• 한국대기환경학회지
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• 제29권3호
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• pp.264-274
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• 2013

This study investigates long-term trends and characteristics of aerosol light scattering coefficient at Seoul and Baengnyeongdo in order to understand aerosol optical and radiative properties around Korea. The analysis period is limited to one year of 2011. First, the aerosol scattering coefficients (${\sigma}_{sp}$) of both sites show strong linear dependence on the $PM_{2.5}$ mass concentrations with significant correlations between both. Further, correlations and sensitivity between ${\sigma}_{sp}$ and $PM_{2.5}$ increase with relative humidity, implying both relationships are strongly dependent upon moisture amounts in the atmosphere. This study applied 3-step careful quality control procedures to the analysis of ${\sigma}_{sp}$ for the insurance of data confidence. For the relationship analysis of extinction coefficients (${\sigma}_{ext}$) to visibility and aerosol optical depth, ${\sigma}_{sp}$ observed at 3 p.m. have been used with help of aerosol absorption coefficients (${\sigma}_{ap}$) in order to remove its dependence upon relative humidity, and also those of rainy period have been excluded. As expected, ${\sigma}_{ext}$ estimated are inversely proportional to visibility observation by eye. Finally, aerosol extinction coefficients have been vertically integrated with an assumption of nearly well-mixed within an e-folding height to determine aerosol optical depth, and compared with those retrieved from sunphotometer. The results show a reasonable agreement in spite of an inherent difference of each definition. We expect these findings would help to eventually understand aerosol radiative forcing and its effect on the regional climate change around Korea.

• 한국지리정보학회지
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• 제5권2호
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• pp.1-15
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• 2002

대기중의 에어러솔은 지구복사수지에 영향을 미치는 요소이며 직 간접적인 복사강제효과로 인하여 기후변화인자로 간주되고 있다. 대기 에어러솔은 대기중 체류시간의 시 공간적 불확실성 때문에 GCM 등의 변수로 사용하기 어려운 점을 가지고 있다. 따라서 대기 에어러솔의 기후 및 대기복사에 대한 영향을 규명하기 위하여 대기 에어러솔의 물리 광학적 성질을 밝히는 것이 필요하다. 본 연구에서는 가시영역에서의 대기효과를 분석하기 위하여 대기복사전달 모델인 MODTRAN 3 (Moderate Resolution Transmittance)의 모사결과와 GMS-5 위성의 가시영역 채널을 이용하여 황사 에어로졸의 모니터링을 시도하였다. 본 연구에서는 황사사례를 중심으로 대기 에어러솔에 의한 대기효과를 정량화하기 위한 GMS-5 위성자료와 이를 시뮬레이션 하기 위한 MODTRAN 3 대기복사전달모델을 사용하였다. MODTRAN 3 시뮬레이션 결과로 위성의 채널 알베도와 에어러솔 광학 두께와의 관계를 계산하여 위성자료에서 에어러솔 광학두께에 관한 정보를 추출하였다. 후진궤적분석을 통하여 황사를 포함한 공기덩어리가 고비사막으로부터 중국을 거쳐 한반도에 도달하는 것과 이때 에어러솔 광학두께가 증가하는 현상을 지상관측자료에서 확인할 수 있었다. 또한 위성영상에서 보이는 황사영역은 황사의 이동 현상을 시간대별로 잘 나타나고 있고, 지상관측결과의 비교분석은 10% 내의 오차율을 가지는 범위 안에서 만족할 만한 결과를 보여주었다. 더욱이 같은 황사현상이 발생한 시간대에 한국, 중국과 일본에서 측정된 라이다 관측결과와 모델결과 자료는 황사 에어로졸의 특성을 잘 나타내고 있으므로 향후 대기에어로졸의 모니터링에 대한 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

• 한국대기환경학회지
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• 제20권5호
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• pp.603-613
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• 2004

