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자료명/저자사항
대기질 예보 개선을 위한 국제 협력 체계 구축 [전자자료] = A study on building international collaboration for improvement of the national air quality forecasting : 최종보고서 / 국립환경과학원 인기도
발행사항
인천 : 국립환경과학원, 2015
청구기호
전자형태로만 열람가능함
자료실
전자자료
내용구분
연구자료
형태사항
1 온라인 자료 : PDF
출처
외부기관 원문
총서사항
NIER-SP ; 2015-062
면수
145
제어번호
MONO1201810537
주기사항
연구기관: 인하대학교
연구책임자: 조석연
원문

목차보기더보기

표제지

목차

요약문 4

1. 서론 16

2. 연구내용 및 방법 20

2.1. 과업의 범위 20

2.1.1. Globemission 사업과 협력체계 구축을 통한 배출량 산정 20

2.1.2. MACC 대기질 예보를 활용한 초기장 생성 모듈 개발 20

2.1.3. 실시간 대기질 예보시스템의 구축과 시험운영 20

2.2. 연구추진체계 21

2.3. 연구내용 22

2.4. 연구방법 23

2.4.1. 국제협력을 통한 인공위성 자료 사용 방법 23

2.4.2. 국제협력을 통한 인공위성 자료로부터 대기오염물질 배출량 생성 방법 28

2.4.3. 대기질 예보시스템 구축과 운영 방법 31

2.4.4. 자료동화 방법 42

2.4.5. 전구 대기질 예보 자료를 이용한 자료동화 시스템 구축 47

2.4.6. 대기오염물질 측정망 자료를 이용한 자료동화 시스템 구축 50

2.4.7. 대기질 예보 정확도 평가 방법 54

3. 연구결과 및 고찰 56

3.1. Globemission 프로젝트와의 협력 방안 56

3.1.1. Globemission 프로젝트 참여 타당성 검토와 로드맵 마련 56

3.1.2. Globemission 배출량 자료의 안정된 수신과 DB 구축 57

3.1.3. Globemission에 배출량 역산정 algorithm 국내 이식 59

3.1.4. Globemission의 역산정 배출량 확대 협력 63

3.2. 자료동화를 이용한 배출량 산출 64

3.2.1. Globemission 프로젝트에서 도출된 NO₂의 연간 및 계절 변화 64

3.2.2. Globemission 프로젝트에서 도출된 NO₂의 공간분포 66

3.3. 자료동화 대기질 예보 시스템 개발과 적용 67

3.3.1. MACC을 이용한 동아시아 구간에서 경계조건과 초기조건 67

3.3.2. CMAQ의 강수세척효과 개선에 따른 강수시 모사결과 개선 69

3.4. 인하 대기질 예보시스템의 성능평가 71

3.5. 초기조건과 배출량 민감도 조사를 통한 자료동화 타당성 98

3.6. 인하 대기질 예보 시스템 운영 결과 106

4. 결론 141

5. 활용방안 및 향후계획 142

참고문헌 144

〈표 1-1〉 유럽에 국가별 예보 모형의 종류와 자료동화 내역 18

〈표 2-1〉 OMI와 GOME2 기기의 사양 비교 24

〈표 2-2〉 MACC 전구 대기질 예보에 사용되는 인공위성자료 27

〈표 2-3〉 MACC 전구 대기질 예보에 사용되는 인공위성자료 29

〈표 2-4〉 인하 대기질 예보시스템 모사 구간과 격자체계 33

〈표 2-5〉 인하 대기질 예보시스템 수직 격자 체계 36

〈표 2-6〉 미국의 OTC가 추천하는 WRF의 Nudging Coefficients 40

〈표 2-7〉 MACC의 지면예보 제공 자료 48

〈표 2-8〉 MACC의 압력레벨과 모델레벨 제공 입자상 화학종 49

〈표 2-9〉 MACC 제공 자료 종류별 세부내역 49

〈표 2-10〉 우리나라 지면과 인공위성 대기질 측정 현황 51

〈표 3-1〉 Globemission 프로젝트의 전구 배출량 종류 및 내역 58

〈표 3-2〉 자료동화 적용여부에 따른 2014년 11월 PM-10 예보정확도 분석 비교 80

〈표 3-3〉 자료동화 적용여부에 따른 2014년 11월 PM-10 예보정확도 분석 비교(황사제외) 81

〈표 3-4〉 자료동화 적용여부에 따른 2014년 11월 SO₂ 예보정확도 분석 비교 85

〈표 3-5〉 2014년 11월 NO₂, CO, O₃ 인하 대기질 예보시스템의 정확도 평가 98

〈표 3-6〉 2015년 1월부터 3월까지 도시별 황사 발생일자 및 총 발생일수 107

〈그림 2-1〉 연구추진 체계 21

〈그림 2-2〉 TEMIS에서 제공하는 NO₂ 인공위성 복원자료 25

〈그림 2-3〉 인공위성을 활용한 유럽의 대기질 예보 개념도 26

〈그림 2-4〉 산불 발생시에 CO 배출량에 따른 모사결과 비교: 좌측그림-CO 농도 실측치, 중간그림-과거 산불 배출량(GFEDv3) 적용시, 우측그림-Adjoint method로 산출한 당일 배출량 적용시 30

