차례 요약 1 제1장머리말 5 제2장 2015년기상기후특성 전지구특성 한반도특성 11 제3장분야별관측 분석결과 온실가스 이산화탄소 메탄 아산화질소 육불화황

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1 발간등록번호 지구대기감시보고서

2 차례 요약 1 제1장머리말 5 제2장 2015년기상기후특성 전지구특성 한반도특성 11 제3장분야별관측 분석결과 온실가스 이산화탄소 메탄 아산화질소 육불화황 염화불화탄소류 산림생태계이산화탄소 반응가스 오존 일산화탄소 질소산화물 이산화황 에어로졸 물리특성 광학특성 화학특성 대기복사 직달일사, 산란일사 태양상향복사, 태양하향복사 지구상향복사, 지구하향복사 순복사 97

3 3.5 성층권오존 오존전량 연직분포 남극오존홀 자외선 자외선A 복사량 홍반자외선B 복사량 서울자외선복사량, 자외선지수 총대기침적 년강수특성 산성도 전기전도도 강수이온성분 강하분진 기타 서울의수증기농도연직분포 고산의라돈농도 155 제4장지구대기감시자료통계방법 온실가스, 반응가스 에어로졸 대기복사 성층권오존 자외선 총대기침적 174 참고문헌 175 부록 지구대기감시관측자료 지구대기감시현황 기후변화감시기술노트목록 기후변화감시관측자료활용논문목록 기후변화감시기술특허보유 ( 출원 ) 현황 지구대기감시보고서작성자 226

4 요약 온실가스 2015년이산화탄소 (CO 2 ) 연평균농도는안면도 ppm, 고산 ppm, 독도 ppm, 울릉도 ppm의순으로나타났다. 안면도는처음관측을시작한 1999년연평균농도 ppm과비교하여지난 17년간 36.3 ppm 증가하였으며, 산업화이전인 1750년이산화탄소전지구평균농도 ppm와비교하여 46.4% 증가하였다. 2015년이산화탄소성장률은 2.5 ppm/yr를기록하였으며, 전기간에대한이산화탄소평균성장률 2.3 ppm/yr 보다 0.2 높았다. 2015년메탄 (CH 4 ) 의연평균농도는 ppb로 2001년과비교하여지난 15년간 60.4 ppb(3.2%) 증가하였고, 아산화질소 (N 2 O) 는 ppb로 1999년과비교하여지난 17년간 13.4 ppb(4.3%) 증가하였다. 육불화황 (SF 6 ) 은 9.7 ppt로안정적으로농도를측정하였던 2008년과비교하여 3.0 ppt(44.8%) 로급격히증가하였다. 염화불화탄소류 CFC-11과 CFC-12은 1999년과비교하여각각 CFC ppt( 7.8 ppt), CFC ppt( 0.4 ppt) 로감소했고, CFC-113는 2007년과비교하여 71.2 ppt( 1.5 ppt) 감소하였다. 염화불화탄소류는몬트리얼의정서에의한사용규제로평균농도가전지구적으로점차낮아지는추세에있다. 반응가스 반응가스는대기질에영향을줄뿐아니라온실가스와에어로졸생성의전구물질로작용하여기후변화감시의주요관측요소이다. 2015년오존 (O 3 ) 농도는안면도가 27.9 ppb로최근 10년간 ( 년 ) 평균 39.1 ppb 보다 11.5 ppb 낮게나타났으며, 매년꾸준히감소하는경향을보이고있다. 반면고산의농도는 45.7 ppb로최근 4년간 ( 년 ) 평균 41.2 ppb 보다 4.5 ppb가높게나타났으며, 완만하게증가하는추세 요약 1

5 를보이고있다. 2015년일산화탄소 (CO) 농도는안면도가 ppb로최근 9년간의평균 (270.4 ppb) 에비해 23.1 ppb가높게나타났고, 고산은 ppb로최근 4 년간의평균 (196.2 ppb) 에비해 38.9 ppb 높게나타났다. 2015년질소산화물 (NOx) 연평균농도는안면도가 4.5 ppb로최근 10년간평균 (7.4 ppb) 보다 2.9 ppb 낮았으며, 2011년이후최솟값을기록하였다. 고산은 4.1 ppb로최근 4년간농도평균 (3.7 ppb) 보다 0.4 ppb 높게나타났다. 2015년이산화황 (SO 2 ) 연평균농도는안면도가 1.4 ppb로최근 10년간평균 (2.6 ppb) 보다 1.2ppb 낮게나타났으며, 2012년이후조금씩감소하는경향을보이고있다. 고산의농도는 0.5 ppb로최근 4년간연평균농도가증가하지도감소하지도않고 0.5 ppb의수준을유지하고있다. 에어로졸 2015년안면도에서관측한 PM10 질량농도연평균은 35 μg / m3으로최근 10년 ( 년) 평균 (42 μg / m3 ) 보다약 17% 낮게나타났으며 2005년이후대체로감소하는추세를보이고있다. 입경별부피농도는최근 8년평균에비해 1 μm이하의농도가높게나타났으며, 5월에서 8월사이에미세입자영역의농도가높았다. 초미세먼지수농도는최근 10년평균에비해다소낮았으며월별수농도는 4 9월사이에가장높게나타났다. 고산은최근 6년평균에비해 1 μm이하의농도가높게나타나는특성을보였다. 포집방식으로측정한 PM10, PM2.5 의질량농도는각각 65.3±33.1 μg /m 3 (n=27), 30.1±19.0 μg /m 3 (n=23) 로최근 10년간평균 (PM ±48.0 μg /m 3 (n=361), PM ±23.9 μg /m 3 (n=191) 보다약간높게나타났다. PM10 에어로졸에서이차오염물질 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 중 nss-so 2-4 의농도는 2015년 15.6 μg /m 3 로 10년간평균 (14.5 μg /m 3 ) 보다높게나타났다. NO - 3 는 2015년도는 13.3 μg /m 3 으로최근 10년간의평균 (14.7 μg /m 3 ) 보다낮게나타났다. + NH 4 성분은 2015년 10.9 μg /m 3 로최근 10년간의평균 (9.0 μg /m 3 ) 보다높은값을보였다. 토양성분인 nss-ca 2+ 은 2015년은 0.7 μg /m 3 로최근 10년간평균 (1.4 μg /m 3 ) 보다 2배낮게나타났다 지구대기감시보고서

6 대기복사 2015년안면도의연평균직달일사량은 W/m 2 로최근 10년간 ( 년 ) 평균 W/m 2 보다높았고, 고산도 W/m 2 로최근 6년간 ( 년) 평균 W/m 2 보다높게나타났다. 2015년산란일사량은안면도 W/m 2 로최근 10년간평균 W/m 2 과비슷했으며, 고산도 W/m 2 로최근 6년간평균 W/m 2 과큰차이가없었다. 안면도의 2015년도직달일사월평균최댓값은 3월, 최솟값은 7월, 산란일사최댓값은 6월, 최솟값은 12월로나타났다. 고산의 2015년월평균최댓값은직달일사 10월, 산란일사 7월, 최솟값은직달일사와산란일사모두 12월로나타났다. 2015년안면도의태양상향복사와태양하향복사의연평균값은 79.2 W/m 2, W/m 2 로최근 10년간평균과비슷하였다. 고산의태양하향복사연평균은 W/m 2 로최근 6년간평균 W/m 2 와큰차이가없었다. 2015년안면도의지구상향복사와지구하향복사는각각 382 W/m 2, 310 W/m 2 로최근 10년간평균 387 W/m 2, 322 W/m 2 와비슷하거나작게나타났다. 2015년안면도순복사연평균은 77 W/m 2 로최근 10년간평균 75 W/m 2 와비슷하였다. 성층권오존 / 자외선 2015년안면도연평균오존전량은 331 DU로최근 10년간 (2005~2014년) 평균 316 DU 보다높고, 고산은 308 DU로 2012~2014년기간의평균 308 DU와같았다. 2005년부터오존전량은증가와감소를반복하다가 2012년부터안면도, 포항, 고산모두증가하고있다. 오존전량은비교적봄에많고늦여름과초가을에적으며계절변화가뚜렷하다. 안면도오존전량최댓값은 3월 381 DU이며, 최솟값은 10월 297 DU 이다. 고산도 3월 345 DU, 10월 281 DU로안면도와같이 3월에최대, 10월에최솟값이나타났다. 월평균기준으로안면도는연교차가 84 DU로연평균오존전량기준 25% 의변동폭을보였고, 고산은 21% 의변동폭을보였다. 서울의 2015년의연평균오존전량은 330 DU로나타났다. 이는과거참조값 요약 3