Extensive forest fires occurred across the border in Russia. particularly east of Lake Baikal between the Amur and Lena rivers in May 2003. These forest fires released large amounts of particulates and gases into the atmosphere. resulting in adverse effects on regional air quality and the global radiation budget. Smoke pollution from the Russian fires near Lake Baikal was sometimes transported to Korea through Mongolia and eastern China. In this study ground based radiation (visible and UV-B) data measured during May 2003 at Seoul and Kwangju were analyzed to estimate smoke aerosol impacts on solar radiation. Surface criteria air pollutants ($PM_{10}$, CO, $O_3$) data were also obtained from National Institute of Environmental Research (NIER) during smoke aerosol event period (19 May~24 May 2003). Large Aerosol Optical Depth (AOD) 1.0~3.0 was observed during this period due to the influence of the long range transport of smoke aerosol plume from the Russian fires, resulting in short-wavelength direct aerosol radiative forcing of -90~ -200W/$m^2$. These smoke aerosol plume caused decrease in surface UV-B radiation up to 80% and increase in PM_(10) concentration up to 200${\mu}g/m^3$ exceeding the 24 hour ambient air quality standard.

• 한국지구과학회지
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• 제32권2호
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• pp.239-247
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• 2011

국제기후변화협약 및 정부의 저탄소 정책은 기본적으로 과학이 제시한 이산화탄소 증가에 대한 기후민감도에 근거해야 한다. 그러나 기후민감도의 추정치는 현재까지 연구 단위별로 차이가 커서, 이에 대한 과학적 배경, 한계, 전망을 고찰할 필요가 있다. 본 연구에서는 지금까지의 기후민감도에 대한 국내외 연구 결과를 객관적으로 종합하여 검토한다. 기후민감도를 결정하는 것은 대기와 지면의 각종 물리과정에 의한 기후피드백 작용이며, 이 중 특히 태양 단파복사량을 조절하는 구름, 해빙과 관련된 물리과정은 불확실성이 가장 커서, 부정확한 민감도 추정을 야기하는 것으로 보인다. 이 때문에, 최근 인공위성 자료를 이용하여 추정한 기후민감도는 기후모델들이 갖는 범위(대기 중 이산화탄소 2배 증가당 지구평균기온 2-5 K 증가)에 들거나, 그보다 훨씬 작은 값을 갖는다.

• 한국대기환경학회지
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• 제23권1호
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• pp.97-109
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• 2007

Vertical distribution and optical properties of atmospheric aerosols above the Korean peninsula are quite important to estimate effects of aerosol on atmospheric environment and regional radiative forcing. For the first time in Korea, vertical microphysical properties of atmospheric aerosol obtained by inversion algorithm were analyzed based on optical data of multi-wavelength Raman lidar system developed by the Advanced Environmental Monitoring Research Center (ADEMRC), Gwangju Institute Science and Technology (GIST). Data collected on 14 June 2004 at Gwangju ($35.10^{\circ}N,\;126.53^{\circ}E$) and 27 May 2005 at Anmyeon island ($36.32^{\circ}N,\;126.19^{\circ}E$) were used as raw optical data for inversion algorithm. Siberian forest fire smoke and local originated haze were observed above and within the height of PBL, respectively on 14 June 2004 according to NOAA/Hysplit backstrajectory analysis. The inversion of lidar optical data resulted in particle effective radii around $0.31{\sim}0.33{\mu}m$, single scattering albedo between $0.964{\sim}0.977$ at 532 nm in PBL and effective radii of $0.27{\mu}m$ and single scattering albedo between $0.923{\sim}0.924$ above PBL. In the case on 27 May 2005, biomass burning from east China was a main source of aerosol plume. The inversion results of the data on 27 May 2005 were found to be particle effective radii between $0.23{\sim}0.24{\mu}m$, single scattering albedo around $0.924{\sim}0.929$ at 532 nm. Additionally, the inversion values were well matched with those of Sun/sky radiometer in measurement period.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 Proceedings of ISRS 2007
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• pp.298-301
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• 2007

Vertical distribution and optical properties of atmospheric aerosols above the Korean peninsula are quite important to estimate effects of aerosol on atmospheric environment and regional radiative forcing. For the first time in Korea, vertical microphysical properties of atmospheric aerosol obtained by inversion algorithm were analyzed based on optical data of multi-wavelength Raman lidar system developed by the Advanced Environmental Monitoring Research Center (ADEMRC), Gwangju Institute Science and Technology (GIST). Data collected on 14 June 2004 at Gwangju ($35.10^{\circ}N$, $126.53^{\circ}E$) and 27 May 2005 at Anmyeon island ($36.32^{\circ}N$, $126.19^{\circ}E$) were used as raw optical data for inversion algorithm. Siberian forest fire smoke and local originated haze were observed above and within the height of PBL, respectively on 14 June 2004 according to NOAA/Hysplit backstrajectory analysis. The inversion of lidar optical data resulted in particle effective radii around 0.32 ${\mu}m$, single scattering albedo between 0.97 at 532 nm in PBL and effective radii of 0.27 ${\mu}m$ and single scattering albedo of 0.92 above PBL. In the case on 27 May 2005, biomass burning from east China was a main source of aerosol plume. The inversion results of the data on 27 May 2005 were found to be particle effective radii between 0.24 ${\mu}m$, single scattering albedo around 0.91 at 532 nm. Additionally, the inversion values were well matched with those of Sun/sky radiometer in measurement period.

