• Title/Summary/Keyword: Vertical ozone

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오존전량 및 대류권 오존 프로파일 산출을 위한 지상관측 MAX-DOAS 원시자료 기반의 최적추정(Optimal Estimation) 기술 (Optimal Estimation (OE) Technique to Retrieve the Ozone Column and Tropospheric Ozone Profile Based on Ground-based MAX-DOAS Measurement)

  • 박준성;홍현기;최원이;김대원;양지원;강형우;이한림
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제34권2_1호
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    • pp.191-201
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    • 2018
  • 본 연구에서는 한반도 서울의 연세대학교에서 Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy(MAX-DOAS)장비로부터 산출된 원시자료를 이용하여 처음으로 최적추정(Optimal Estimation; OE)을 사용하여 오존전량 및 오존의 대류권 프로파일을 산출하였다. 오존전량 및 오존의 대류권 프로파일을 산출하기 위하여 최적추정을 통하여 MAX-DOAS자료의 광학두께 피팅을 수행하였다. 광학두께 피팅은 MAX-DOAS 장비로부터 각각의 기기 고도각별로 관측된 값을 천정각에서 관측된 값으로 나누어 계산된 자료를 통하여 수행하였다. 오존전량은 2017년 5월 23일 오전(08:13)과 오후(17:55)에 각각 375.4와 412.6 DU로 산출되었다. 오존의 대류권 프로파일(<10 km)은참값 오존존데와 비교하여 약 5% 이내의 오차로 산출되었다. 하지만 10 km 이상의 높은 고도에서는 산출 에러가 커져 10% 이상 과대추정 하는 것으로 산출되었다. MAX-DOAS 자료의 스펙트럼 피팅에 의한 오차는 오전과 오후에 각각 16.8%와 19.1%로 계산되었다. 본 연구에서 제시한 방법은 지상관측 기반의 초분광 UV 센서를 이용하여 오존전량과 대류권 오존 프로파일을 산출하는데 유용하게 사용될 수 있다.

Rocket Measurement of Ozone Concentration Using KSR-420S

  • Lee, Ki-Young-;Lee, Dong-Hun-;Kim, Jhoon-;Park, Chang-Joon-
    • 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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    • 한국우주과학회 1992년도 한국우주과학회보 제2권1호
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    • pp.18-18
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    • 1993
  • The first sounding rocket in Korea, KSR-4205 has been under the development at Korea Aerospace Research Institute (KARI), and is expected to be launched in 1993 to measure the vertical ozone profile over the Korean Peninsula. The KSR-4205 is expected to provide the first in situ meastulement of ozone concentrations over the Korean Peninsula. An optical ozone detector has been developed at Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS), and its calibration has been completed recently. Also, sun-sensor has been developed for measurement of the angle between the sun and the KSR-4205. In this paper, measurement principles of the ozone detector in KSR-4205, its calibration data, ozone measurement procedure and data reduction algoriHun are presented with sample calculations.

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과학 로켓 3호용 오존 측정기 개발 및 초기 모델 시험 결과 (DEVELOPMENT OF OZONE DETECTOR FOR KSR-III AND PRELIMINARY TEST RESULTS)

  • 황승현;김준;김준규;이수진;박정주;조광래
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제17권2호
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    • pp.277-284
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    • 2000
  • KARI(Korea Aerospace Research Institute) has measured the ozone density profiles over the Korean Peninsular since the launch of the Korean Sounding Rocket-I (KSR-I) in 1993. The purpose of ozone measurements is to obtain the stratospheric and mesospheric vertical ozone density profiles over the Korean Peninsular with solar UV radiometers. With the visible channel of the radiometer, the attitude variation of the rocket was corrected and compensated. Developed system is based on ozone detector designs onboard the KSR-I and KSR-II. We discuss the development of ozone detector which will be onboard the KSR-III and its circuit and vibration test results for EM model.

