본 연구에서는 250 nm와 1100 nm 사이에 있는 10개의 파장에서의 에어로졸 광학 깊이를 이용하여 에어로졸의 크기분포를 역산하는 연구를 수행하였다. 10개의 파장은 주요 대기 가스의 흡수선과 밴드를 피한 파장을 찾아서 선택하였다. 태양의 스펙트럼을 얻기 위해서 태양 추적시스템과 분광기를 구축하고 자체적으로 장치를 검정하였다. 본 장치를 이용해서 총 광학 깊이를 구하고 가스의 흡수나 공기의 산란을 제거하여 에어로졸의 광학 깊이를 구했다. 이정점 분포를 지닌 에어로졸 크기 분포를 역산하는 알고리즘을 제안하였고, 장치를 통해서 구한 에어로졸의 광학 깊이를 이용하여 다양한 임의의 대기 조건에서 그 크기분포를 역산하고 비교하였다. 이를 통하여 본 연구에서 사용한 방법론과 장치들이 미지의 입자 크기 분포를 추출하는데 매우 유용할 것으로 판단하였다.
2002년 10월과 11월에는 가을 추수 후 소각이 대기질에 미치는 영향을 조사하고자 광주과학기술원 내에서 에어로졸과 대기 복사 집중 측정 기간을 가졌다. 12시간 또는 일평균 자료만을 제공하는 에어로졸 화학적 특성의 측정과 달리 자외선 영역의 다파장 회전차폐판 복사계 (Ultraviolet Multi-filter Rotating Shadowband Radiometer)를 이용한 에어로졸 광학 깊이(aerosol optical depth)는 1분 간격의 직달 일사량 자료로부터 에어로졸 복사적 특성을 시간에 따른 변화를 볼 수 있다는 장점을 가진다. (중략)
대기 중의 에어로졸은 지구의 복사평형에 직ㆍ간접적으로 영향을 끼친다. 직접적인 영향으로는 에어로졸이 가시광선과 자외선 영역의 에너지를 산란 또는 흡수함으로써 기후에 영향을 미치며, 간접적으로는 microphysical process에 의한 구름의 특성을 변화시키거나 불균일적인 화학반응을 통해서 복사특성을 지니는 가스들을 변화시킴으로써 기후에 영향을 미친다. 이러한 복합적 영향에 의한 인위적 에어로졸의 복사강제효과는 온실가스와는 반대의 영향을 끼치며 그 양은 -0.4~-3.0 W/$m^2$로 온실가스에 상응하는 값을 지니고 그 양과 공간적 분포로 인한 불확실성을 가지고 있다. (중략)
Using the NASA's Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications, version 2 (MERRA-2) reanalysis for aerosol optical depth (AOD) and satellite-observed carbon monoxide (CO) data, we examined the basic pattern of AOD variations over the three polar stations of Korea: Jangbogo and King Sejong stations in the Antarctica, and Dasan station in the Arctic area. AOD values at King Sejong and Dasan station show the maximum peaks in spring, which looks associated with the high amount of atmospheric CO emitted from the natural burning and the biomass burning. Jangbogo station shows the much less AOD compared to other two stations, and seems not strongly affected by the transport of airborne particles generated from mid-latitude regions. All three polar stations show the AOD increasing trend in general, indicating that the polar background air quality becomes polluted.