7 ( 년) 의 324 DU에비해서약 1.85% 증가하였으며, 월별로는 2월에최대증가 12.2% 를보이고, 4월에 0.3% 로최대감소를보였다. 2015년자외선A 일최대복사량의월평균은대체적으로 5월과 8월에높은값을보이는경우가많았으며, 연평균변화는안면도에서전체기간동안감소하는경향을보였다. 2015년홍반자외선일최대복사량의월평균은목포 5월, 안면도 6월, 강릉, 포항, 고산, 울릉도가 7월이최대로나타났다. 연평균변화는강릉, 목포가 2015년의평균이전체기간평균보다훨씬컸고, 안면도, 고산, 울릉도는 2015년의평균이전기간평균과유사했지만포항은 2015년의평균이전체기간평균보다훨씬작게나타났다. 관측지점별전체기간의평균을비교해보면, 고산, 포항, 안면도, 목포, 울릉도, 강릉순으로나타났다. 총대기침적 2015년연강수량은안면도 mm, 울진 mm, 고산 mm, 울릉도 mm로고산이가장많았다. 최근 10년간 ( 년 ) 과비교할때안면도, 울진, 울릉도는평년보다적었고, 고산은평년보다많았다. 2015년도안면도, 울진, 고산, 울릉도강수의평균산성도 (ph) 는 4.55로, 최근 10년간평균 (ph 4.52) 보다높았고, 2014년평균 (ph 4.57) 보다낮았다. 2015년지점별평균산성도는안면도 4.41, 울진 4.71, 고산 4.69, 울릉도 4.52로안면도가가장낮았고, 울진이가장높았다. 2015년산성비발생비율을 2014년과비교할때 ph 5.6 이하에서안면도와울진은증가하였고, 고산, 울릉도는감소하였다. ph 4.5 이하에서안면도는감소하였고, 나머지지역은증가하였다. 강수이온성분은 2005년부터 2014년까지평균과 2015년평균모두모든관측지점이해안에접해있어서해염입자인 Na + 와 Cl - 가가장큰비율을차지하고있다. 특히, 해염입자의구성비가안면도에서가장낮게, 울릉도에서가장높게나타났다. 이온구성비율을비교하면, 안면도는해염입자가증가한반면다른이온성분은감소하였다. 울진은 SO 2-4 비율이감소하였고, 고산은평균에비해 NH + 4 비율이증가하였다. 안면도, 울진, 울릉도는 Na + 비율이증가한반면고산은 Na + 비율이감소하였다 지구대기감시보고서

8 제 1 장머리말 기후변화에관한정부간협의체 (IPCC 1) ) 가발표한제5차기후변화평가보고서 (2013) 에따르면지구의온도가산업화이전 (1850~1900년) 평균기온대비 2 이상오르면인류에심각한위협이될것이라고경고하고있다. 해수면상승에따른주거지역감소, 폭염 가뭄 집중호우와같은이상기후발생과식량생산량감소등이미지구온난화로인해많은인명과재산피해가발생하고있으며, 전지구적인기후변화해결을위해모든국가공동의노력이절실히요구되고있다. 1992년유엔기후변화협약 (UNFCCC 2) ), 1997년교토의정서 (Kyoto Proto col), 2015년파리협정 (Paris Agreement) 으로이어지는기후변화협약은이러한국제사회노력의일환으로진행되어왔다. 특히, 지난 2015년 12월 12일파리에서열린제21차유엔기후변화협약당사국총회 (COP21) 에서교토의정서가만료되는 2020년이후의새기후변화체제를위해채택한파리협정은 195개당사국의참여를이끌어낸것과규제목표를강화하였다는점에서의미가크다. 파리협정의장기목표는산업화이전대비지구평균기온상승을 2 보다상당히낮은수준으로유지 하고, 1.5 이하로제한하기위한노력 을추구하는것으로 IPCC 평가보고서의내용을기반으로하였다. 국제협약의현실적이고객관적인규제목표설정과같이미래기후변화를정확하게예측하고체계적으로대응해나가기위해서는지구대기조성에관한과학적근거자료확보가매우중요하다. 1989년국제연합 (UN) 의특별기구인세계기상기구 (WMO) 에서기후변화의원인이되는지구대기화학 물리적조성에대한과학적관측자료와자연 인위적대기조성변화정보를제공하기위해지구대기감시프로그램 (Global atmosphere watch, GAW) 을시작한것도이러한이유에서다. 이프로그램은기후변화원인물질의대기중농도변화를기록할뿐만아니라이들물질의전체순환을밝히기위한기초자료를생산하는데, 이는 IPCC, 유엔기후변화협약 1) IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change 2) UNFCCC: United Nations Framework Convention on Climate Change 제 1 장머리말 5

9 (UNFCCC), 그밖의국제기구, 정부기관, 과학자등에제공되어현재와미래기후시스템변화를분석 예측하여기후변화대응을위한정책수립에활용되고있다. 현재, WMO 회원국 100개이상의국가에서 800개가넘는관측소를 GAW 관측시스템에등록하여운영하고있으며, 우리나라기상청은 1992년부터 GAW 프로그램에참여하고있다. 기상청에서운영하는안면도, 고산, 울릉도독도의 3개기후변화감시기본관측소와포항, 목포등 4개보조관측소, 그리고대학, 유관기관에서운영하는 6 개의위탁관측소가한반도지구대기감시관측망으로운영되고있으며, 이중안면도를대표로총 5개지점이 GAW 지역급관측소로지정되어있다. 한반도지구대기감시관측망에서는 GAW에서권고하는온실가스, 반응가스, 에어로졸, 대기복사, 성층권오존 / 자외선, 총대기침적분야총 37종의요소를관측하고있으며, 동북아시아지역을대표하는수준높은관측자료제공과연구활동을통해국제네트워크와프로그램에활발히참여하고있다. 지난 2011년에는대표적온실가스중하나로대기중극히미량으로존재하는육불화황 (SF6) 의측정기술을인정받아 WMO로부터육불화황세계표준센터 (World Calibration Centre) 로지정되었으며, 2015년에는강수화학국제비교실험과온실가스관측기술적합성평가등에서세계최고수준의기술을보유한것으로평가받았다. 또한, 한반도기후변화에대한국민들의이해를높이고, 온실가스감축등미래기후변화에대비한국가정책수립과사회, 경제적대응을위해 2001년부터매년한반도지구대기감시관측 분석결과를지구대기감시보고서로발간하고있다. 이보고서에는지구대기감시관측망의운영현황과요소별분석결과, 관측이래각요소별통계자료를제공하고있다. 2015년에는보다종합적이고신뢰도높은자료제공을위해전지구 한반도의기상기후특성을추가하였고, 급변하는최근기후변화의특성을파악하기위해온실가스를제외하고, 최근 10년간 ( 년) 의평균을임의평년값으로정해 2015년관측값과비교분석하였으며, 관측요소별자료품질관리방법을개선하고관련정보를제4장지구대기감시자료통계방법에수록하였다 지구대기감시보고서

10 제 2 장 2015 년기상기후특성 2.1 전지구특성 기온특성 2015년전지구평균기온은 14.8 로 20세기평균 (13.9 ) 에비해 0.9 높았으며, 1880년이래가장높은기온으로기록되었다 (2위 2014년 /+0.74 ). 2015년초반부터엘니뇨가발달하기시작하여하반기에역대가장강력했던 1997/98 엘니뇨에버금갈크기로매우강하게발달하면서 2015년전지구평균기온상승에기여했다. 전지구평균기온이 1880년이래 10년에약 0.07 씩상승하고있으며, 전지구평균기온이 20세기평균보다높았던해가 39년째계속되고있다. 또한, 지난 136년동안기온이높았던순으로 1위부터 16위에해당하는해를살펴보면, 1998년 (6위) 을제외하고모두 2000년대이후의해인것으로나타났다. 그림 년전지구평균기온편차평년 : 년 ( 출처 : 미국국립해양대기청 ) 제 2 장 2015 년기상기후특성 7