• 한국지역지리학회지
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• 제23권1호
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• pp.151-167
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• 2017

본 연구의 목적은 2001~2015년 동안 부산광역시의 $PM_{10}$ 농도가 기온변화 패턴에 미치는 영향을 파악하는 것이다. 최근 15년간 관측된 부산광역시 $PM_{10}$ 농도는 꾸준한 감소 추세를 보이고 있다. 계절적 $PM_{10}$ 농도는 평균적으로 봄철에 가장 높게 나타났고, 겨울철, 여름철, 가을철의 순으로 관측되었지만, 관측 지점별로 계절적 평균 농도 순위는 일정하지 않았다. $PM_{10}$ 농도의 구간별 발생 빈도를 분석한 결과, 가장 높은 빈도로 관측된 미세먼지 농도는 $20{\mu}g/m^3{\sim}60{\mu}g/m^3$ 범위로 조사되었고, 이는 전체 관측일수의 64.6%에 달했다. 황사일과 비황사일의 월평균 농도를 공간적으로 비교한 결과, 황사의 영향이 상대적으로 작은 겨울철에 미세먼지 농도의 서고동저 패턴이 다소 강하게 나타난 반면, 황사의 영향이 증가하는 봄철에는 지역적 차이가 감소하였다. 단순화된 연간 기온 곡선을 이용하여 산출한 월평균 기온증감률을 $PM_{10}$ 농도와 비교한 결과, $PM_{10}$ 농도 변화는 연구지역 평균 기온상승률과 음의 상관관계를 보임에 따라 $PM_{10}$ 농도 감소 추세는 연중 기온 변화 폭(연교차)의 증가 경향으로 이어졌다. 전체적으로 $PM_{10}$ 농도 변화는 연평균기온과는 미미한 상관관계를 나타냈지만, 연평균기온에 지배적인 영향을 주는 겨울철로 국한할 때 $PM_{10}$ 농도와 기온은 비교적 높은 양의 상관관계를 보였다. 에너지 수지 측면에서, $PM_{10}$ 농도 변화는 복사에너지의 반사와 흡수에 따른 복사강제력에 영향을 미쳐 온난화 또는 냉각효과에 기여하게 되는데, 연구지역의 $PM_{10}$ 농도 변화와 기온 변화 간의 상관관계는 시공간적으로 일정하지 않고 도시 대기 질에 연관된 사회경제적 요인이 고려되지 않아 통계적 유의성은 제한적으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제22권2호
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• pp.139-149
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• 2013

Anthropogenic increases in greenhouse gas concentrations, primarily through radiative forcing from carbon dioxide, continue to challenge earth's climate. This study quantified $CO_2$ storage and uptake by dominant forest types and age classes in the middle region of Korea. In addition, the role of forest landscapes in reducing atmospheric $CO_2$ against $CO_2$ emissions based on energy consumption was evaluated. Mean $CO_2$ storage and uptake per unit area by woody plants for three forest types and four age classes were estimated applying regression equations derived to quantify $CO_2$ storage and uptake per tree; and computations per soil unit area were also performed. Total $CO_2$ storage and uptake by forest landscapes were estimated by extrapolating $CO_2$ storage and uptake per unit area. Results indicated mean $CO_2$ storage per unit area by woody plants and soils was higher in older age classes for the same forest types, and higher in broadleaved than coniferous forests for the same age classes, with the exception of age class II (11-20 years). $CO_2$ storage by broadleaved forests of age class V (41-50 years) averaged 662.0 t/ha (US$331.0 hundred/ha), highest for all forest types and age classes evaluated. Overall, an increased mean $CO_2$ uptake per unit area by woody plants was evident for older age classes for the same forest types. However, decreased $CO_2$ uptake by broadleaved forests at age class V was observed, compared to classes III and IV with an average of 27.9 t/ha/yr (US$14.0 hundred/ha/yr). Total $CO_2$ storage by woody plants and soils in the study area was equivalent to 3.4 times the annual $CO_2$ emissions, and woody plants annually offset the $CO_2$ emissions by 17.7%. The important roles of plants and soils were associated with 39.1% of total forest area in South Korea, and $CO_2$ emissions comprised 62.2% of the total population. Therefore, development of forest lands may change $CO_2$ sinks into sources. Forest landscape management strategies were explored to maintain or improve forest roles in reducing atmospheric $CO_2$ levels.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권5호
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• pp.727-734
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• 2018

