한 결과 검증
□ 1995년과 2055년의 기후 비교(IPCC SRES A1B에 대한 기후변화 예측)
1. 1995년 대비 2055년의 일평균 기온이 한반도 부근 약 2℃ 상승 및 강수량 증가
2. 1995년 대비 2055년에 남한지역에서의 남서흐름의 바람 강화, 한반도 상공 북태평양 고기압 강화
3. 기온 : 권역별 평균 2.48℃ 상승, 영남권에서 2.71℃로 최고폭 상승
4. 혼합고 : 영남권에서 가장 큰 폭으로 감소(-60.6m)
강원권이 가장 소폭 감소(-18.7m)

□ 1995년과 2055년의 권역별 대기질 평가
1. 적용 모델 : U.S. EPA Models-3/CMAQ
2. 1995년 대비 2055년 여름철 대기질 악화
- CO 2.9%, NO_X 2.8%, O₃ 4.8% 증가
3. 인체에 미치는 영향이 큰 8시간 평균 O₃ 농도 분석
- 일최고 8시간 평균 O₃ 농도는 영남권에서 4.6ppb로 가장 큰 증가폭, 남한지역 평균 3.6ppb 증가
- 여름 기간 동안의 8시간 평균 O₃ 농도의 환경기준치 초과 빈도 증가 분석 결과 영남권에서 13.10일, 충청권 9.14일, 강원권 8.39일, 수도권 7.82일, 호남권에서 3.08일 증가의 순으로 예측
4. 일최고 기온과 일최고 8시간 평균 O₃ 농도의 상관관계 분석결과
- 수도권의 경우 일최고 기온이 1℃ 상승하면 일최고 8시간 평균 O₃ 농도가 5.79ppb 증가 추세 : 수도권이 기온상승에 가장 민감하게 반응
- 남한지역의 경우 일최고 기온이 1℃ 상승하면 일최고 8시간 평균 O₃ 농도가 4.20ppb 증가 추세

□ 현재와 동일한 인간 활동이 지속될 경우 2055년 대기질이 악화됨에 따른 대기관리 정책 대안 필요
1. 지속가능한 대기질 관리를 위한 대기 정책 마련 필요
- 배출량 저감 대책 강구
- 환경기준치 강화 검토
2. 기후변화에 대비한 대기질 분야의 취약성 평가 필요
- 권역별 기후 및 대기질 변화 결과를 토대로 취약성 평가
- 권역별 분석 결과에 따른 적응 대책 마련 필요

(출처 : 국문 요약 5p)

Abstract ▼

According to observational data from recent decades, both the northern and southern hemispheres have been subject to warming; with the northern hemisphere suffering disproportionate warming due to its larger landmass.
Research on global warming and its effect on air quality has been proceeding vi

According to observational data from recent decades, both the northern and southern hemispheres have been subject to warming; with the northern hemisphere suffering disproportionate warming due to its larger landmass.
Research on global warming and its effect on air quality has been proceeding vigorously in other countries. In Korea, on the other hand, while there have been some researches on the impact of climate change(i.e. global warming) on agriculture, forestry, and water resources, etc., research on global warming and its relationship to air quality has been limited. Accordingly, this study was devised to address gaps in the research literature by analyzing the impact of global warming on domestic air quality based on regional scale.
IPCC SRES A1B was the scenario used to obtain future meteorological modeling results. Anthropogenic and natural emissions were fixed at the current value when forecasting current and future air quality to assess changes therein due to global warming. As a result, it was found that even if emissions are maintained at current levels, air quality is certain to decline due to global warming. Accordingly, in anticipation of future climate change, the nation as well as regional autonomous bodies will need to prepare sustainable air quality management policies, including strengthening regulations on emissions of pollutants, and strengthening environmental criteria at the national and regional level, while addressing vulnerability in air quality due to climate change.

The main details of this study can be summarized as follows:

□ Construction and verification of down‐scaling for climate change forecasting
1. Down‐scaling : ECHAM5(2^oX2.5^o) ‐ RCM(50km) ‐ WRF(12km)
2. Designation of a base year and future year : 1995(base year), 2055(future year)
3. System verification : comparison of model and observational values for meteorology and pollutant concentrations
‐ Securing of reliability in meteorology data sets in the RCM(50km) and WRF(12km) domains
‐ Results obtained through comparison with observed values for CO, SO₂, NO₂, and O₃ were verified.