11 전지구연평균기온편차분포 ( 그림 2.1.1) 를살펴보면, 전세계대부분지역에서평년보다높은기온편차가나타났다. 특히, 중앙아메리카, 유럽, 중앙시베리아동쪽부분에서기온이평년보다높았으며, 캐나다퀘벡일부와아르헨티나남부끝에서는평년보다낮았다. 가. 아시아아시아의 2015년평균기온은역대가장높았다. 중국에서는 1월평균기온이평년보다 1.9 높았으며, 1961년이래가장높았다. 11월까지의월별기온이평년보다모두높았다. 홍콩에서는 1884년이래 6월과 7월평균기온이평년보다높았다. 일본에서는 4월기온이일본동쪽중심으로역대가장높았으며, 5월에는북쪽지방도기온이높았다. 나. 북아메리카북미동부에서는 2015년초반에기온이평년보다낮았으나, 북미대륙의 2015년평균기온이관측이래다섯번째로높았다. 미국은 2015년평균기온이 20세기평균기온보다 1.3 높았으며, 관측이래두번째로높았다. 알래스카에서는 2015년평균기온이평년보다 2.3 높아, 1925년이래두번째로높은해로기록되었다. 캐나다서부는대부분지역에서는여름철평균기온이관측이래가장높았다. 다. 남아메리카남아메리카에서는대륙전반적으로 2015년평균기온이관측이래가장높았다. 아르헨티나에서의 2015년평균기온은지난 55년중에두번째로높았다. 칠레에서는 2015년월별평균기온이평년보다높았으나, 10월평균기온은평년보다낮았다. 라. 아프리카북아프리카에서는 2015년에평균기온이 2010년다음으로높았다. 1980년이래 2015년여름철평균기온이네번째로높았고, 9월, 10월, 11월의평균기온이열번째로높았다. 남아프리카에서는봄철에기온이높았다. 그리고남아프리카의 Vredendal에서는 10월 27일기온이 48.4 까지올라갔으며, 이값은가장높은기온을나타냈던 1999년 10월 30일의기온보다 5.9 높았다. 마. 유럽 2015년평균기온은프랑스에서평년보다 1.0 높았으며, 1900년이래세번째로높았다. 네덜란드에서는 1706년이래다섯번째로높았다. 스페인에서 지구대기감시보고서

12 는평년보다 0.94 높았으며, 과거 51년중에가장높았다. 핀란드에서는평년보다 1.9 높았으며, 관측이래가장높았다. 독일에서는평년보다 1.7 높았으며, 지난 135년중에두번째로높았다. 바. 오세아니아호주에서는 2015년평균기온이평년 (1961~1990년) 보다 0.83 높았으며, 지난 106년중다섯번째로높았다. 뉴질랜드에서는 2015년평균기온이평년보다 0.1도높았으며, 평년과비슷했다 강수량특성 2015년전지구육지강수량은 기간평균강수량 (1,033 mm) 보다 22.5 mm 적었다. 미국동부, 남아메리카남부, 유럽북부와남동부, 일본에서강수량이평년보다많았으며, 브라질동부, 유럽중부, 남아프리카, 몽골, 아시아남동부에서강수량은평년보다적었다. 극한강수와가뭄이전세계에걸쳐발생했다. 그림 년전지구강수량백분위수 ( 출처 : 미국국립해양대기청 ) 제 2 장 2015 년기상기후특성 9

13 가. 북아메리카미국시에라네바다산맥부근에서눈이적어미국서부에서의가뭄이 3월말에심화되었다. 캘리포니아 98% 이상의지역에서전례없는가뭄으로제한급수를실시하였다. 멕시코에서는 5월강수량이평년대비 373% 를기록하였으며, 1941년이래 1위를기록하였다. 멕시코의바하캘리포니아에서 6월강수량이관측이래 1위를기록하였다. 나. 남아메리카아르헨티나에서 2월에폭우가내렸으며, 8월에아르헨티나북동부에서집중호우로인해강이범람하고홍수가발생하였다. 칠레에서는 1월에 50년만에극심한가뭄이발생하였다. 그러나 3월말가뭄이심했던칠레북부의아타카마와안토파가스타에는폭우가내렸으며, 일부지역은연강수량을넘는비가내렸다. 브라질은 1년내내가뭄이지속되고있다. 다. 아프리카남아프리카는 2014년 7월 ~15년 6월기간에 1991/92년이래로가장건조했으며, 1932/33년이래로는세번째로건조했다. 앙골라에서는 3월중순에집중호우로인한홍수가발생하였으며, 모로코와알제리그리고튀니지에서는 2월에폭우가내렸다. 라. 유라시아유럽남부에서는 2월에폭우가내렸다. 스웨덴수도인스톡홀름에서는 200 년만에역대가장많은강수를기록하였다. 노르웨이에서는 116년만에두번째로많은비가내렸다. 스페인에서는 5월에가뭄이 1947년이래가장심했다. 영국에서는 2015년총강수량이지난 116년기간중여섯번째로많았다. 늦가을부터연말까지폭풍이계속되면서영국북부와서부지역에홍수가발생하였다. 프랑스에서는 2015년총강수량이평년대비 90% 이하였으며, 지난 50 년중열번째로적었다. 중국에서는 5월 5일부터 31일까지화남북동지역의강수량이평년대비 150% 를기록하였으며, 40년만에가장많았다. 마. 오세아니아호주는 2월강수량이평년대비 49% 로, 역대열한번째적은것으로기록되었으며, 8월강수량은평년대비 35% 로, 1991년이래가장적었다. 뉴질랜드에서는 6월에가뭄과홍수가동시에나타났다. 6월 20일에서 21일사이에뉴질랜드북부아래쪽에집중호우가내렸으며, 특히왕거누이에서는 24시간동안 100 mm가넘는비가내려최악의홍수가발생하였다 지구대기감시보고서

14 2.2 한반도특성 2015년한해동안이상고온, 대설, 집중호우, 가뭄, 한파등다양한이상기후가발생하였다 (2015 기상연감 ). 5월에는이상고온현상으로인해 1973년이래 5월전국평균기온최고 1위를기록했으며, 장마기간 ( ) 동안에는전국평균강수량이평년대비 73% 로적게나타났다. 또한, 전국연평균강수량은평년대비 72% 로 1973년이래역대최저 3위를기록할정도로강수량이부족하였다. 특히수도권을중심으로강수량이평년대비 60% 미만으로적었으며, 제주도와남해안지방을제외한대부분지방에서겨울철까지가뭄현상이지속되었다. 그러나 11월에는비가온날이절반 (14.9일) 으로 1973년이래역대최다 1위를기록하는등다양한이상기후가발생하였다 기온, 강수량특성 2015년전국의연평균기온은 13.4, 평균최고기온은 18.8, 평균최저기온은 8.7 로평년보다각각 0.9, 0.7, 1.0 가높았다. 1973년이래연평균기온과연평균최저기온은두번째로, 연평균최고기온은네번째로높았다. 연평균강수량은 mm로평년대비 72.1% 였으며, 강수일수는 112.8일로평년보다 9.3일많았다. 연평균강수량은 1973년이래최소세번째로적은강수량을보였다. 2015년장마기간은제주도, 남부지방, 중부지방에서각각 30 일 ( ), 36일 ( ), 35일 ( ) 로남부지방과중부지방은평년보다길었으나, 제주도는평년보다짧았다. 장마기간강수량은남부지방과중부지방에서각각 mm와 mm로평년 (348.6 mm, mm) 보다적었으나, 제주도에서는 mm로평년 (398.6 mm) 보다많았다. 지난 30년간 ( 년) 장마기간전국평균강수량은 mm, 강수일수는 17.1일이고, 2015년장마기간전국평균강수량은 mm, 강수일수는 17.5일을보였다. 연대별장기변화경향을살펴보면전국과서울의연평균기온은꾸준히상승하고있으며, 평균최저기온의상승폭이평균최고기온의상승폭에비해크게나타나고있다. 2000년대연평균호우일수 (1시간최다강수량 30 mm이상이고, 일강수량 80 mm이상인날 ) 는 1970년대에비해서울이약 2 3배증가하였다. 제 2 장 2015 년기상기후특성 11

15 그림 평균기온, 평균최고 최저기온, 평균강수량 (1973~2015 년 ) ( 출처 : 2015 기상연감 ) 연평균기온평균기온평년편차평균기온최근 10 년평균편차 연강수량강수량평년편차강수량최근 10 년평균편차 그림 년평균기온, 강수량과평년값비교 ( 출처 : 2015 기상연보 ) 지구대기감시보고서

