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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구개발과제의 개요 15
제2장 국내외 기술개발 현황 16
제3장 연구개발수행 내용 및 결과 17
제1절 자료 및 방법 17
1. 자료 17
2. 분석방법 18
가. 에어로솔 및 구름의 광학특성 변수 산출 18
나. 지상 에어로솔 관측과 비교·검증 19
다. 에어로솔과 구름의 변동성 및 주변기상 조건 활용 20
제2절 연구 결과 21
1. 경년변화 및 연변화 21
2. 에어로솔 변동에 따른 구름의 시·공간적인 변동성 27
3. 주변 기상 상태에 따른 에어로솔-구름 상호작용 33
제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 40
제5장 연구개발결과의 활용계획 41
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 42
제7장 참고문헌 43
Appendix 46
Table 1. Percentiles of Ta (550nm) obtained at 4 regions (A1, A2, A3, A4) during 2001~2008.(이미지참조) 25
Table 2. Percentiles of Tc obtained at 4 regions (A1, A2, A3, A4) during 2001~2008.(이미지참조) 26
Fig. 1. The map of analysis domain including A1, A2, A3, and A4. 17
Fig. 2. Comparisons between Ta from MODIS and AERONET at Seoul, Gwangju, Anmyun, and Gosan.(이미지참조) 19
Fig. 3. Annual variations of box plot (1%, 5%, 25%, 50%, 75%, 95%, 99%) of Ta in the 4 regions. The dashed line denotes tile mean value and solid line indicates median.(이미지참조) 21
Fig. 4. Annual variations of box plot (1%, 5%, 25%, 50%, 75%, 95%, 99%) of CF in the 4 regions. The plot follows the same manner of Fig. 3. 22
Fig. 5. Monthly variation of box plot (1%, 5%, 25%, 50%, 75%, 95%, 99%) of Ta of each region(A1, A2, A3 and A4) during 2001~2008. The plot follows the same manner of Fig. 3.(이미지참조) 23
Fig. 6. Monthly variation of box plot (1%, 5%, 25%, 50%, 75%, 95%, 99%) of Tc of each region(A1, A2, A3 and A4) during 2001~2008. The plot follows the same manner of Fig. 3.(이미지참조) 24
Fig. 7. Monthly variation of box plot (1%, 5%, 25%, 50%, 75%, 95%, 99%) of Å of each region(A1, A2, A3 and A4) during 2001~2008. The plot follows the same manner of Fig. 3. 27
Fig. 8. Horizontal distributions of seasonal-average Ta from 2001 to 2008 for the analysis domain.(이미지참조) 28
Fig. 9. Box plots of Ta over each region (A1, A2, A3 and A4) with the different seasons. The plot follows the same manner of Fig. 3.(이미지참조) 28
Fig. 10. Temporal variations of monthly-average Ta of A1, A2, A3 and A4 from 2001 to 2008.(이미지참조) 29
Fig. 11. Box plots of Å over region (A1, A2, A3 and A4) with the different seasons. The plot follows the same manner of Fig. 3. 30
Fig. 12. Horizontal distributions of seasonal-average Tc from 2001 to 2008 for the analysis domain.(이미지참조) 31
Fig. 13. Box plots of Tc over each region (A1, A2, A3 and A4) with the different seasons. The plot follows the same manner of Fig. 3.(이미지참조) 32
Fig. 14. Temporal variations of Tc of A1, A2, A3 and A4 for each season.(이미지참조) 32
Fig. 15. Comparisons of rе with Ta on the monthly basis for the different regions in summer (upper panel) and winter (lower panel), respectively. Data for each regions is distinguished by symbol color.(이미지참조) 33
Fig. 16. Relative variability (RV) of Ta and Tc, the ratio of both RV and Δθ for each season and each region.(이미지참조) 34
Fig. 17. Scatterplot of relative variability (left) and dispersion (right) of cloud optical depth (Tc) from MODIS against static stability (Δθ) from NCEP.(이미지참조) 35
Fig. 18. Relationship between aerosol optical depth (Ta) and cloud fraction (CF) over each region (A1, A2, A3 and A4) with the different seasons on low-level (CTP〉700hPa) liquid phase (CTT〉273K) clouds.(이미지참조) 36
Fig. 19. Relationship between aerosol index (A1) and cloud fraction (CF) over each region (A1, A2, A3 and A4) with the different seasons on low-level (CTP〉700hPa) liquid phase (CTT〉273K) clouds. 37
Fig. 20. Regional (A1, A2, A3 and A4) statistics of daily mean CF as a function of Δθ and Ta on low-level (CTP〉700hPa) liquid phase (CTT〉273K) clouds(이미지참조) 38
Fig. 21. Regional (A1, A2, A3 and A4) statistics of daily mean CF as a function of Δθ and AI on low-level (CTP〉700hPa) liquid phase (CTT〉273K) clouds 39
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Ⅰ. 제목
동북아시아 지역에서 에어로솔-구름 상호작용 연구
Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성
○ 목적
지상 및 위성원격탐사 자료를 기반으로 하여 에어로솔의 구름 미세물리 특성변화에 미치는 영향을 규명하고 구름 주변 기상조건에 따른 에어로솔-구름 상호작용의 효율성 및 민감도를 연구하고자 한다. 나아가 동북아시아의 에어로솔-구름 상호작용 효과 분석을 통한 에어로솔 구름 상호작용의 지역적인 의존도를 이해하고 궁극적으로는 에어로솔 간접효과가 지역적인 기후 변화에 미치는 영향을 정량화하고자 한다.
