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보고서 상세정보

황사 입체관측실험 수행 및 특성 분석 연구
A multi-level measurement experiment and characteristic analyses of the Asian dust

  • 주관연구기관

    기상연구소
    Meteorological Research Institute

  • 연구책임자

    김성진

  • 참여연구자

    전영신   박관영   박정규   최병성   서태건   구태영   김길엽   신극진   이영호   박종경   류제규   ...  

  • 보고서유형

    최종보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2009-10

  • 주관부처

    기상청

  • 사업 관리 기관

    국립기상연구소

  • 등록번호

    TRKO201000012265

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    ...


    본 연구에서는 2008년 1월부터 2009년 9월까지 기후변화감시센터에서 PM10 질량농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$ 이상이 1시간 이상 지속된 사례일에 대하여 황사판별시스팀(이영곤과 조천호, 200...

    본 연구에서는 2008년 1월부터 2009년 9월까지 기후변화감시센터에서 PM10 질량농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$ 이상이 1시간 이상 지속된 사례일에 대하여 황사판별시스팀(이영곤과 조천호, 2008)을 통해 그 원인을 구분하였다. 원인에 따라 구분된 유형별로 기후변화감시센터에서 생산하는 관측 자료를 활용하여 공통점 및 차이점을 찾고자 하였다. 주요 특성은 다음과 같다.
    (1) 황사 유형
    PM10에 대한 PM2.5와 PM1.0의 비율이 낮아져, 각각 40%와 30% 이하까지 감소하였다. APS 부피농도에서 1.7~6 ${\mu}m$ 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, SMPS 수농도에서 PM10 최대농도시간 이후에 입자 생성 현상이 종종 확인되었다.
    (2) 해무 유형
    PM10에 대한 PM2.5와 PM1.0 비율이 높아져, 각각 80%와 70% 이상까지 증가하였다. APS 부피농토에서 1 ${\mu}m$ 이하의 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, 특히 0.6~0.8 영역에서 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상 증가하였다. 이러한 부피농도의 증가는 SMPS 에서도 관측이 되어, 0.2~0.5 ${\mu}m$ 사이에서 20 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 농도가 증가하였다. 또한 APS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 488개로, 황사 사례의 73개에 비해 월등히 높았다.
    (3) 오염물질+해무 유형
    PM10에 대한 PM2.5의 비율은 80% 이상, PM1.0의 비율은 70% 이상으로 해무 사례와 유사한 값을 보이나, 그 지속 시간은 해무 사례에 비해 훨씬 짧다. APS 부피농도에서 해무와 마찬가지로 0.5 ${\mu}m$부터 부피농도가 급격히 증가하였으며 높은 농도가 지속되는 구간이 해무 유형보다 넓었다. 즉, APS 부피농도에서 0.5~2 ${\mu}m$ 이하의 영역에서 농도가 100 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상으로 급증하였으며, 특히 0.6~1.2 영역에서 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상 증가하였다. 또한 APS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 560개로, 다른 유형들 중에 가장 높았다.
    (4) 오염물질+황사 유형
    PM10에 대한 PM2.5의 비율은 약 70% 정도로, 황사시기에 40%와는 상대적이다. APS 부피농도에서 다른 유형들에 비해 최고 부피 농도가 가장 낮아 200 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 을 넘는 구간이 없었으며, 2~3.5 ${\mu}m$ 사이에서 100 이상의 농도를 보였다. 또한 APS 부피농도에서 두 개의 피크 구간이 발견되었다. SMPS의 관측결과, 부피농도에서 0.19~0.4 ${\mu}m$ 사이에서 20 ${\mu}m^3\;cm^{-3}$ 이상의 값을 보였고, 수농도에서 입자 생성 현상이 관측되었다. 또한 SMPS로 관측된 수농도(dN)의 평균이 4368개로, 다른 유형들 중에 가장 높았다.