16 2.2.2 계절별특성 겨울철 ( ) 전국의평균기온은 0.7, 평균최저기온은 3.8 로평년보다 0.1, 0.3 높았고, 평균최고기온은 5.7 로평년보다 0.4 낮았다. 강수량은 76.7 mm로평년의 86.5% 였고, 강수일수는 26.1일로평년보다 6.3일이많았으며 1973년이래세번째로많은강수일수를보였다. 봄철의전국평균기온은 12.7, 평균최고기온은 19.1, 평균최저기온은 6.7 로평년보다각각 1.0, 1.2, 0.7 높았다. 강수량은 mm로평년의 88.9% 수준이었고, 강수일수는 25.9일로평년보다 1.4일많았다. 봄철의평균기온과평균최고기온은 1973년이래최고 3위, 평균최저기온은최고 5위를기록하였다. 여름철전국평균기온은 23.7, 평균최고기온은 28.7, 평균최저기온은 19.8 로평년보다각각 0.1, 0.3, 0.1 높았다. 강수량은 mm로평년의 53.9% 를보였고강수일수는 33.8일로평년보다 3.5일적었으며 1973 년이래여름철강수량은최저 3위, 일강수량 80 mm 이상일수는최소 3위를기록하였다. 가을철평균기온은 15.2, 평균최고기온은 20.6, 평균최저기온은 10.6 로평년보다각각 1.1, 0.5, 1.4 높았다. 강수량은 mm로평년의 95.0% 수준이었으며, 강수일수는 27.8일로평년보다 6.0일이많았다. 1973년이래평균기온은최고 4위, 평균최저기온은최고3위를기록하였다 주요관측지점기상특성한반도를대표하는안면도, 고산, 울릉도독도기후변화감시기본관측소의동일지역내기상관서에서 2015년에관측한기상자료를아래그림 2.2.3과표 2.2.1로나타내었다. 안면도는인근 ( 구 ) 서산기상대의자료를사용하였다. 제 2 장 2015 년기상기후특성 13

17 그림 은바람장미로방위별풍향출현빈도와풍향별풍속계급빈도를 나타내며, 표 은지점별주요기상요소의월별평균을나타낸다. 서산 (Seosan) 고산 (Gosan) 울릉도 (Ulleungdo) 그림 년바람장미, 막대는바람이불어오는방향, 길이는해당등급의바람빈도, 중앙원속의값은무풍 (0.5 m s미만 ) 일경우를나타냄 ( 출처 : 2015 기상연보 ) 표 년기후변화감시주요지점기상관측자료 요소지점 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월전년평년 평균기온 ( ) 서산 고산 울릉도 서산 강수량 ( mm ) 평균습도 (%) 고산 울릉도 서산 고산 울릉도 위치정보 : 서산 ( 해발 28.9m), 고산 ( 해발 71.5m), 울릉도 ( 해발 222.4m) 지구대기감시보고서

18 제 3 장분야별관측 분석결과 3.1 온실가스 온실가스는대부분의태양복사를투과시키고지표면이방출하는막대한양의장파복사를흡수하는대기중에존재하는기체를말한다. 이들은긴체류시간으로한번배출되면대기에지속적으로누적되어지구온난화를가속시키는역할을한다. 대기중온실가스농도는지구온난화를야기하는온실가스의직접적영향을추산할수있을뿐아니라, 배출원과소멸원의변화를유추할수있는좋은근거자료이며유엔기후변화협약 (UNFCCC) 의제3차당사국총회 ( 일본교토, 1997) 에서는이산화탄소 (CO 2 ), 메탄 (CH 4 ), 아산화질소 (N 2 O), 염화불화탄소 (CFCs), 수소불화탄소 (HFCs), 과불화탄소 (PFCs), 육불화황 (SF 6 ) 을규제대상의온실가스로규정하였으며, 제17차당사국총회 ( 남아프리카공화국더반, 2011) 에서는여기에삼불화질소 (NF 3 ) 를추가하였다. 기상청은안면도, 고산, 울릉도독도기후변화감시소에서이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 육불화황, 염화불화탄소류 (CFC-11, CFC-12, CFC-113) 등 7 종을관측하고있으며, 위탁관측소인서울대학교 ( 광릉 ) 에서산림이산화탄소플럭스를관측하고있다. 기상청은안면도기후변화감시소의관측을기준으로 1999년부터현재까지총 17년간의온실가스배경대기농도관측자료를확보하고있다 이산화탄소 (CO 2 ) 이산화탄소는지구온난화를유발하는주요원인물질로인간의화석연료소비증가로배출되는대표적인온실가스이다. 이산화탄소의전지구평균농도는꾸준히증가하고있으며관측단위는 ppm(part per million, 100만분의일 ) 이다. 일반적으로이산화탄소는배출되어대기중에머무르는잔류기간이 년이나된다. 모든온실가스의전지구복사강제력이산업화이전시기 (1750 년이전 ) 와비교하여 2.83 W/m 2 에이르며이중이산화탄소가차지하는전지 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 15

19 구복사강제력은 1.83 W/m 2 (64.3%) 에이르는것으로알려져있다 (IPCC, 2013). 가. 안면도 2015년안면도에서관측된이산화탄소연평균배경대기농도는 ppm 이다. 안면도에서처음이산화탄소농도를관측한 1999년연평균농도 ppm과비교하여 17년간 36.3 ppm 증가하였으며 1999년농도대비 9.8% 증가하였다. 산업화이전인 1750년이산화탄소전지구평균농도 ppm와비교하면 46.4% 증가한값이다. 그림 3.1.1은 1999년부터 2015년까지안면도의이산화탄소배경대기농도시계열이다. 안면도의이산화탄소농도는 1999년부터꾸준히증가하여 2012 년에는처음으로연평균농도가 400 ppm을돌파하였다. 이후에도지속적으로상승하여연평균농도가매년높아지고있다. 2015년이산화탄소성장률은 2.5 ppm/yr를기록하였으며전기간에대한이산화탄소평균성장률 2.3 ppm/yr 보다 0.2ppm/yr 높았다. 또한, 이산화탄소의배경대기농도는계절변동성분과추세변화성분으로뚜렷이구분된다. 그림 년부터 2015 년까지안면도의 CO 2 배경대기농도 지구대기감시보고서

20 그림 는 1999 년부터 2015 년까지안면도이산화탄소농도의주기분석 결과이다. 이산화탄소농도의주성분은 1 년주기의계절변동성분과장기추세 변화성분이가장큰것으로나타난다. 그림 ~2015년까지 17년간안면도의 CO 2 농도주기분석표 3.1.1은 2015년안면도기후변화감시소에서관측된이산화탄소농도의월평균, 연평균농도이다. 2015년이산화탄소의배경대기농도는 4월에최댓값 (411.1 ppm) 을, 8월에최솟값 (399.2 ppm) 을기록하였다. 표 년안면도에서관측한 CO 2 월평균과연평균농도 (ppm) 2015 년 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 평균값 그림 3.1.3은 1999~2015년까지이산화탄소월평균의시계열과 ±1σ 표준편차를오차막대로나타내었다. 17년간평균한이산화탄소월평균농도또한 4 월에최댓값, 여름철인 8월에최솟값을기록하였다. 중국에서불어오는편서풍이강한계절에대체로한반도의이산화탄소농도가높고, 북서태평양에서깨 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 17

21 끗한남서풍이들어오는여름철에이산화탄소농도가낮게나타나는경향을보 여주고있다. 우리나라를포함한북반구에서이산화탄소계절변동특징은바람 에의한수송과식생의영향을크게받는것으로알려져있다. 그림 지난 17년간 (1999~2015년) 안면도의 CO 2 균농도의시계열과 ±1σ 표준편차 월평 그림 3.1.4는안면도와비슷한북반구위도대에위치한미국하와이마우나로아 (Mauna Loa) 관측소와일본료리 (Ryori) 관측소에서측정된이산화탄소농도의시계열그림이다. 특히, 1958년부터이산화탄소농도를측정해온마우나로아관측소는 GAW 지구급관측소로지구에서가장오래된이산화탄소실시간관측자료를확보하고있는곳이다. 북반구에위치한 3곳의관측소모두관측이래지금까지꾸준히이산화탄소농도가증가하고있으며, 최근들어안면도뿐만아니라다른두관측소에서도이산화탄소농도가 400 ppm을넘어섰다. 일반적으로북반구에위치한많은 GAW 관측소의이산화탄소농도는뚜렷한계절변동성분을가지고있어그시계열이그림 3.1.4와같이톱니모양형태로증가한다 지구대기감시보고서

22 그림 우리나라안면도 (Anmyeondo), 미국마우나로아 (Mauna Loa), 일본료리 (Ryori) 에서관측한 CO 2 농도 나. 고산, 울릉도독도 2015년고산과울릉도독도기후변화감시소의이산화탄소연평균농도는각각고산 ppm, 울릉도 ppm, 독도 ppm로관측되었다. 각지점의이산화탄소연평균농도에안면도연평균농도 (407.0 ppm) 를뺀차이는고산 0.5ppm, 울릉도 2.8 ppm, 독도 2.7 ppm 이다. 이산화탄소연평균농도가가장높은곳이안면도이며그다음으로고산, 독도, 울릉도순으로나타났다 ( 표 ). 이산화탄소월평균최고값은모든관측소에서 4월에나타났으며월평균최저값또한모든관측소에서 8월에나타났다. 표 년고산, 울릉도독도의 CO 2 월평균과연평균농도 2015 년감시소 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 이산화탄소 ( CO 2 ) [ 단위 : ppm] 고산 울릉도 독도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 19