□ Comparison of the climate in 1995 and 2055(forecast of climate change used IPCC SRES A1B)
1. In 2055, mean temperature in South Korea will increase by approximately 2℃ compared to 1995, while accumulated precipitation will increase.
2. In 2055, the southwest wind flow will strengthen, along with the north pacific anticyclone of the upper air of the Korean peninsula will strengthen.
3. Temperatures will rise an average 2.48℃ in each area, with the Youngnam area(i.e. Gyeongsang Nam and Buk Do, Busan, and Daegu) experiencing the largest increase at 2.71℃.
4. Mixing height : This will be most marked in the Youngnam area(‐60.6m) and The Kangwon area will have the most limited changes(‐18.7m).

□ Assessment of air quality for each area between 1995 and 2055
1. Used air quality model : CMAQ(12km)
2. Air quality will worsen in 2055 compared to 1995
‐ CO 2.9%, NO_X 2.8%, O₃ 4.8% will increase.
3. 8‐hour O₃ concentration, the largest factor for human health, was analysed.
‐ The Youngnam area, with the highest O₃ concentrations, will experience the most significant increases to 4.6ppb, while the 8‐hour O₃ concentration in South Korea will be 3.6ppb.
‐ The number of days where 8‐hour O₃ levels exceed environmental standards in the summer will increase to 13.10 days in the Youngnam area, 9.14 days in the Chungcheong area, 8.39 days in the Kangwon area, 7.82 days in the Seoul/Gyeonggi area, and 3.08 days in the Honam area.
4. The maximum mean temperature and the maximum 8‐hour O₃ concentration have a mutually reinforcing relationship.
‐ In the Seoul/Gyeonggi area, if the temperature increases by 1℃, the 8‐hour O₃ concentration will increase to 5.79ppb, and the Seoul/Gyeonggi area will be the most sensitive to climate change.
‐ In South Korea, if maximum mean temperature increases by 1℃, the maximum 8‐hour O₃ concentration will increase to 4.20ppb.

□ In conclusion, if human activities continue as they are, air quality will definitely worsen by 2055
1. Accordingly, policies should be prepared that enable sustainable management of air quality.
‐ Emissions reduction policies are urgently needed.
‐ Strengthening of environmental standards should be considered and reviewed.
2. Assessment of vulnerabilities with respect to air quality as related to climate change should be implemented.
‐ Assessment of vulnerabilities based on the results of climate and air quality change for each region should be pursued.
‐ Adaptation policies should be devised upon analysis of each region.

(출처 : Abstract 105p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 서 언 ... 3
• 국문 요약 ... 5
• 목차 ... 8
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 11
• 제1장․서 론 ... 15
• 1. 연구 배경 및 필요성 ... 15
• 2. 연구 목표 ... 18
• 제2장․기후변화 전망 ... 20
• 1. 다중 규모(Multi-scale) 시스템 구성 ... 20
• 가. ECHAM5 ... 20
• 나. NCEP/RSM(National Centers for Environmental Prediction/Regional Spectral Model) ... 21
• 다. WRF(Weather Research and Forecasting) ... 22
• 2. 수치 모의 설계 ... 23
• 가. Down-scaling 방법 ... 23
• 나. 경계조건 ... 24
• 다. 수치 모의 기간 ... 25
• 3. 다중 규모 시스템 적용 결과 검증 ... 26
• 가. NCEP/RSM 모형의 동아시아 기후 모의 결과 검증 ... 26
• 나. WRF 모형의 한반도 상세기후 모의 결과 및 검증 ... 29
• 4. 기후변화에 따른 기상장의 변화 ... 30
• 가. NCEP/RSM 모형을 이용한 동아시아 지역기후 변화 평가 ... 30
• 나. WRF 모형을 이용한 한반도 상세기후 변화 평가 ... 38
• 다. 기상장 생성 결론 ... 57
• 제3장․지구온난화에 따른 대기질 평가 ... 59
• 1. 대기질 모델링 설계 ... 59
• 가. 기상자료 ... 60
• 나. 배출량 자료 ... 60
• 다. GEOS-Chem 경계조건 ... 61
• 라. 화학메커니즘 ... 61
• 2. 대기질 모델 결과 검증 ... 62
• 3. 지구온난화에 따른 대기질 영향 평가 및 분석 ... 65
• 가. 기본 대기오염물질 농도 평가 ... 65
• 나. O3 농도 평가 ... 75
• 제4장․정책적 제언 및 활용 방안 ... 83
• 제5장․결론 및 요약 ... 85
• 참고 문헌 ... 87
• 부록 1. Output variables in the control file of RA2 data ... 93
• 부록 2. Output variables in the control file of the ECHAM5 model ... 94
• 부록 3. Output variables in the control file of the NCEP/RSM model ... 96
• 부록 4. Input variables from the NCEP/RSM output for the WRF model simulation ... 98
• 부록 5. Output variables in the control file of the WRF model ... 99
• 부록 6. GEOS-Chem에서 모의하는 화학종 ... 102
• Abstract ... 105
• 끝페이지 ... 107