  • 목차(Contents) 

    1. 제 1 장 서론 ...12
    2. 제 2 장 관측 ...14
    3. 제 1 절 인렛 시스템 ...14
    4. 1. 통합 인렛 시스템 ...14
    5. 제 2 절 습도 제어 ...16
    6. 제 3 절 장비 및 분석 법 ...17
    7. 1. 기류 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...17<...
    1. 제 1 장 서론 ...12
    2. 제 2 장 관측 ...14
    3. 제 1 절 인렛 시스템 ...14
    4. 1. 통합 인렛 시스템 ...14
    5. 제 2 절 습도 제어 ...16
    6. 제 3 절 장비 및 분석 법 ...17
    7. 1. 기류 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...17
    8. 2. 에어러솔 물리 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...17
    9. 3. 에어러솔 광학.연직 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...18
    10. 4. 가스 특성 분석 시 이용된 장비 및 분석법 ...21
    11. 제 3 장 결과 ...22
    12. 제 1 절 황사판별시스템을 이용한 유형 분류 ...23
    13. 제 2 절 사례별 분석 ...28
    14. 1. 황사 ...28
    15. (1) 2009년 2월 20일 ...28
    16. (2) 2008년 12월 9일 ...33
    17. (3) 2008년 5월 30일 ...37
    18. (4) 2008년 12월 2일 ...41
    19. (5) 2008년 2월 12일 ...44
    20. 2. 해무 ...49
    21. (1) 2008년 10월 17~18일 ...49
    22. (2) 2009년 4월 7, 10~11일 ...54
    23. 3. 오염물질 + 황사 ...60
    24. (1) 2009년 3월 16~17일 ...60
    25. (2) 2008년 11월 2일 ...65
    26. (3) 2008년 2월 20일 ...67
    27. 4. 오염물질 + 해무 ...70
    28. (1) 2009년 2월 8, 11~12일 ...70
    29. (2) 2008년 11월 7일 ...74
    30. 제 4 장 요약 및 향후 계획 ...79
    31. 참고문헌 ...83
    32. 그림목차
    33. Fig.2.1.1 연구동 옥상 위 인렛 시스템 ...14
    34. Fig.2.1.2 실험실 내부 인렛 시스템 ...14
    35. Fig.2.1.3 반응 가스의 인렛 시스템과 관측 장비 ...15
    36. Fig.2.2.1 확산 건조기의 모습 ...16
    37. Fig.2.2.2 가열 건조기의 모습 ...16
    38. Fig.2.3.1 $\beta$-ray PM10 농도 측정기 ...17
    39. Fie.2.3.2 Grimm Dust Monitor 107 ...17
    40. Fig.2.3.3 공기역학입자계수기(Aerodynamic Particle Sizer, APS) ...18
    41. Fig.2.3.4 전자유도기입자계수기(Scanning Mobility Particle Sizer, SMPS) ...18
    42. Fig.2.3.5 에쎌로메타(Aethalometer) ...18
    43. Fig.2.3.6 네펠로메타(Nephelometer) ...19
    44. Fig.2.3.7 파장별 일사계(Sunphotometer) ...20
    45. Fig.2.3.8 에어러솔 라이다(Micro Pulse Lidar, MPL) ...21
    46. Fig.3.l 2008년과 2009년의 PM10 질량농도(2008년-파란선, 2009년-빨간선) ...22
    47. Fig.3.2.1 HYSPLIT model ...29
    48. Fig.3.2.2 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...29
    49. Fig.3.2.3 2009년 2월 20일 00UTC 일기도(왼쪽)와 위성영상(오른쪽) ...29
    50. Fig.3.2.4 $\beta$ray PM10 질량농도 ...30
    51. Fig.3.2.5 PM10에 대한 PM2.5의 비율(녹색)과 PMl.O의 비율(파란색) ...30
    52. Fig.3.2.6 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...31
    53. Fig.3.2.7 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...32
    54. Fig.3.2.8 에어러솔 라이다 관측 결과 ...32
    55. Fig.3.2.9 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...33
    56. Fig.3.2.10 HYSPLIT model ...34
    57. Fig.3.2.11 기류의 발원지 및 경로 추적 ...34
    58. Fig.3.2.12 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...34
    59. Fig.3.2.13 $\beta$ray PM10 질량농도 ...34
    60. Fig.3.2.14 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...35
    61. Fig.3.2.15 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...36