23 다. 남극세종과학기지 남극세종과학기지에서는 2010년 1월부터파장스캔공동감쇄분광기 (Wavelength-scanned cavity ring down spectroscopy, WS-CRDS) 를이용해이산화탄소농도를관측해왔다. 그리고 2010년 10월 26일에이산화탄소농도를포함하여성층권오존농도등의관측요소에대해 WMO/GAW 프로그램의지역급관측소로등재되었다. 세종과학기지에서의이산화탄소농도관측장비는 WS-CRDS 방식의 CO2/H2O 분석기 (G1200, Picarro Inc, USA) 와제습장치, 그리고유량조절및교정장치로구성되어있다. WS-CRDS 방식의기본원리는정밀하게세부조정 (tuning) 된파장을공동 (cavity) 에보내어흡수소멸 (ring down) 되는시간을흡수강도 (absorption intensity) 로변환하여정량화하는것이다. 관측동옥상약 2.7 m 높이 ( 지표면으로부터약 6 m) 의흡입구 (Inlet) 에서포집되는샘플공기는펌프에의해제습장치에도달한다. 두개의네피온드라이어 (25 cm) 와화학시료트랩 (Mg(ClO 4 ) 2 ) 으로이루어진제습장치에서수증기가제거되고, 기체유량제어시스템인 MFC(mass flow controller) 에의해일정하게조절된유량 (400 ml min -1 ) 중약 250 ml min -1 의양만최종적으로분석기에도달하여분석된다. 2015년에는 3월중순부터 6월중순에내장펌프를교체하기전까지관측이중단되었으며, 11월하순에도장비고장으로자료수집이원활하지않았다. GAW 관측기준에맞는자료생산이어려웠으나, 상대적으로큰환경변화를겪고있는남극반도주변에서의이산화탄소농도의추세를이해하는데에는활용이가능할것으로보인다. 또한 2015년부터남극대륙연안에위치한남극장보고과학기지 (74 37 S, W) 에서이산화탄소와메탄농도의측정을시작하였는데 ( 극지연구소, 2016a), 이는지리적, 기후학적차이와서로다른대기순환과정의영향을받는두지역에서의이산화탄소거동그리고이산화탄소흡원으로써의남빙양의역할에대한보다나은이해를위한자료로활용될수있을것으로기대된다. 그림 3.1.5는 2015년남극세종과학기지에서측정된월평균풍속과기온의변동이다. 풍속은하계기간상대적으로약하고, 겨울에강한전형적인모습을보인다. 1월평균풍속이 7.1 m/s로가장약하였고, 6월이 8.9 m/s로가장강하였다. 풍향은예년과비슷하게북서풍계열이가장많았다. 연평균풍속은 지구대기감시보고서

24 8.1 m/s로예년의 8.0 m/s와거의같았다. 기온의경우 2월이 1.8 로가장높았고, 6월과 7월이 -7 로가장낮았다. 연평균기온은 2.3 로예년에비해 0.5 낮았다. 예년에비해 2015년의기상특징은기압이다소낮았으며관측이래가장낮은기압이기록되었다. 또한강수량이약 55% 증가하였다. 보다자세한기상정보는극지연구소 (2016b) 을참조하면된다 WS T 4 2 Wind speed (ms -1 ) T (DegC) Time(Month) -8 그림 년남극세종과학기지의월평균풍속과기온변화 2015년수집된이산화탄소농도자료는약 60% 이다. 월별로살펴보면, 3 월과 4월은관측이이루어지지않아이용가능한자료가없으며, 5월과 6월은 50% 이내, 나머지월은 70 90% 이나 12월의경우장비의이상으로사용할수있는자료가없었다. 앞에서샘플한공기의수증기로인한제습및펌프작동의문제가언급되었다. 이에공동감쇠분광기 (CRDS) 로측정된수증기농도를분석한결과예상과는달리월평균 0.007% 이내로 2010년부터관측된자료중가장낮았다. 이로부터어느정도오차범위내에서자료사용이가능한것으로판단된다. 그림 3.1.6은 년의 6년동안월평균이산화탄소의연변동이다. 매년세종과학기지에서측정되는이산화탄소의농도증가가뚜렷하게나타난다. 2015년의월평균이산화탄소농도의크기및연변동은다른해의값들변동과잘일치한다. 다른해의이산화탄소농도최저값은 1 2월중, 최고값은 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 21

25 9 10월에나타나는데 2015년의경우도이와잘일치한다. 2015년이산화탄소월평균최솟값은 1월 ppm, 최댓값은 9월과 10월 ppm으로나타났다. 월최댓값에서월최솟값의차이는 2.8 ppm으로결측이많았던 2014년자료를제외하면지난 5년중평균보다작았다. 한편, 2015년남극장보고과학기지에서측정된월평균이산화탄소의농도는 3월에 ppm, 11월에 ppm으로세종기지에서측정된값보다높았다. 장보고기지의경우풍향은내륙에서연안방향이연중탁월하다. 따라서직접바다를거쳐도달하는세종기지의대기와는달리상대적으로저위도지역의이산화탄소를포함한대기가해양에의해제거되지않고직접도달할가능성이높아농도가높은것으로보인다. 하지만세종기지농도의경우교정과관련된오차도포함되어있어그차이에대한원인은계속밝혀나가야할것이다. 표 년남극세종과학기지이산화탄소월평균과연평균농도 2015 년 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 평균값 CO 2 (ppmv) Time (Month) 그림 ~2015 년까지의월평균이산화탄소농도의연변동 지구대기감시보고서

26 3.1.2 메탄 (CH 4 ) 메탄은주요온실가스중하나이며 ppb(part per billion, 10억분의일 ) 단위로관측한다. 복사강제력은 0.48 W/m 2 로전지구온실가스복사강제력 (2.83 W/m 2 ) 대비 17.0% 기여하고있다 (IPCC, 2013). 일반적으로메탄은습지, 흰개미, 해양과같은자연적으로배출하는양이 40% 정도되고목축업, 화석연료사용, 매립지, 논농사등인위적인배출이 60% 를차지한다. 배출된메탄은대기중에 12.4년정도잔류하는것으로알려져있다. 기상청은 1999년부터안면도에서메탄관측을시작하여 2015년까지 17년간연속관측자료를확보하고있다. 가. 안면도 2015년안면도에서관측한메탄의연평균배경대기농도는 ppb를기록하였다. 안면도의 2001년연평균농도약 ppb와비교하여, 지난 15년간 60.4 ppb(3.2%) 정도증가하였다. 표 3.1.4는안면도기후변화감시소에서관측한메탄의 2015년월평균농도와최근 10년간 (2005~2014년) 월평균농도를나타낸다. 2015년연평균농도가최근 10년간연평균농도 ppb 보다 43.6 ppb 더높다. 표 안면도의 CH 4 월평균농도와최근 10 년간월평균농도 (ppb) 평균기간 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2015 년 년평균 ( ) 그림 3.1.7은 2005년부터 2015년까지 11년간안면도기후변화감시소에서관측한메탄의월평균농도와추세선을나타낸다. 메탄은대기중에서이산화탄소농도보다대략 1/100배정도로적은양이지만조금씩증가하는추세를잘보여주고있다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 23

27 그림 년부터 2015 년까지안면도의 CH 4 월평균 ( 파란점 ), 배경대기농도추세변화 ( 검은선 ) 그림 3.1.8은 2015년안면도메탄관측값의월별박스플롯과최근 10년간 (2005~2014년) 의월평균이다. 2015년의메탄의월평균농도는최근 10년간월평균농도보다높으며, 이는최근 10년간자료와비교해도한반도메탄배경대기농도가증가추세에있음을알수있다. 그림 년안면도의 CH 4 일평균농도월별박스플롯과최근 10 년간월평균 ( 파란선 ), 막대가로선은중간값과평균, 박스상단과하단은 75%, 25%, 오차막대는 90%, 10%, 점은 90%, 10% 밖에있는값 지구대기감시보고서

