Due to the global-convection currents, transboundary transport of air pollutants is widely observed in many regions of the world. This study was carried out to investigate the pattern of long-range transport of air pollutants in North East Asia, especially the impact of air pollutants originated in China and Japan on the air quality in Korea. From the meteorological data at the 850 mb surface from May 1986 through April 1987 at 54 obsevation stations in the North East Asia region, the backward and forward trajectories were calculated using interpolation method. And the contributions of pollution sources in neighbor countries to the air quality in Korea were analyzed. It was concluded that air pollution in China had a great influence on the air quality in Korea throughout the year : it could be transported to Korea just within 2 or 3 days most of the time. The trajectory analysis showed that pollution sources in Beijing. Liaoning Province, and Shandong Province, the most heavily industrialized areas in China., were the most influential for the air quality in Korea except for summer season. Durnig summer season, the air pollution in Shanhai and Japan could have moer influence on Korea. Such transboundary transport of air pollutants necessitate international cowork and cooperation in the region of North East Asia.
Air pollution inventories are aggregated around south-eastern part of the Korean Peninsular including Busan, Ulsan, and Changwon cities. Because densely populated cities are concentrated in this region, air pollutants emitted from one of these cities tend to be impacted on the air quality of other cities. In order to clarify the seasonal movement pattern of emitted particles, several numerical simulations using WRF/FLEXPART were carried out. Four cases were selected for each season. The Weather Research and Forecasting model (WRF) reproduced atmospheric flow fields with nested grids. The seasonal pattern of air mass of study area was determined by backward and forward trajectories. As a result, the air parcel moves from northwest to southeast due to northwesterly winds in spring and winter. Also air parcel transports from south to north in summer, and moves from west to east. Because the air mass moves differently in each season, these characteristics should be considered when performing air quality analysis.
복합지형을 지나는 박리흐름(separated flows)들이 와도 이론에 의해 모델링 되었다. 흐름은 비회전성 및 비점성으로 가정하였으며, 선형 시어흐름에 대한 유선함수를 결정하기 위해 새로운 기법이 기술되었다. 지형지물의 형태로는 snow cornice과 backward-facing step을 정의하였으며, 이러한 지형지물의 후미에는 유체의 박리현상과 역류현상(reattachment)이 생긴다. 유체의 박리현상이 지형지물의 가장자리에 발생되게 하기 위해 점 와도를 흐름에 발생시켰고, 지형지물의 가장자리에 있는 뾰족한 부분을 완화하고 최대곡률 부근에서의 섭동운동에 중요한 박리흐름 발생지점의 구속조건을 없애기 위해 conformal mapping을 수정하였다. 와도 발생지점에서 와도를 평형으로부터 이동시키거나, 또는 임의의 섭동을 초기흐름에 가하는 방식으로 섭동을 가하여 비정상흐름을 발생시켰다. 박리지점의 풍상측에서 연속적으로 방출되고, 또한 bubble의 이차순환에 의해 변형된 물질의 궤적들이 수치적으로 적분되었으며, 시간에 대한 농도누적이 역류지점의 풍하측 고정된 지점에서 계산되었다. 본 연구에 사용된 모델은 방출물질의 확산형태와 간헐성을 제대로 다룰 수 있음을 알 수 있으며, 이산적인 방법에 의한 다중-와도모델 및 수치모델의 결과들과도 일치한다. 본 연구에 의하면, 박리 및 역류현상이 있는 유체의 흐름 속에 순환하는 bubble들의 비정상상태(unsteadiness)는 풍하측에서 대규모의 고농도 누적을 일으키는 주요 원인이다.
Fine particles ($PM_{2.5}$) were collected and analyzed from April 2010 through January 2011 in Chungju to investigate the characteristics of $PM_{2.5}$ and its ionic species. The annual mean concentrations of $PM_{2.5}$, ${SO_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$, and $NH_4{^+}$ in the particulate phase were 40.84, 7.61, 7.14 and $3.74{\mu}g/m^3$, respectively. $PM_{2.5}$ concentrations were higher in fall and spring than in winter and summer. The elevated concentrations episodes are the main factor that enhanced the $PM_{2.5}$ concentrations in the fall. Among the major ionic species ${SO_4}^{2-}$ showed the highest concentration, followed by $NO_3{^-}$ and $NH_4{^+}$, $NO_3^-$ exhibited higher concentrations during the winter, but ${SO_4}^{2-}$ and $NH_4{^+}$ were not showed seasonal variation. The high correlations were found among $PM_{2.5}$, ${SO_4}^{2-}$, $NO_3{^-}$ and $NH_4{^+}$ during all seasons except for spring. The evaluation of backward trajectories and meteorological records show that the highest $PM_{2.5}$ concentration levels occurred during W-NW weather conditions, which influenced by the emission sources of China area. The low pollution levels generally occurred during E-S weather conditions, which influenced by the East Sea and south of the Yellow Sea. The elevated $PM_{2.5}$ mass concentrations arouse the concentration of $NO_3{^-}$, but no effects on ${SO_4}^{2-}$ and $NH_4{^+}$.