    62. Fig.3.2.16 에어러솔 라이다 관측 결과 ...36
    63. Fig.3.2.17 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...37
    64. Fig.3.2.18 HYSPLIT model ...38
    65. Fig.3.2.19 기류의 발원지 및 경로 추적 ...38
    66. Fig.3.2.20 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...38
    67. Fig.3.2.21 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...39
    68. Fig.3.2.22 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...40
    69. Fig.3.2.23 에어러솔 라이다 관측 결과 ...40
    70. Fig.3.2.24 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...41
    71. Fig.3.2.25 HYSPLIT model ...41
    72. Fig.3.2.26 기류의 발원지 및 경로 추적 ...41
    73. Fig.3.2.27 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...42
    74. Fig.3.2.28 $\beta$ray PM10 질량농도 ...42
    75. Fig.3.2.29 PM10에 대한 PM2.5의 비율(녹색)과 PM1.0 비율(파란색) ...42
    76. Fig.3.2.30 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...43
    77. Fig.3.2.31 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...44
    78. Fig.3.2.32 에어러솔 라이다 관측 결과 ...44
    79. Fig.3.2.33 HYSPLIT model ...45
    80. Fig.3.2.34 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...45
    81. Fig.3.2.35 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...46
    82. Fig.3.2.36 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...47
    83. Fig.3.2.37 에어러솔 라이다 관측 결과 ...47
    84. Fig.3.2.38 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...48
    85. Fig.3.2.39 HYSPLIT model ...50
    86. Fig.3.2.40 기류의 발원지 및 경로 추적(2008년 10월 16일 12시) ...50
    87. Fig.3.2.41 기류의 발원지 및 경로 추적(2008년 10월 18일 12시) ...50
    88. Fig.3.2.42 $\beta$ray PM10 질량농도(아래)과 PM10에 대한 PM2.5의 비율(노랑색)과 PM1.0의 비율(파란색) ...51
    89. Fig.3.2.43 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...51
    90. Fig.3.2.44 파장별일사계의 관측결과 ...52
    91. Fig.3.2.45 파장별일사계의 관측결과(황사) ...52
    92. Fig.3.2.46 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...53
    93. Fig.3.2.47 에어러솔 라이다 관측 결과 ...53
    94. Fig.3.2.48 운량 및 날씨 ...54
    95. Fig.3.2.49 2009년 4월 7일, 9일, 10일, 11일 00UTC 지상 일기도 ...54
    96. Fig.3.2.50 HYSPLIT model ...55
    97. Fig.3.2.51 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...55
    98. Fig.3.2.52 $\beta$ray PM10 질량농도 ...55
    99. Fig.3.2.53 PM10에 대한 PM2.5의 비율(파란색)과 PM1.0의 비율(붉은색) ...56
    100. Fig.3.2.54 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기 별 수농도와 부피농도 ...56
    101. Fig.3.2.55 파장별일사계의 관측결과 ...57
    102. Fig.3.2.56 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...57
    103. Fig.3.2.57 에어러솔 라이다 관측 결과 ...58
    104. Fig.3.2.58 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...59
    105. Fig.3.2.59 운량 및 날씨 ...60
    106. Fig.3.2.60 2009년 3월 17일 00UTC 지상 일기도 ...60
    107. Fig.3.2.61 HYSPLIT model ...61
    108. Fig.3.2.62 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...61
    109. Fig.3.2.63 $\beta$ray PM10 질량농도 ...61