28 3.1.3 아산화질소 (N 2 O) 아산화질소는대기중에미량으로존재하는온실가스로 ppb 단위로관측한다. 발생원은해양, 토양, 비료사용, 산업공정, 유기물 (biomass) 소각등이있으며, 자연적배출원이 60% 정도되며인위적으로 40% 배출된다. 대기중에 121년동안머무르는긴잔류기간을가지고있다. 기상청은 1999년부터안면도에서아산화질소관측을시작하여 2015년까지 17년간연속관측자료를확보하고있다. 아산화질소의복사강제력은 0.17 W/m 2 로전지구온실가스복사강제력 (2.83 W/m 2 ) 대비 6% 를차지한다 (IPCC, 2013). 가. 안면도 2015년안면도의아산화질소연평균배경대기농도는 ppb를기록하였다. 안면도에서처음으로아산화질소농도를측정하였던 1999년연평균농도 ppb와비교하여, 지난 17년간 13.4 ppb(4.3%) 증가하였다. 표 3.1.5는안면도에서관측한아산화질소의 2015년월평균농도와최근 10 년간 (2005~2014년) 월평균농도를나타낸다. 최근 10년간월평균자료의월변동이거의없으며, 동일자료의주기성분분석또한계절변동성분이없음을확인하였다. 2015년연평균농도가최근 10년간연평균농도 ppb 보다 3.6 ppb 더높았다. 표 안면도의 N 2 O 2015 년월평균농도와최근 10 년간월평균농도 (ppb) 평균기간 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2015 년 년평균 ( ) 그림 는 2005 년부터 2015 년까지의아산화질소월평균농도와추세변 화를나타낸다. 우리나라배경대기에서아산화질소농도가 ppb 단위의미량기 체이지만꾸준히증가하고있음을보여준다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 25

29 그림 년부터 2015 년까지안면도에서관측한 N 2 O 월평균농도 ( 파란점 ), 추세변화 ( 검은선 ) 그림 은 2015 년안면도아산화질소관측값의월별박스플롯과최근 10 년간의월평균이다. 전체적으로 2015 년아산화질소농도는최근 10 년간월 평균농도보다높음을보여주며이는한반도배경대기의아산화질소농도또한 최근 10 년평균과비교해도증가추세에있음을알수있다. 그림 년안면도의 N 2 O 일평균농도월별박스플롯과최근 10 년간월평균 ( 파란선 ), 막대가로선은중간값과평균, 박스상단과하단은 75%, 25%, 오차막대는 90%, 10%, 점은 90%, 10% 밖에있는값 지구대기감시보고서

30 나. 고산 제주도고산기후변화감시소는 2012년부터아산화질소를측정해왔다. 고산에서관측한 2015년아산화질소연평균농도는 ppb를기록하였다. 안면도의 2015년아산화질소연평균농도 ppb와비교하면고산의아산화질소연평균농도가 0.7 ppb 더높았다. 반면, 고산에서처음으로아산화질소농도를측정하였던 2012년연평균농도 ppb와비교하여, 지난 3 년간아산화질소농도가 2.6 ppb(0.8%) 증가하였다 육불화황 (SF 6 ) 육불화황은지구대기에서극미량으로존재하는온실가스로 ppt(part per trillion, 1조분의일 ) 로관측한다. 육불화황은 100% 인위적으로제조된물질로반도체세정제, LCD 생산및자동차생산공정, 변압기절연체등에사용되며, 대기중으로배출되면 3200년동안이나머무른다. 기상청은 2007년부터안면도에서육불화황관측을시작하여 2015년까지 8 년간관측자료를확보하고있으며, 2011년에는 WMO/GAW 프로그램으로부터육불화황세계표준센터로지정되어 GAW 관측소를대상으로기술보급, 교육훈련과정운영등의활동을하고있다. 가. 안면도 2015년안면도육불화황의연평균배경대기농도는 9.7 ppt를기록하였다 ( 표 3.1.6). 안면도에서안정적으로육불화황농도를측정하였던 2008년연평균농도 6.7 ppt와비교하여최근 7년간 (2008~2014년) 3.0 ppt(44.8%) 급격히증가하였다. 그림 은 2008년부터 2015년까지안면도의월평균육불화황농도와추세선을보여주고있다. 우리나라배경대기에서육불화황농도가빠르게증가하고있음을확인할수있다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 27

31 표 안면도의 SF 6 월평균농도와최근 7 년간월평균농도 (ppt) 평균기간 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2015 년 년평균 ( ) 그림 년부터 2015 년까지안면도의 SF 6 월평균농도 ( 파란점 ), 추세선 ( 검정선 ) 그림 는 2008년부터 2014년까지육불화황농도의월평균과 2015년일자료의월별박스플롯을나타낸다. 육불화황의가파른증가추세때문에 2015년의월평균농도가최근 7년평균한월평균농도보다높다. 표 3.1.6에서 2015년 6월에최대농도인 9.9 ppt가관측되었고겨울인 1월에최저농도 9.2 ppt를기록하였다. 하지만최근 7년간육불화황의월평균자료에는뚜렷한계절변동이없음을알수있다 지구대기감시보고서

32 그림 안면도의 SF 년일평균농도월별박스플롯과최근 7년간월평균농도 ( 파란선 ) 염화불화탄소류 (CFC s ) 염화불화탄소류 (CFCs) 는흔히프레온가스라고하며성층권오존파괴물질로잘알려져있다. 지구대기중에서극미량으로존재하여 ppt 단위로측정한다. 기상청은 1999년부터안면도에서염화불화탄소 (CFC)-11, 염화불화탄소 (CFC)-12 관측을시작해왔으며 2007년부터는추가로염화불화탄소 (CFC)-113 관측을시작하여총 3종의염화불화탄소류 (CFCs) 의농도를측정하고있다. 염화불화탄소류 (CFCs) 는주로냉장고냉매, 세척제, 스프레이제품의생산과사용때문에발생한다. 전세계유엔회원국은 1989년몬트리올의정서와그후속개정안에서염화불화탄소류 (CFCs) 를규제하였고, 우리나라도 2010년에염화불화탄소류 (CFCs) 의생산과사용을완전히중단하였다. 염화불화탄소류 (CFCs) 는 45~100년에이르는긴대기중잔류기간을가지고있으나염화불화탄소류 (CFCs) 의사용규제로평균농도가전지구적으로점차낮아지고있는추세이다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 29

33 가. 안면도 2015년안면도염화불화탄소 (CFC)-11의연평균농도는 ppt를기록하였다 ( 표 3.1.7). 안면도에서처음으로염화불화탄소 (CFC)-11 농도를측정하였던 1999년연평균농도 ppt와비교하여지난 17년간 40.8 ppt (15.1%) 감소하였다. 표 안면도의염화불화탄소류 (CFC-11, CFC-12, CFC-113) 월평균농도 (ppt) 2015 년 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월연평균 CFC CFC CFC 그림 은 2005년부터 2015년까지의염화불화탄소 (CFC)-11의월평균농도와추세변화를보여주고있다. 염화불화탄소 (CFC)-11의연평균농도가 2005년 ppt에서 2014년 ppt로최근 10년 ( 년) 사이 27.8 ppt 감소하였다. 그림 ~2015 년까지안면도의염화불화탄소 (CFC)-11 월평균농도 ( 파란점 ), 추세선 ( 검정선 ) 지구대기감시보고서

34 그림 는 2015년안면도기후변화감시소에서관측한염화불화탄소 (CFC)-11 일평균농도의월별박스플롯과최근 10년간 (2005~2014년) 월평균농도를나타낸다. 유효한일자료개수가없거나부족한월 (1, 8, 12월 ) 이있지만최근 10년사이다른염화불화탄소류 (CFCs) 와함께연평균은빠르게감소하고있음을알수있다. 그림 안면도의염화불화탄소 (CFC) 년일평균농도월별박스플롯과최근 10 년간월평균농도 ( 파란선 ) 2015년안면도염화불화탄소 (CFC)-12의연평균배경대기농도는 ppt를기록하였다 ( 표 3.1.7). 안면도에서처음으로염화불화탄소 (CFC)-12 농도를측정하였던 1999년연평균농도 ppt와비교하여지난 17년간 16.5 ppt(3.1%) 감소하였다. 그림 는 2005년부터 2015년까지의염화불화탄소 (CFC)-12의월평균농도와추세변화를보여주고있다. 염화불화탄소 (CFC)-12의연평균농도가 2005년 ppt에서 2014년 ppt로최근 10년 (2005~2014년) 사이 25.2 ppt 감소하였다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 31

35 그림 ~2015 년까지안면도의염화불화탄소 (CFC)-12 월평균농도 ( 파란점 ), 추세선 ( 검정선 ) 그림 은안면도기후변화감시소에서관측된염화불화탄소 (CFC)-12 의 2015 년일평균농도의월별박스플롯과최근 10 년간월평균농도이다 년의월평균농도가최근 10 년월평균농도와비교하여모든월에서낮았 으며, 7 월과 11 월의최고농도만이 10 년월평균값을조금상회하였다. 배경대 기농도또한다른염화불화탄소류 (CFCs) 와함께감소함을확인할수있다. 그림 염화불화탄소 (CFC)-12 로그림 3.13 과같음 지구대기감시보고서