본 연구에서 2006년 3월부터 2008년 11월까지 측정한 총 가스상 수은(TGM)과 가스상 산화수은(RGM)의 농도는 각각 2.10 ${\pm}$ 1.50 ng/$m^3$, 3.00 ${\pm}$ 3.14 pg/$m^3$으로 나타났다. RGM 농도는 밤보다 낮 시간에 월등히 높은 농도를 보였으며 이는 낮에 고농도로 존재하는 오존 등 산화제에 의한 광화학 반응으로 인하여 가스상 산화수은이 생성되는 것으로 설명할 수 있다. 한편 안개 발생 횟수가 많은 춘천에서는 가스상 산화수은 농도와 오존농도가 특히 안개일에 유의미한 상관관계를 보였다. 이는 액적 상태일 때, 금속수은($Hg^0$)의 산화반응에서 오존이 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다. 또한 총 가스상 수은은 대표적인 장거리 이동 오염물질인 CO 및 $PM_{10}$과는 상관관계를 보이는 반면, 국지 오염물질인 $NO_2$와는 상관관계가 없는 것으로 나타났다. 수은의 주요 발생원이 산업시설에서의 화석연료의 연소라는 것을 고려할 때, 산업시설이 부재한 춘천에서는 총 가스상 수은의 농도가 지역 오염원에 의해서는 크게 영향을 받지 않는다는 것으로 판단된다. 그리고 총 가스상 수은의 고농도와 저농도를 대표하는 시료의 역궤적을 계산한 결과, 춘천의 총 가스상 수은 농도에 영향을 주는 지역은 선양, 베이징을 포함한 중국의 산업지역이라는 것을 확인할 수 있었다.
Total 438 precipitation samples were collected in Jeju City between 1997 and 2005, and their major ionic components were analyzed. The comparison tests using ion balance, electric conductivity and acid fraction were performed. It was found their correlation coefficients were in the range of 0.977$\sim$0.994, indicating the good quality of collected dam. The volume-weighted mean pH and electric conductivity were 4.8 and 23.0 $\mu$S/cm, respectively. with the ionic strength of 0.23$\pm$0.20 mM. The marine ($Na^+$, $Mg^{2+}$, and $CI^-$), anthropogenic (nss$SO_4{2-}$, $NO_3^-$, and $NH_4^+$) and soil (nss-$Ca^{2+}$) species have contributed to the ionic components of precipitation samples with 43$\sim$74%, 16$\sim$37% and $\sim$5%, respectively. The seasonal variations of $NO_3^-$ and nss-$SO_4^{2-}$ showed a distinct seasonality with higher concentrations in winter than summer, indicating an increase of fossil fuel consumption and a possibility of long-range transport of those pollutants from continental area along the dominant winter westerly. The levels of nss-$Ca^{2+}$ also were appeared the highest in winter and increased comparatively in spring season. possibly due to the soil influences including the Asian Dust. The acidification contribution of nss-$SO_4^{2-}$ and $NO_3^-$ showed 88$\sim$96%, and the free acidity was in the range of 6.0$\sim$40.1%. Interestingly, the backward trajectories for the case of upper 10% nss-$SO_4^{2-}$ and $NO_3^-$ levels have passed through the China continent before their arrival to Jeju. The precipitation of pH below 4.5 has been occurred frequently when the trajectory's path lied over the China continents. On the other hand, the air masses from the North Pacific area were characterized by lower 10% of nss-$SO_4^{2-}$- and $NO_3^-$ concentration, which demonstrated that air mass from the North Pacific was the cleanest among air masses moved to Jeju.