○ 필요성
최근 에어로솔과 구름의 상호작용에 의한 지역적인 기후에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 이에 대한 구체적인 이해는 여전히 부족하다. 전 지구 기후변화협의체 보고서(IPCC, 2007)에 의하면, 인위적인 영향이 기후에 미치는 영향을 보다 정확히 예측하기 위해서는 에어로솔이 기후에 미치는 영향에 대한 불확실성을 줄여야한다. 하지만 한반도 및 동북아시아 지역의 급격한 산업화로 인하여 에어로솔 부하량이 증가하고 있고, 에어로솔 조성은 복잡해지고 다양한 반면, 동북아지역에서 에어로솔 간접효과에 대한 연구는 상대적으로 미흡한 단계이다. 또한 동북아지역에서 최근 빈번하게 발생하고 있는 황사나 중국의 산업화로 인한 인위적인 오염물질 증가로 지역적인 기후변화에 상당한 영향을 미칠 것으로 추정되고 있다. 이러한 에어로솔의 기후에 미치는 영향에 대한 중요성에도 불구하고 동북아시아지역에서는 에어로솔-기후관련 메커니즘 관측 및 분석 자체의 어려움과 에어로솔, 구름 관련 기초 자료의 부족으로 인하여 연구 성과가 부족하고, 장기적인 기후변화를 예측하는 측면에서 어려움이 있을 것으로 생각된다. 고로 동부아지역의 에어로솔 및 구름 특성 현황을 파악하고 이를 통한 상호작용 이해 측면에서 기초적인 현황 파악 및 이해가 절실히 필요하다.
Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위
○ 에어로솔 연·경년변화에 따른 구름 변동분석
- 위성자료(MODIS)를 이용하여 에어로솔(τa, Å)과 구름(τc)의 연·경년변화 분석
○ 에어로솔 변동에 따른 구름의 시·공간적인 변동 분석
- 한반도를 중심으로 중국의 산둥반도(A1), 황해상공(A2), 한반도 내륙(A3), 동해상공(A3)의 지역적인 차이와 계절적인 에어로솔-구름의 광학적인 특성 분석
○ 구름 주변 기상조건에 따른 에어로솔-구름 상호작용의 지역적인 차이 분석
- A1, A2, A3, A4를 대상으로 안정도에 따른 에어로솔-구름의 효율성 및 민감도에 주는 영향 분석
Ⅳ. 연구개발결과
τa의 연변화 경향에서 초여름에 광화학 반응으로 인한 미세 에어로솔 증가로 인해 τa가 전반적으로 높게 나타났다. 중국 산둥반도(A1)에서 한반도 내륙(A3)까지는 각각 평균 1.16, 0.88, 0.74와 중앙값 0.99, 0.71, 0.74 모두 6월에 가장 높은 값을 보였으나 동해상공(A4)은 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 또한 장마가 끝난 후인 늦여름에 갑자기 낮아지는 경향을 보이는데 이는 강수 세정효과 때문으로 추정된다. τc는 7월에 내륙(A1, A3)의 평균값이 가장 높게 나타났으며, 겨울철에 동해상공(A4)영역의 평균값이 다른 계절 및 다른 영역에 비해 큰 값을 나타냈다. A1, A2, A3, A4영역에서 옹스트롬 지수(Å)는 A3영역에서 7월, 8월 평균값이 높은 수치를 나타냈으며, 봄철에 상대적으로 낮은 경향을 보였는데, 이는 여름철 강한 일사로 인한 미세입자의 증가, 봄철 중국의 영향으로 조대입자의 증가로 판단된다.
○ 에어로솔 변동에 구름의 시·공간적인 변동 분석
τa의 증가에 따라 운량도 증가하는 경향을 보였고, 황해상공(A2) 지역에서 계절과 상관없이 τa와 운량간의 양의 상관성을 뚜렷하게 확인할 수 있었다. 한반도 주변에서 에어로솔과 구름 특성간의 뚜렷한 연관성을 확인할 수 있었는데, 에어로솔 2차 간접효과의 증거로 생각된다. 동해상공(A4)에서는 높은 τa구간에서 운량의 기울기가 완만해지는 특징을 가지며, 계절적으로는 가을철이 τa증가에 따른 운량증가의 경향성이 다른 계절에 비해 뚜렷하게 나타났다. 한편 에어로솔지수(AI)와 운량의 상관성 비교에서도 τa와 마찬가지로 양의 상관성을 나타냈다.
○ 주변 기상상태에 따른 에어로솔-구름 상호작용
안정도에 따른 에어로솔-구름 특성간의 비교에서는 통계적인 유의한 수준의 연관성은 찾기 어려웠다. 뚜렷하지는 않지만 A1, A2, A3, A4 영역 모두 τa가 높은 구간에서 운량도 증가하는 경향을 확인하였다. 특히 황해상공(A2)은 일관성 있게 다른 영역에 비해 τa가 증가함에 따라 운량도 증가하는 양의 상관성을 보였다. 반면 동해상공(A4)은 τa와 안정도에 상관없이 운량이 높은 수준으로 나타났다. 결론적으로 동북아시아 지역에서 구름의 변동성은 안정도보다 에어로솔과 더욱 연관성이 뚜렷하게 나타남을 확인하였다.
Ⅴ. 연구개발결과의 활용계획
본 연구개발결과는 에어로솔의 간접효과의 불확실성을 이해하는데 활용될 수 있으며, 지역적인 관점에서 뿐만 아니라 전구적인 규모에서도 에어로솔 간접효과 연구 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다. 향후 동북아시아지역의 에어로솔 및 구름 등에 대한 통합관측 시스템의 구축에 필요한 기반 구축 및 나아가 기후변화관련 국제협약 체결 시에 지역적인 특수성을 고려한 주체적이고 과학적인 연구결과 자료로 활용될 것이다.
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원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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