36 염화불화탄소 (CFC)-113의 2015년안면도연평균배경대기농도는 71.2 ppt를기록하였다 ( 표 3.1.7). 그림 은 2007년부터 2015년까지의염화불화탄소 (CFC)-113의월평균농도와추세변화를보여주고있다. 안면도에서염화불화탄소 (CFC)-113 농도를처음으로측정하였던 2007년연평균농도 76.4 ppt와비교하여최근 9년간 (2007~2015년) 5.2 ppt(6.8%) 감소하였다. 그림 ~2015 년까지안면도의염화불화탄소 (CFC)-113 월평균농도 ( 파란점 ), 추세선 ( 검정선 ) 그림 은안면도기후변화감시소에서관측한염화불화탄소 (CFC)-113의 2015년일평균농도월별박스플롯과최근 8년간 (2007~2014 년 ) 월평균농도를나타낸다. 2015년염화불화탄소 (CFC)-113의월평균농도가최근 8년월평균농도보다모든월에서낮게나타났다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 33

37 그림 염화불화탄소 (CFC)-113 로그림 3.13 과같음 산림생태계이산화탄소 광릉관측지는 KoFlux (Korean Flux Measurement Network; ncam.kr/page/koflux/database/index.php) 의주요관측지로한반도중서부에위치한경기도포천시소재국립수목원내활엽수림지역 (37 o 45' 25.37" N, 127 o 9' 11.62" E: 260m ASL) 에위치한다. 광릉산림은 500년간훼손되지않는숲으로국내에서가장잘보존된자연림으로꼽힌다. 광릉 Supersite는 80 ~ 200년수령의졸참나무 (Quercus serrata) 와서어나무 (Carpinus laxiflora) 가주종을이룬다 (Lee et al., 2007). 군락높이 (canopy height) 는평균 18m이고최대엽면적지수 (leaf area index) 는 6으로여름에나타난다. 토양은사양토 (75%), 사질식양토 (13%), 사토 (12%) 를함유하고있다. 에디플럭스관측을위한에디공분산시스템은관측지의지형, 식생의대표성, 플럭스발자국 (Footprint), 접근성등을고려하여플럭스타워의 40m 높이에설치되어있다 ( 그림 ). 이산화탄소농도는고속반응개회로적외선기체분석기 ( 모델 LI-7500, LI-COR Inc. Lincoln, USA) 를사용하여관측하고있다. 이산화탄소농도는 10Hz로관측하였고, 10Hz의원시자료 (Raw data) 와 30분평균자료를집록기 ( 데이터로거모델 CR3000, Campbell Scientific Inc, USA) 에각각집록하였다. 에디공분산시스템이외에도저류항관측을 지구대기감시보고서

38 위한프로파일시스템이지면에서군락위의대기중이산화탄소농도를관측하고있다. 프로파일시스템의노후화로 2013년 7월부터해당관측이중단되었으며, 2015년 10월에새로운시스템 ( 모델 AP200, Campbell Scientific Inc.) 을설치하여관측을재개하였다. 새로운프로파일시스템에서는폐회로적외선기체분석기 ( 모델 LI-840, LI-COR Inc.) 를통해기체농도분석이초당 2 회씩이뤄지고, 전체높이분석시간은 120초 / 회이며, 30분평균자료를집록기 ( 모델 CR1000, Campbell Scientific Inc.) 에저장하고있다. 2015년도에디공분산시스템의개회로적외선기체분석기에서관측한이산화탄소농도자료획득률은 70% 정도로예년자료획득률 (80% 이상 ) 에비해낮았다. 그림 광릉활엽수림타워에설치된 CO 2 농도와플럭스관측시스템 ( 실선 : 에디공분산시스템, 점선 : 프로파일시스템 ) 그림 은개회로적외선기체분석기로관측한이산화탄소농도의평균일변동을나타낸다. 여기서이산화탄소농도는배경대기농도관측과같이넓은수평적공간을대표하는경계층내의잘혼합된평균적인농도이기보다는 40m 높이에서기체분석기가관측하는발자국영역 ( 예를들면 200~1000m) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 35

39 내의이산화탄소농도이다. 식생의광합성이활발한기간 (5~9월) 동안이산화탄소농도는밤에증가하고, 낮에감소하는뚜렷한일변동을보였다. 이는밤에식생및토양의호흡으로농도가증가하고낮에광합성작용으로농도가감소한것에기인한다. 그림 광릉활엽수림의월별 CO 2 농도의평균일변동 평균탄소농도는 370~430 ppm의변동범위를보였으며, 5월부터꾸준히감소하여, 광합성이최대로나타나는 8월말에최솟값을보였다 ( 그림 ). 6월말에서 7월중순사이에전원공급문제로인해결측이발생하였다. 두기체농도의월평균값은표 3.1.8에나와있다. 이산화탄소농도의계절변동의경우식생변화와관계가깊은데, 식생계절변화를이해하기위해식생군락분석기 ( 모델 LAI-2200, LI-COR Inc.) 를이용해식생면적지수 (Plant area index, PAI) 관측이동시에수행되었다 지구대기감시보고서

40 2014 년에는개엽이 4 월말에시작되었으며, 2015 년에도개엽이 4 월말로예년 과비슷하게발생했다. 그림 광릉활엽수림의일평균 CO 2 농도 표 광릉활엽수림의월평균 CO 2 농도 ( ) 는월별표준편차 Month CO 2 (ppm) (13.6) (7.3) (12.5) (11.1) (11.1) (11.2) (14.6) (13.9) (9.8) (11.6) (8.5) (7.8) Average 광릉활엽수림의 8 년간 ( 년 ) 이산화탄소농도는연중 ppm 범위에있으며, 겨울철 (12 월, 1 월, 2 월 ) 에값이높게나타나는반면 식생의광합성으로 8 월에최저값을보이고있다. 광릉활엽수림의최근 8 년간 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 온실가스 37

41 이산화탄소농도평균은 ppm 이며, 매년연평균농도는비슷한경향을 보이고있다. 최근 8 년기간중 2006 년에연평균농도 ppm 이관측된 이래 2013 년까지평균농도가크게증가하지않았다. 그림 광릉 CO 2 의 ( 가 ) 평년월평균농도비교, ( 나 ) 최근 8 년간연평균농도변화경향. 그림 ( 가 ) 상자선의양끝은 10, 90% 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데선은중간값, 점은평균 지구대기감시보고서

42 3.2 반응가스 반응가스에는오존 (O 3 ), 일산화탄소 (CO), 휘발성유기화합물 (VOCs), 질소화합물 (NOx, NOy), 그리고이산화황 (SO 2 ) 등이있다. 이들은대기내수명이수초 수개월이내로대기내화학반응에관여하며광화학반응과에어로졸생성을통해기후와의상호관계에깊이관여한다. 기상청은안면도에서 1998년부터, 고산에서 2012년부터오존, 일산화탄소, 질소산화물, 이산화황을관측해왔다. 2015년도에는반응가스측정장비를일주일마다교정하였고 (4시간소요 ) 장비점검, 소모품교체등은연중 2 3회로최대 2일이소요되었다. 안면도에서는장비장애로인한결측은없었으나고산의경우 1, 2월에이산화황장비장애로, 8월에흡입관결로와관측실냉방시스템고장으로약 20일간정상적인관측이이루어지지못했다. O 3 의월평균농도분포는안면도와고산에서모두봄과가을에농도가높은쌍봉분포를보였다. 안면도에서측정한 O 3 은최근 10년 (2005~2014년) 동안점차감소하는경향을보인반면고산에서는최근 4년동안 O 3 연평균농도가조금씩증가했다. 안면도와고산에서측정한 CO의월평균농도는여름에낮고겨울에높은분포를보였다. 또, CO의연평균농도는안면도에서는 2013년까지증가하다가이후점차감소하고, 고산에서는점차증가하였다. 안면도에서 NOx의최근 10년간월평균농도는여름에낮고겨울에높은분포를보였으나, 2015년 7월에 NOx의월평균농도는최근 10년간월평균농도에비해두배이상높았다. 고산의 NOx 월평균농도는봄과가을에농도가다른계절에비해조금높았으나전체적으로계절변동이미미하였다. 안면도에서측정한 NOx의연평균농도는평년동안점차감소한반면고산에서측정한 NOx의연평균농도는최근 4년간조금씩증가하였다. 안면도에서측정한 SO 2 의월평균농도는여름에낮고겨울에높은분포를보이나, 연평균이지속적으로감소하고있다. 고산에서측정한 SO 2 는그농도가낮아계절변동이뚜렷하게보이지않았으며최근 4년간연평균이증가하거나감소하지않고 0.5 ppb의수준을유지하였다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 39