〈그림 2-5〉 동아시아지역에 역산정 NOx 배출량과 이의 적용에 따른 모사결과 개선 31

〈그림 2-6〉 인하 대기질 예보 시스템 얼개 32

〈그림 2-7〉 인하 대기질 예보시스템에 동아시아 모사 구간과 격자 33

〈그림 2-8〉 인하 대기질 예보시스템에 한국 모사 구간과 격자 34

〈그림 2-9〉 인하 대기질 예보시스템에 수도권 모사 구간과 격자 35

〈그림 2-10〉 본연구와 타 대기질 예보 시스템의 격자위치에 따른 높이 비교 37

〈그림 2-11〉 본연구와 타 대기질 예보 시스템의 높이에 따른 격자간격 비교 38

〈그림 2-12〉 WRF modeling system의 주요부분 구성 39

〈그림 2-13〉 실시간 및 소급 자료동화와 간헐 및 연속 자료동화 기법 44

〈그림 2-14〉 실시간 및 소급 자료동화와 간헐 및 연속 자료동화 기법 45

〈그림 2-15〉 우리나라 대기질 자동 측정소 위치 52

〈그림 3-1〉 Globemission 프로젝트에 전구배출량 산정방법 60

〈그림 3-2〉 인공위성 자료를 이용한 지역규모 배출량 산정 DECSO 알고리듬 61

〈그림 3-3〉 인공위성으로 산출한 NO₂ 배출량과 CAPSS 배출량 65

〈그림 3-4〉 인공위성으로 산출한 NO₂ 배출량의 계절 변화 66

〈그림 3-5〉 2011년도 NO₂ CAPSS 배출량과 OMI 산출 배출량 67

〈그림 3-6〉 PM10 CMAQ 기본 경계조건(좌측 그림)과 MACC로 생성한 경계조건(우측 그림) 68

〈그림 3-7〉 경계조건에 따른 서울에서 PM10과 O₃ 모사결과와 측정치간 비교 68

〈그림 3-8〉 MACC 자료로부터 생성된 SO₂ ppb 농도(좌측: 2014.9.27 15시(GMT), 우측: 2014.9.27 21시(GMT)) 69

〈그림 3-9〉 MACC 자료로부터 생성된 HCHO ppb 농도(좌측: 2014.10.26 15시(GMT), 우측: 2014.10.26 21시(GMT)) 69

〈그림 3-10〉 11월 초 강수사례시 강원도에서 CMAQ 수정에 따른 개선 효과 70

〈그림 3-11〉 11월 말 강수사례시 강릉에서 CMAQ 수정에 따른 개선 효과 71

〈그림 3-12〉 경기도에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 72

〈그림 3-13〉 2014년 11월 13일 소규모 황사 발생시 경기도에서 시간별 PM10 농도의 측정치와 모사치 비교 73

〈그림 3-14〉 서울에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 74

〈그림 3-15〉 인천에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 75

〈그림 3-16〉 충청북도에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 76

〈그림 3-17〉 강원도에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 77

〈그림 3-18〉 광주에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 78

〈그림 3-19〉 부산에서 PM10 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 79

〈그림 3-20〉 부산에서 곱하기 방법으로 PM10 모사치 교정 전후와 측정치 비교 80

〈그림 3-21〉 서울에서 SO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 82

〈그림 3-22〉 경기도에서 SO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 82

〈그림 3-23〉 부산에서 SO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 83

〈그림 3-24〉 강원도에서 SO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 84

〈그림 3-25〉 서울에서 CO 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 86

〈그림 3-26〉 경기도에서 CO 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 86

〈그림 3-27〉 부산에서 CO 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 87

〈그림 3-28〉 강원에서 CO 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 87

〈그림 3-29〉 경기도에서 곱하기 방법으로 CO 모사치 교정 전후와 측정치 비교 88

〈그림 3-30〉 강원도에서 곱하기 방법으로 CO 모사치 교정 전후와 측정치 비교 89

〈그림 3-31〉 서울에서 O₃ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 90

〈그림 3-32〉 경기도에서 O₃ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 91

〈그림 3-33〉 부산에서 O₃ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 92

〈그림 3-34〉 강원도에서 O₃ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 93

〈그림 3-35〉 서울에서 NO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 94

〈그림 3-36〉 경기도에서 NO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 94

〈그림 3-37〉 부산에서 NO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 95

〈그림 3-38〉 강원도에서 NO₂ 관측치와 자료동화 적용여부에 따른 모사치 비교 95

〈그림 3-39〉 서울에서 곱하기 방법으로 NO₂ 모사치 교정 전후와 측정치 비교 96

〈그림 3-40〉 강원도에서 곱하기 방법으로 NO₂ 모사치 교정 전후와 측정치 비교 97

〈그림 3-41〉 자료동화를 하지 않을 경우 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 PM10과 SO₂ 농도 99