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강릉과 원주지역의 야간 오존 변화에 대한 분석 (The Analysis of the Nocturnal Ozone Variations over Kangreung and Wonju)

  • 김현숙;이현진;김재환
    • 한국지구과학회지
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    • 제25권6호
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    • pp.474-483
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    • 2004
  • 이 논문은 강릉과 원주지방의 오존의 일변화의 특성을 분석하였다. 원주지방의 오존의 일변화는 대도시 지역에서 관측되어지는 오후에 최대치, 일출부근에 최소치를 보여주고 있다. 그러나 강릉지방의 일변화에서는 오후에 최대치를 보여주나 새벽 3시경이 2차 극값이 관측되어졌다. 3차 극값의 경우 오후 최대 값보다 높은 값이 종종 관측되어졌다. 이와 같은 새벽에 발생하는 오존 상승은 일년 내내 관측되어졌으나 그 양과 범위에서 봄철이 가장 뚜렷하였다. 이와 같은 새벽 오존 상승에 대한 원인을 알아보기 위하여 기상인자와 오존의 상관관계와, HYSPLIT모델을 이용하여 공기의 기원을 조사하였다. 새벽 오존 농도 상승이 나타나는 날은 바람이 강하고 온도가 상대적으로 높은 날이었다. 새벽오존 농도 상승이 일어날 때 모델을 이용한 공기의 기원을 분석해본 결과 서풍이 불면서 하강운동이 동반한 경우였다. 이러한 분석결과는 편서풍이 강하게 부는 봄철에 대도시가 밀접한 강릉의 서쪽 지역에서 이동되어온 오존의 영향에 의한 것으로 사료되어진다. 이런 경우 밤에도 바람이 강하게 불어 강력한 혼합현상에 의해 오존이 풍부한 대기 상층의공기가 하부로 유입되면서 지표 부근 오존의 양이 증가한 것으로 보인다.

Vertical Structures of Temperature and Ozone Changes in the Stratosphere and Mesosphere during Stratospheric Sudden Warmings

  • Kim, Jeong-Han;Jee, Geonhwa;Choi, Hyesun;Kim, Baek-Min;Kim, Seong-Joong
    • Journal of Astronomy and Space Sciences
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    • 제37권1호
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    • pp.69-75
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    • 2020
  • We analyze the observations of temperature and ozone measured by the Microwave Limb Sounder (MLS) during the period of 2005-2016, to investigate the vertical structures of temperature and ozone in the stratosphere and mesosphere during stratospheric sudden warming (SSW). We compute the height profiles of the correlation coefficients between 55 height levels of MLS temperature anomalies and compare them with the results of Whole Atmosphere Community Climate Model simulations for three major SSWs. We also construct the temperature and ozone anomalies for the events to investigate the changes in the temperature and ozone distributions with height. There seems to always be a relatively weak but broad negative correlation between the temperature anomaly at 10 hPa and temperature anomalies over the entire mesosphere during the period before SSW events. However, this pattern gets stronger in the lower mesosphere but becomes a positive correlation in the upper mesosphere and lower thermosphere after the onset of SSW. We also found that the temperatures from the simulations show a similar trend to the observational results but with smaller variations and the transition height from negative to positive correlation in the mesosphere is much lower in the simulation than in the actual observations.

라이다 시스템을 이용한 하층 대류권 오존농도 측정 (Ozone Monitoring in the Lower Tropospheric Atmosphere by LIDAR System)

  • 최성철;차형기;김덕현;김영상
    • 한국대기환경학회지
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    • 제17권5호
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    • pp.385-393
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    • 2001
  • We have developed a Differential Absortion LIDAR (DIAL) method for the measurement of lower tropospheric ozone concentration. We used two laser beams from quadrupled Nd:YAG (266 nm) for the resonance wavelength and dye lasers (299.5 nm) for non -resonance wavelength. Aerosol extinction coefficients in the lower troposphere was computed by both Klett and Slope methods. To correct the SIN (Signal -Induced Noise) effect caused by photo detector, we subtracted a new-fitted baseline on the background part of a LIDAR signal, after the subtraction of the DC level. This is because SIN can be treated as an exponentially decaying tail. Using theme results, ozone profiles were obtained approximately 2km at daytime and 3km at nighttime. We compared the results derided by the Slope method with those measured by UV spectrometer. The computed results are in mostly good agreement with experimental results. In the measurement of the vertical layer, we observed the variation of the ozone profiles around the top mixed layer.

