The Changes of UV-B Radiation at the Surface due to Stratospheric Aerosols

성층권 에어로졸에 의한 지표면 UV-B 복사량 변동

A radiative transfer model with two-stream/delta-Eddington approximation has been developed to calculate the vertical distributions of atmospheric heating rates and radiative fluxes. The performance of the model has been evaluated by comparison with the results of ICRCCM (Intercomparison of radiative codes in climate models). It has been demonstrated that the presented model has a capability to calculate the solar radiation not only accurately but also economically. The characteristics of ultraviolet-B radiation (UV-B; 280-320nm) are examined by comparison of relation between the flux at the top of atmosphere and that at the surface. The relation of UV-B is quadratic due to the strong ozone absorption in this band. Also, the dependence of the UV-B radiation on the stratospheric ozone depletion and stratospheric aerosol haze due to volcanic eruption on the stratospheric ozone depletion and stratospheric aerosol haze due to volcanic eruption has been tested with various solar zenith angles. The surface UV-B increases as the solar zenith angle increases. The existence of stratospheric aerosols causes an increase in the planetary albedo due to the aerosols' backscattering. The planetary albedo with aerosol's effect has been increases as the solar zenith angle is not sensitive. It may be caused by the fact that the aerosols' scattering effect becomes saturated with the relatively long path length in a large solar zenith angle. Finally, the regional impact of stratospheric aerosols due to volcanic eruption on the intensity of UV-B radiation at the surface has been estimated. A direct effect is that the flux is diminished at the low latitudes, while it is enhanced in the high latitudes by the aerosols' photon trap or twilight effect. In the high latitudes, both aerosols' scattering and ozone absorption have strong and opposite impacts to the surface UV-B radiation is located at the mid-latitudes during spring season in both hemispheres.

대기 가열율과 복사속의 연직 분포를 계산하기 위하여 two-stream/delta-Eddington 근사법을 이용한 복사전달모형이 개발되었다. 이 모형의 결과를 ICRCCM의 결과와 비교하므로써 모형의 완성도를 평가하였다. 이 모형은 정확성 뿐 아니라 경제적인 면에서도 태양복사를 계산하는데 적합한 것으로 증명되었다. 대기 꼭대기에서의 복사속과 지표에서의 복사속 간의 관계를 비교하므로써 자외선 B 영역(UV-B; 280-320nm)의 특징들이 검토되었다. 이 영역에서는 강한 오존 흡수가 있어 UV-B의 관계가 2차 함수로 나타난다. 또한, 성층권 오존 감소와 화산 폭발로 기인한 성층권 에어로졸 안개가 UV-B 복사에 미치는 영향을 다양한 태양의 천정각에서 조사했다. 태양의 천정각이 증가함에 따라 지표 UV-B도 증가하였다. 성층권 에어로졸은 후방 산란을 통해 행성 반사도를 증가시켰다. 행성 반사도는 에어로졸 효과로 인해 태양의 천정각이 증가함에 따라 증가한다. 그러나, 행성 반사도의 변화가 태양의 천정각 변화에 따라 민감하게 나타나지는 않는다. 이것은 태양의 천정각이 클 때 에어로졸의 산란 효과가 상대적으로 긴 복사 경로에서 포화되었기 때문일 것이다. 끝으로, 화산 폭발에서 비롯된 성층권 에어로졸이 지표 UV-B 복사 강도에 미치는 지역적 영향이 추정되었다. 고위도에서는 에어로졸의 광자 포획(photon trap)이나 일몰 효과로 복사 강도가 증가하는 반면 저위도에서는 감소한다. 고위도에서 에어로졸의 산란과 오존 흡수는 지표 UV-B 복사의 최대 증가는 봄 기간 중에 양 반구 모두 중위도에서 나타난다.