〈그림 3-42〉 자료동화를 하지 않을 경우 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 CO와 O₃ 농도 99

〈그림 3-43〉 자료동화를 하지 않을 경우 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 HCHO와 NO₂ 농도 100

〈그림 3-44〉 자료동화를 하는 경우에 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 PM10과 SO₂ 농도 100

〈그림 3-45〉 자료동화를 하는 경우에 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 CO와 O₃ 농도 101

〈그림 3-46〉 자료동화를 하는 경우에 중국배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 HCHO와 NO₂ 농도 101

〈그림 3-47〉 자료동화를 하는 경우에 한국과 중국 초기조건 50% 삭감 전후에 서울에서 PM10과 SO₂ 농도 102

〈그림 3-48〉 자료동화를 하는 경우에 한국과 중국 초기조건 50% 삭감 전후에 서울에서 CO와 O₃ 농도 103

〈그림 3-49〉 자료동화를 하는 경우에 한국과 중국 초기조건 50% 삭감 전후에 서울에서 HCHO와 NO₂ 농도 104

〈그림 3-50〉 자료동화를 하는 경우에 한국 배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 PM10과 SO₂ 농도 105

〈그림 3-51〉 자료동화를 하는 경우에 한국 배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 CO과 O₃ 농도 105

〈그림 3-52〉 자료동화를 하는 경우에 한국 배출량 50% 삭감 전후에 서울에서 HCHO과 NO₂ 농도 106

〈그림 3-53〉 2015년 1월부터 3월까지 서울에서 PM10 관측치와 예보치 비교 108

〈그림 3-54〉 2015년 1월부터 3월까지 경기도에서 PM10 관측치와 예보치 비교 109

〈그림 3-55〉 2015년 1월부터 3월까지 충청북도에서 PM10 관측치와 예보치 비교 110

〈그림 3-56〉 2015년 1월부터 3월까지 강원도에서 PM10 관측치와 예보치 비교 111

〈그림 3-57〉 2015년 1월부터 3월까지 광주에서 PM10 관측치와 예보치 비교 112

〈그림 3-58〉 2015년 1월부터 3월까지 부산에서 PM10 관측치와 예보치 비교 113

〈그림 3-59〉 2015년 1월 12일부터 14일까지 매 오전 6시에 지면 바람장과 농도장 115

〈그림 3-60〉 2015년 1월 15일부터 17일까지 매 오전 6시에 지면 바람장과 농도장 116

〈그림 3-61〉 2015년 2월 9일부터 10일까지 매 오전 6시에 지면 바람장과 농도장 118

〈그림 3-62〉 2015년 2월 10일부터 11일까지 매 오전 6시에 지면 바람장과 농도장 119

〈그림 3-63〉 2015년 3월 15일 18시부터 16일 24시까지 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 121

〈그림 3-64〉 2015년 3월 15일 18시부터 16일 24시까지 6시간 간격 강수량 123

〈그림 3-65〉 2015년 3월 15일 18시부터 16일 24시까지 지면에서 6시간 간격 바람장 125

〈그림 3-66〉 2015년 3월 16일 약 910mb 높이에서 6시간 간격 바람장 126

〈그림 3-67〉 2015년 3월 17일 6시부터 18일 12시까지 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 128

〈그림 3-68〉 2015년 3월 17일 18시부터 18일 12시까지 6시간 간격 강수량 129

〈그림 3-69〉 2015년 3월 18일 18시부터 19일 24시까지 6시간 간격 강수량 131

〈그림 3-70〉 2015년 3월 18일 18시부터 19일 24시까지 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 132

〈그림 3-71〉 2015년 3월 20일 18시부터 21일 24시까지 지면에서 6시간 간격 바람장 133

〈그림 3-72〉 2015년 3월 20일 18시부터 21일 24시까지 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 134

〈그림 3-73〉 2015년 3월 21일 18시부터 22일 24시까지 지면에서 6시간 간격 바람장 136

〈그림 3-74〉 2015년 3월 21일 18시부터 22일 24시까지 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 137

〈그림 3-75〉 2015년 3월 20일 18시부터 21일 24시까지 한국 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 138

〈그림 3-76〉 2015년 3월 20일 18시부터 21일 24시까지 수도권 지면에서 6시간 간격 PM10 농도 140

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