    110. Fig.3.2.64 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PM1.0의 비율(녹색) ...62
    111. Fig.3.2.65 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...62
    112. Fig.3.2.66 파장별일사계의 관측결과 ...63
    113. Fig.3.2.67 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...63
    114. Fig.3.2.68 에어러솔 라이다 관측 결과 ...64
    115. Fig.3.2.69 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...64
    116. Fig.3.2.70 HYSPLIT model ...65
    117. Fig.3.2.71 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...65
    118. Fig.3.2.72 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...66
    119. Fig.3.2.73 에어러솔 라이다 관측 결과 ...66
    120. Fig.3.2.74 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...67
    121. Fig.3.2.75 HYSPLIT 모델 ...67
    122. Fig.3.2.76 기류의 발원지 및 경로 추적 ...67
    123. Fig.3.2.77 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...68
    124. Fig.3.2.78 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...68
    125. Fig.3.2.79 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...69
    126. Fig.3.2.80 에어러솔 라이다 관측 결과 ...69
    127. Fig.3.2.81 운량 및 날씨 ...70
    128. Fig.3.2.82 2009년 2월 11일과 12일 00UTC 지상 일기도 ...71
    129. Fig.3.2.83 HYSPLIT model ...71
    130. Fig.3.2.84 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...71
    131. Fig.3.2.85 $\beta$ray PM10 질량농도 ...72
    132. Fig.3.2.86 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PM1.0의 비율(녹색) ...72
    133. Fig.3.2.87 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...73
    134. Fig.3.2.88 에쎌로메타에서 관측한 흡수계수 ...73
    135. Fig.3.2.89 에어러솔 라이다 관측 결과 ...74
    136. Fig.3.2.90 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...74
    137. Fig.3.2.91 운량과 날씨 ...75
    138. Fig.3.2.92 2008년 11월 7일 00UTC 일기도 ...75
    139. Fig.3.2.93 HYSPLIT model ...75
    140. Fig.3.2.94 40m(빨간점)와 10m(파란점) AWS 풍향(위)과 풍속(아래) ...75
    141. Fig.3.2.95 $\beta$ray PM10 질량농도 ...76
    142. Fig.3.2.96 PM10에 대한 PM2.5의 비율(붉은색)과 PMl.O의 비율(파란색) ...76
    143. Fig.3.2.97 APS와 SMPS에서 관측한 입자크기별 수농도와 부피농도 ...77
    144. Fig.3.2.98 (상단)네펠로메타와 에쎌로메타에서 관측한 산란계수(파란색)과 흡수계수(빨간색) (하단) 옹스트롬지수(파란색)과 단산란알베도(빨간색) ...78
    145. Fig.3.2.99 에어러솔 라이다 관측 결과 ...78
    146. Fig.3.2.100 반응가스(CO, $SO_2$, $NO_x$)의 관측 결과 ...78
    147. Fig.4.1 유형별 APS 부피농도와 수농도 ...79
    148. Fig.4.2 유형별 SMPS 부피농도와 수농도 ...80
    149. 표목차
    150. Table 3.1 PM10 농도가 120 ${\mu}g\;m^{-3}$이 1시간 이상 지속된 사례일 ...22
    151. Table 3.1.1 황사판별시스템의 황사와 비황사의 구분 기준(이영곤과 조천호(2008)) ...23
    152. Table 3.1.2 각 사례별 황사판별시스템을 이용한 원인 분류 ...23
    153. Table 3.1.3 유형별 에어러솔 특성 ...27
    154. Table 3.2.1 황사 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...28
    155. Table 3.2.2 해무 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...49
    156. Table 3.2.3 (황사+오염물질) 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...60
    157. Table 3.2.4 (해무+오염물질) 유형에 해당하는 사례일과 PM10 농도 ...70
  • 참고문헌

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