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램버시안 구름 모델의 운정기압 오차가 OMI 오존 프로파일 산출에 미치는 영향 (Impact of Lambertian Cloud Top Pressure Error on Ozone Profile Retrieval Using OMI)

  • 남현식;김재환;신대근;백강현
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.347-358
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    • 2019
  • 램버시안 구름 모델(Lambertian Cloud Model)은 구름이 존재하는 대기의 연직 오존 분포를 효과적으로 산출하기 위해 사용되는 단순화된 구름 모델이다. 램버시안 구름 모델을 사용함으로써 복사 전달 모의에 필요한 구름의 광학적 특징들은 Optical Centroid Cloud Pressure(OCCP)와 Effective Cloud Fraction(ECF)으로 모수화되며, 각 모수의 정확도는 복사 모의 정확도에 큰 영향을 미친다. 하지만 OCCP 오차에 따라 발생하는 연직 오존 산출 오차는 복사 환경과 알고리듬 설정에 따라 다르게 나타나기 때문에 일반화가 매우 어렵다. 또한, OCCP 오차의 영향은 연직 오존 산출 과정에서 발생하는 다른 오차들과 혼재하기 때문에 이를 분석하는 것 또한 어렵다. 본 연구는 두 가지 방법을 사용하여 OCCP 오차로 인한 오존 산출 오차를 분석하였다. 첫 번째로, OCCP 오차가 최적 추정법(Optimal Estimation)에서 오존 산출에 미치는 영향을 모의하였다. 이를 위해 OCCP 오차에 따른 복사량 오차를 LIDORT 복사 모델로 산출하였다. 복사량 오차를 오존 산출 오차로 변환하기 위해 최적 추정법의 변환식에 복사량 오차를 대입하였고, 그 결과 OCCP를 100 hPa 높게 입력했을 때 전체 오존량이 약 2.7% 과대산출되는 것으로 나타났다. 두 번째로, 사례 분석을 통해 OCCP 오차로 인한 오존 오차를 확인하였다. 사례 분석을 위해 OCCP 오차를 가정하여 오존 산출 오차를 모의하였고, 이를 OMI 오존 프로파일 산출물인 PROFOZ 2005-2006의 사례에서 나타난 오존 오차와 비교하였다. 사례에서 나타난 오존 오차를 정의하기 위해서 이상적인 가정을 전제하였으며, 가정을 전제할 수 있도록 지표 반사도, 오존의 수평 변화율 등을 고려하여 비교적 안정적으로 오존 오차를 근사할 수 있는 49개의 사례를 선정하였다. 사례 분석 결과, 49개의 사례 중 27개(약 55%)의 사례에서 0.5 이상의 상관관계가 나타났다. 오존 프로파일 산출 특성을 고려하였을 때, 이러한 결과는 OCCP의 오차가 오존 프로파일 산출 정확도에 상당한 영향을 주고 있는 것으로 판명되었다.

한반도 상공의 오존층 변화 1985~2009 (The Variations of Stratospheric Ozone over the Korean Peninsula 1985~2009)