In this study, real-time absorption coefficients of carbonaceous species in $PM_{2.5}$ was observed using a dual-spot 7-wavelength Aethalometer between November 1, 2016 and December 31, 2017 at an urban site of Gwangju. In addition, 24-hr integrated $PM_{2.5}$ samples were simultaneously collected at the same site and analyzed for organic carbon and elemental carbon (OC and EC) using the thermal-optical transmittance protocol. A main objective of this study was to estimate mass absorption cross section (MAC) values of black carbon (BC) particles at the study site using the linear regression between aethalometer-based absorption coefficient and filter-based EC concentration. BC particles observed at 880 nm is mainly emitted from combustion of fossil fuels, and their concentration is typically reported as equivalent BC concentration (eBC). eBC concentration calculated using MAC value of $7.77m^2/g$ at wavelength of 880 nm, which was proposed by a manufacturer, ranged from 0.3 to $7.4{\mu}g/m^3$ with an average value of $1.9{\pm}1.2{\mu}g/m^3$, accounting for 7.3% (1.5~20.9%) of $PM_{2.5}$. The relationship between aerosol absorption coefficients at 880 nm and EC concentrations provided BC MAC value of $15.2m^2/g$, ranging from 11.4 to $16.2m^2/g$. The eBC concentrations calculated using the estimated MAC of $15.2m^2/g$ were significantly lower than those reported originally from aethalometer, and ranged from 0.2 to $3.8{\mu}g/m^3$, with an average of $1.0{\pm}0.6{\mu}g/m^3$, accounting for 3.7% of $PM_{2.5}$ (0.8~10.7%). Result from this study suggests that if the MAC value recommended by the manufacturer is applied to calculate the equivalent BC concentration and radiative forcing due to BC absorption, they would result in significant errors, implying investigation of an unique MAC value of BC particles at a study site.

• 한국제4기학회지
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• 제20권1호
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• pp.9-27
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• 2006

이 연구는 동아시아 (중국, 한국, 그리고 일본) 여름몬순과 그 변동성을 MME (multi-model ensemble)을 이용하여 IPCC AR4 (Intergovernmental Panel on Climate Change Fourth Assessment Report) 실험의22개 접합 기후모델 결과 자료로 분석하였다. 결과자료들은 사용 가능한 모든 모델의 평균값을 이용하였다. 여름 몬순 기간 동안 최대 강수를 가지는 연주기는 모델에 의해 모의되었으나 장마(Meiyu-Changma-Baiu) 강수밴드의 이동(북쪽)과 연관되어 7월에 나타나는 최소값은 모의하지 못했다. MME 강수 패턴은 북태평양아열대 고기압과 장마전선대의 위치와 연관된 강수의 공간적 분포를 잘 나타내었다. 그러나 중국, 한반도, 그리고 일본의 동해와 인근 해역의 강수는 과소 예측되었다. 마지막으로 $CO_2$ 농도 배증시나리오의 복사 강제에 대한 미래예측을 분석하였다. MME는 $CO_2$ 농도가 배증될 때 동아시아지역에서 강수는 평균 7.8%로 나타났고, $5{\sim}10%$의 변화폭을 보였다. 그러나 이러한 강수의 증가는 통계적으로 한반도와 일본, 그리고 인근 북중국 지역에서만 중요한 의미를 가진다. 강수 예측에서 나타난 변화는 아열대 고기압의 강도 변화에 비례하는 것으로 나타났다. 그리고 봄에서 초가을까지 여름 몬순의 지속기간이 길어짐을 확인하였다.