위성을 이용한 에어로졸 원격탐사에서 높은 공간해상도의 정보에 대한 요구가 많았음에도 그동안 단일화소가 갖는 물리적인 에어로졸 신호의 약화와 구름 등에 의한 오차 증가로 인해 산출에 어려움을 겪어왔다. 본 연구에서는 GOCI 자료를 이용하여 한-미 협력 국내 대기질 공동조사 캠페인 기간인 2016년 5, 6월에 대해 GOCI의 최대 공간 해상도인 500 m에서 고해상도 에어로졸 광학 깊이를 산출하였다. 기존의 GOCI 알고리즘은 6 km 해상도로 에어로졸 산출물을 제공해왔으며, 이번 연구에서 개발한 고해상도 산출 알고리즘은 기존 알고리즘을 기반으로 한다. 에어로졸 모형, 조견표 구성 및 역추산 과정은 동일하게 이용되었으나, 높은 해상도에서의 구름 제거 방법이 개선되었다. 그 결과, 몇 가지 사례에 대하여 6 km 산출물과 비교하였을 때 500 m 산출물의 분포 및 크기는 유사하게 나타났으나 공간 해상도가 높기 때문에 더 많은 화소에 대하여 산출되었다. 이에 따라 작은 규모의 구름 주위에서도 산출이 되었고, 에어로졸의 공간적인 변화를 세밀하게 살펴볼 수 있었다. 정확도 검증을 위하여 지상 관측 장비와 비교를 하였을 때 공간해상도가 크게 좋아졌음에도 상관 계수가 0.76, 기대 오차 내에 들어오는 비율이 51.1%로 6 km 산출물과 유사한 검증 결과를 보였다.
This study analyzed the distribution of Aerosol Robotic Network (AERONET) Version 3 Level 2.0 data, spanning over two decades, across South Korea and its six administrative regions (Seoul metropolitan area, Chungcheong, Jeolla, Gangwon, Gyeongsang, and Jeju). The research assessed long-term trends in aerosol optical depth (AOD) and mass concentration of particulate matter (i.e., PM10 and PM2.5), using data from the AERONET direct sun product and AirKorea, respectively. Additionally, eight aerosol types were identified using the scattering Ångström exponent and absorption Ångström exponent from the AERONET inversion product. The study further explored their domestic and regional distributions. Findings indicated that AERONET data were predominantly concentrated in the western regions of South Korea, including the Seoul metropolitan area, Chungcheong, and Jeolla, with a higher frequency of data in spring, thus demonstrating spatial and temporal heterogeneity. The annual average AOD exhibited a declining trend of -0.006 yr-1. Similarly, PM10 and PM2.5 mass concentrations decreased by -1.324 ㎍ m-3 yr-1 and -1.335 ㎍ m-3 yr-1, respectively. These trends in AOD and PM10 (PM2.5) demonstrated positive correlations, with correlation coefficients of 0.674 (0.753) and statistically significant low p-values of 0.00058 (0.03), respectively. The analysis also revealed that aerosols in South Korea predominantly consisted of black carbon (BC) or BC-mixed types (84.09%), with a notable presence of smaller, less absorbent aerosol types (13.11%).
A UV-MFRSR instrument was used to measure the global and diffuse irradiances in 7 narrowband channels in the UV range 299.4, 304.4, 310.9, 317.3. 324.5, 331.3 and 367.4 nm at Gwangju ($35^{circ}\;13'N\;126^{circ}\;50'E$), Korea. Spectral UV-AOD was retrieved using the Langley plot method for data collected from April 2002 to July 2004. Temporal variation of AOD at 367.4 nm ($AOD_{367nm}$) showed a maximum in June ($0.95\pm0.43$) and a minimum in February ($0.31\pm0.14$). Clear seasonal variation of $AOD_{367nm}$ was observed with average values of $0.68\pm0.29,\;0.82\pm0.41,\;0.48\pm0.22\;and\;0.42\pm0.21$ in spring, summer, fall and winter, respectively, Average Angstrom exponent for the entire monitoring period was $2.03\pm0.75$ in the UV-A ($324.5\∼367.4$ nm) range. Seasonal variation of the Angstrom exponent showed a maximum in spring and a minimum in summer. The lowest Angstrom exponent in summer might be due to hygroscopic growth of particles under conditions of high relative humidity. UV-AOD changes under different atmospheric conditions were also analyzed. Uncertainty in retrieving spectral UV-AOD was also estimated to range between $\pm0.218\;at\;304.4\;nm\;and\;\pm0.135\;at\;367.4\;nm$. Major causes of uncertainty were total column ozone retrieval and extraterrestrial irradiance retrieval at shorter and longer wavelengths, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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