  • 박상서;김준;조나영;이윤곤;조희구
    • 대기
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    • 제21권4호
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    • pp.349-359
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    • 2011
  • The climatology in stratospheric ozone over the Korean Peninsula, presented in previous studies (e.g., Cho et al., 2003; Kim et al., 2005), is updated by using daily and monthly data from satellite and ground-based data through December 2009. In addition, long-term satellite data [Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), Ozone Monitoring Instrument (OMI), 1979~2009] have been also analyzed in order to deduce the spatial distributions and temporal variations of the global total ozone. The global average of total ozone (1979~2009) is 298 DU which shows a minimum of about 244 DU in equatorial latitudes and increases poleward in both hemispheres to a maximum of about 391 DU in Okhotsk region. The recent period, from 2006 to 2009, shows reduction in total ozone by 6% relative to the values for the pre-1980s (1979~1982). The long-term trends were estimated by using a multiple linear regression model (e.g., WMO, 1999; Cho et al., 2003) including explanatory variables for the seasonal variation, Quasi-Biennial Oscillation (QBO) and solar cycle over three different time intervals: a whole interval from 1979 to 2009, the former interval from 1979 to 1992, and the later interval from 1993 to 2009 with a turnaround point of deep minimum in 1993 is related to the effect of Mt. Pinatubo eruption. The global trend shows -0.93% $decade^{-1}$ for the whole interval, whereas the former and the later interval trends amount to -2.59% $decade^{-1}$ and +0.95% $decade^{-1}$, respectively. Therefore, the long-term total ozone variations indicate that there are positive trends showing a recovery sign of the ozone layer in both North/South hemispheres since around 1993. Annual mean total ozone (1985~2009) is distributed from 298 DU for Jeju ($33.52^{\circ}N$) to 352 DU for Unggi ($42.32^{\circ}N$) in almost zonally symmetric pattern over the Korean Peninsula, with the latitudinal gradient of 6 DU $degree^{-1}$. It is apparent that seasonal variability of total ozone increases from Jeju toward Unggi. The annual mean total ozone for Seoul shows 323 DU, with the maximum of 359 DU in March and the minimum of 291 DU in October. It is found that the day to day variability in total ozone exhibits annual mean of 5.7% in increase and -5.2% in decrease. The variability as large as 38.4% in increase and 30.3% in decrease has been observed, respectively. The long-term trend analysis (e.g., WMO, 1999) of monthly total ozone data (1985~2009) merged by satellite and ground-based measurements over the Korean Peninsula shows increase of 1.27% $decade^{-1}$ to 0.80% $decade^{-1}$ from Jeju to Unggi, respectively, showing systematic decrease of the trend magnitude with latitude. This study also presents a new analysis of ozone density and trends in the vertical distribution of ozone for Seoul with data up to the end of 2009. The mean vertical distributions of ozone show that the maximum value of the ozone density is 16.5 DU $km^{-1}$ in the middle stratospheric layer between 24 km and 28 km. About 90.0% and 71.5% of total ozone are found in the troposphere and in the stratosphere between 15 and 33 km, respectively. The trend analysis reconfirms the previous results of significant positive ozone trend, of up to 5% $decade^{-1}$, in the troposphere and the lower stratosphere (0~24 km), with negative trend, of up to -5% $decade^{-1}$, in the stratosphere (24~38 km). In addition, the Umkehr data show a positive trend of about 3% $decade^{-1}$ in the upper stratosphere (38~48 km).

Characteristics of near-surface ozone distribution

  • Kim, Yoo-Keun;Lee, Hwa-Woon;Kim, Jae-Hwan;Moon, Yun-Seob;Song, Sang-Keun
    • Environmental Sciences Bulletin of The Korean Environmental Sciences Society
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    • 제4권3호
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    • pp.127-137
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    • 2000
  • This study presents an analysis of the characteristics of vertical ozone distribution near the surface using ozonesonde data(l995 to 1998), plus surface ozone and meteorological data from the Pohang region. These features were examined in detail using three case studies. The first related to episodes of high surface ozone concentrations during the Spring season when the frontogenesis between the high and low pressure associated with the upper-level jet stream was found to be located near the surface. The second was a 5-day winter period(l3 -17 December, 1997) in the Pohang province when the hourly concentrations exceeded 90 ppb on several occasions owing to low-level jets(LLJs) induced by a nocturnal stable layer. Accordingly, this explains why the high surface ozone concentrations occurred at night as the ozone was transported across the zone by a strong wind speed( over 12.5 ms .1). The third case study was ozone enhancement due to photochemical reactions. In this case, the maximum concentration of ozone exceeded 60 ppb in the summer(23 -28 August, 1997). When an ozone peak appeared within the boundary layer, the occurrence frequency of a low-level jet due to the nocturnal stable layer was about 77%, similarly the occurrence frequency of a near-surface ozone peak relative to the appearance of an LLJ was about 76%. Accordingly, there is clearly a close correlation between the occurrence of LLJs and near-surface ozone peaks.

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오존의 수직분포 특성에 대한 연구 : 포항지역을 중심으로 (Studies of Vertical Distribution Characteristics of Ozone in Pohang Area)

  • 김지영;윤용훈;송기범;김기현
    • 한국대기환경학회:학술대회논문집
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    • 한국대기환경학회 2000년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.377-378
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    • 2000
  • 1957년 국제지구물리관측년 (IGY:International Geophysical Year) 계획 이래 대기중의 오존전량(total ozone)과 대기중의 수직 층별 오존량의 측정을 위해 본격적으로 전세계적 오존관측망이 운영되기 시작하였다. 이 시점을 기준으로 오존에 관한 연구는 전지구적인 오존전량의 감소경향과 남극상공 성층권에서의 오존량 파괴에 집중되어왔다. 그러나 대기중 오존의 행태를 더 정확하게 이해하고, 각각의 대기권이 서로의 오존량에 미치는 영향을 이해하기 위해서는 대기중 오존의 수직분포에 관한 연구가 대단히 중요하다. (중략)

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