Asian dust (or yellow sand) occurring mainly in spring in East Asia is affected by the distribution of weather systems. This study was performed to investigate the characteristics of suspended particulate for Asian dust at Busan, Korea in 20 March 2010, which was one of the extreme case for the last 10 years. There was used the data of weather chart, satellite, automatic weather system (AWS), $PM_{10}$, laser particle counter (LPC), and backward trajectories model. In synoptically, the high pressure was located in the northwestern part and low pressure was located in the northeastern part of Korea. The strong westerly winds from surface to upper layer makes it possible to move air masses rapidly. Air masses passing through Gobi Desert in Mongolia and Inner Mongolia plateau covered the entire Korean peninsula. As the results of aerosol analysis, $PM_{10}$ concentration at Gudeok mountain in Busan was recorded $2,344{\mu}g/m^3$ in 2300 LST 20 March 2010 and their concentration was markedly increased at coarse mode particle. In surface condition, westerly wind about 3 ~ 5 m/s was dominant and small particles of $0.3{\sim}0.5{\mu}m$ were distributed on the whole. In heavy metal components analysis, the elements from the land was predominated.
Recent evidence has demonstrated that the pollutant recirculation can play an important role in leading to high ozone $(O_3)$ concentrations. In this study, the MM5-CAMx air quality modeling system was applied to simulate the pollutant recirculation and identify the transport of pollution during the high $O_3$ event (the maximum $O_3$ of 195 ppb) observed in the Greater Seoul Area (GSA) on $1{\sim}4$ June in 2004. The results showed a weak northeasterly synoptic wind during the night and early morning moved the air parcels containing the locally emitted urban pollution to the coast, which contributed to enhance $O_3$ formation in the southwest part of the GSA. As the sea breeze developed and started to penetrate inland in the late afternoon, the rapid build-up of $O_3$ concentration was found in the southwest coastal area due to the recirculation of the polluted air loaded with high level $O_3$. The simulated backward trajectories and observations at coastal sites confirmed the recirculation of pollutant with the late sea breeze is the dominant factor affecting the occurrence of high $O_3$ concentrations in the southwestern GSA.
Recently, Jeollabuk-do has been reported as a province where the $PM_{10}$concentration is one of the highest levels in South Korea. To explore the characteristics and origins of the $PM_{10}$in Jeollabuk-do, we present one of the first long-term datasets including a statistical analysis of $PM_{10}$concentrations obtained from six cities in the province from 2010 to 2015. During the entire periods, the mean hourly $PM_{10}$concentration was $49.3{\mu}g/m^3$, which correspond to the annual ambient air quality standards for $PM_{10}$in South Korea, and the annual $PM_{10}$concentration of each city showed a similarity in year-to-year variations. In the monthly variation of $PM_{10}$, the $PM_{10}$concentrations showed a maximum value in May that was one of the top levels among the provinces of Korea while the concentrations were dramatically decreased in August showing one of the lowest levels among the provinces in Korea. For the diurnal variation of $PM_{10}$, the $PM_{10}$concentration was enhanced during the rush hours together with gaseous species of $NO_2$, and CO. When the high concentrations of $PM_{10}$were observed (the highest 10% of the $PM_{10}$mass contribution), temperature and relative humidity were low. Using HYSPLIT backward trajectories and cluster analysis for the high $PM_{10}$concentrations, we found that the pollution plumes were transported mainly from China.
An orchestrated attempt was made to analyze samples of bulk and individual particulate matters (PM) collected at the Gosan ground-based station on the west coast of Jeju, Korea. A two-stage filter pack sampler was operated to collect particles in both large (> $1.2\;{\mu}m$) and small size fractions (< $1.2\;{\mu}m$) between the Asian dust (hereafter called "AD") storm event and non-Asian dust period. Elemental components in bulk and individual particles were determined by PIXE and synchrotron XRF analysis systems, respectively. To assess the transport pathways of air parcels and to determine the spatial distribution of PM, the backward trajectories of the Meteorological Data Explorer (Center for Global Environmental Research, 2010) and the NOAA's HYSPLIT dispersion-trajectory models were applied. In line with general expectations, Si and other crustal elements in large size particles showed considerably higher mass loading on AD days in comparison with non-AD days. Computation of the crustal enrichment factors [(Z/Si)$_{particle}$/(Z/Si)$_{desert}$ sand] of elements in large size particles (> $1.2\;{\mu}m$) allowed us to estimate the source profile and chemical aging of AD particles as well as to classify the soil-origin elements. On the basis of a single particle analysis, individual AD particles are classified into three distinct groups (neutralized mineral particles, S-rich mineral particles, and imperfectly neutralized particles).
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[게시일 2004년 10월 1일]
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