43 3.2.1 오존 (O 3 ) 지표오존 (O 3 ) 은강력한온실효과를일으키는기체중하나이며, 대류권 O 3 의복사강제력은 0.4 W/m 2 로지구온난화에직접적으로영향을미친다 (IPCC, 2013). 산업활동과자동차등의인위적인활동에서나오는질소산화물과탄화수소의광화학반응에의해서생성되어광화학스모그의원인물질일뿐아니라장파복사에너지를흡수하는온실가스로도작용하며, 시각장애와폐수종, 폐충혈등을일으킨다. 가. 안면도 2015년안면도에서측정한 O 3 은광화학반응이활발한봄 (3, 4, 6월 ) 과가을 (9월) 에는다른계절에비해농도가 ppb 사이로넓은범위에서관측되었고겨울에는관측농도수준이 30 ppb 이하로낮게분포하였다 년월평균농도의범위가 ppb 사이로평년월평균농도보다낮게분포하였다. 2015년의연중농도분포는대체로평년과같은쌍봉형태이지만봄철과가을철농도가다른월에비해상대적으로평년보다더낮게분포하면서평년보다는쌍봉형태가뚜렷하지않았다. 최근 10년 (2005~2014년) 월평균농도최댓값은 5월 (52.6 ppb) 에, 최솟값은 12월 (29.1 ppb) 에나타난반면 2015년의월평균농도는최댓값이 6월 (40.6 ppb) 에, 최솟값은 1월 (14.9 ppb) 에나타났다. 즉, 2015년에는평년에비해최대농도가나타나는시기가 1개월가량뒤로이동했으며, 평년에비해최댓값은 12.3 ppb, 최솟값은 15.3 ppb 가량낮은농도가관측되었다. 안면도의최근 10년간 ( 년) O 3 농도평균은 39.1 ppb이며, 매년연평균농도가대체로꾸준히감소하는경향을보이고있다 ( 그림 3.2.2). 즉, 최근 10년기간중최솟값은 2005년평균인 28.5 ppb 이었으며 2008년에최대연평균농도 44.5 ppb가나타난이래점차감소하여 2015년에 27.9 ppb가관측되었다. 2015년연평균농도는 2014 년연평균농도 32.4 ppb에비해 4.5 ppb 만큼감소하였다. 또, 2013년이후농도감소추세는이전에비해더가파른것으로나타났다 지구대기감시보고서

44 그림 년안면도 O 3 의월평균농도와최근 10 년간월평균농도의비교. 박스플롯의아래쪽은전체자료의 25%, 위쪽은 75%, 수염 (whisker) 은각각 10, 90%, 점은 5, 95%, 상자안실선은중앙값, 점선은평균 그림 안면도 O 3 의최근 10 년간연평균농도변화경향 나. 고산 고산에서측정한 O 3 의 2015 년농도는봄철 (4 월 ) 과가을철 (10 월 ) 에상대적 으로농도가높게나타나는쌍봉분포를보이고있다 ( 그림 3.2.3). O 3 의월평균 농도범위는 ppb 사이에분포하였으며, 봄 (4 월 ) 과여름 (7, 8 월 ) 에 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 41

45 농도가다른월에비해넓게분포하였다. 고산의최근 4년간 ( 년) O 3 농도평균은 41.2 ppb이며, 매년연평균농도가대체로증가하는경향을보이고있다 ( 그림 3.2.4). 즉, 최근 4년기간중 2012년에연평균농도가 34.4 ppb로관측된이래 2015년에연평균농도 45.7 ppb가관측됨으로써약 11.3 ppb 만큼농도가증가하였다. 그러나최근 4년동안농도증가추세는완만하게나타나고있으며, 2015년연평균농도는 45.7 ppb로 2014년연평균농도 44.3 ppb에비해 1.4 ppb 만큼증가하였고최근 4년간의평균 (41.2 ppb) 에비해 4.5 ppb 증가하였다. 그림 년고산 O 3 의월평균농도 그림 고산 O 3 의최근 4 년간연평균농도변화경향 지구대기감시보고서

46 3.2.2 일산화탄소 (CO) CO의복사강제력은 0.23 W/m 2 으로 OH 라디칼과의반응으로이산화탄소등온실가스농도를변화시켜지구온난화에영향을미친다 (IPCC, 2013). 주로화석연료나탄소화합물의불완전연소, 메탄등탄화수소계열물질의산화과정, 화산폭발, 산불, 해수중의미생물작용등에의해생성된다. 가. 안면도 안면도의최근 10년간 ( 년) 일산화탄소의월평균농도는 ppb 사이에분포하고있으며, 겨울철 (12, 1, 2월 ) 에높고여름철 (7, 8 월 ) 에상대적으로농도가낮게나타나는경향을보이고있다 ( 그림 3.2.5). 2015년월평균농도의범위는 ppb 사이로평년월평균농도보다대체로높게분포하였다. CO의월별농도는 1 4월과 10 12월은다른월에비해분포범위가넓었다. 2015년의연중농도는대체로평년과같이겨울철에높고여름철에낮게분포하였다. 특히, 2015년겨울철농도가평년에비해더높게분포하였다. 평년의월평균최대농도는 1월 (311.1 ppb) 에, 최솟값은 8월 (201.6 ppb) 에나타났으며 2015년의최대농도는 2월 (367.1 ppb) 에, 최솟값은 7월 (214.3 ppb) 에나타났다. 즉, 2015년에는평년에비해최대농도가나타나는시기가 1 개월가량뒤로이동했으며, 최저농도가나타나는시기는 7월로변동이없었다. 안면도의최근 9년간 ( 년) CO 농도평균은 ppb이며, 매년연평균농도가대체로증가하다 2015년에다시감소하였다 ( 그림 3.2.6). 즉, 최근 9년기간중 2008년연평균최저농도 223 ppb가나타난이래 2013년최댓값 ppb가관측됨으로써약 84.5 ppb 만큼농도가증가하였다. 2015년연평균농도는 ppb로전년평균농도 ppb에비해 1.6 ppb 만큼감소하였으며최근 9년간의평균 (270.4 ppb) 에비해 23.1 ppb 높게나타났다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 43

47 그림 년안면도 CO 의월평균농도와최근 10 년간월평균농도비교 그림 안면도 CO 의최근 9 년간연평균농도변화경향 나. 고산 2015년에고산에서측정한월평균농도의범위가 ppb 사이로분포하였다 ( 그림 3.2.7). 2015년월평균농도의최댓값은 10월 (301.5 ppb) 에, 최솟값은 7월 (159.3 ppb) 에나타났다. 5, 6, 7월을제외하고월별농도분포범위는 200 ppb 이상으로넓게분포하였다 지구대기감시보고서

48 고산의최근 4년간 ( 년) CO 농도평균은 ppb이며, 매년연평균농도가꾸준히증가하는경향을보이고있다. 즉, 최근 4년기간중 2012년에연평균농도가 ppb로관측된이래 2015년에연평균농도 ppb가관측됨으로써약 88.6 ppb 만큼증가하였다. 2015년연평균농도는 ppb로 2014년연평균농도 ppb에비해 19.8 ppb 만큼증가하였다. 2015년연평균농도는최근 4년간의평균 (196.2 ppb) 에비해 38.9 ppb 높게나타났다. 그림 년고산 CO 의월평균농도 그림 고산 CO 의최근 4 년간연평균농도변화경향 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 45

49 3.2.3 질소산화물 (NOx) NOx는지구온난화를일으키는 O 3 의주요전구물질임과동시에지구냉각화를일으키는질산에어로졸의전구물질이다 (IPCC, 2013). 그러나 O 3 의온난화보다질산에어로졸의냉각화영향으로 NOx의복사강제력은 W/m 2 이다. NOx는주로산업활동과차량등에의한연소활동, 생체소각이나토양의미생물활동등에의해배출된다. 가. 안면도 안면도의최근 10년간 ( 년) 질소산화물의월평균농도는연중 ppb 범위에있으며, 겨울철 (12, 1, 2월 ) 에높고여름철 (7, 8월 ) 에상대적으로농도가낮게나타나는경향을보이고있다 ( 그림 3.2.9). 2015년월평균농도의범위가 ppb 사이로 7월을제외하고평년월평균농도보다낮게분포하였다. 2015년의연중농도분포는대체로평년과같이겨울철에높고여름철에낮지만 7월에는연중최고농도를기록할만큼높게나타났다. NOx의월별분포범위는다른월에비해 1월, 7월, 12월에넓게분포하였다. 최근 10년간 (2005~2014년) 월평균최대농도는 10월 (9.2 ppb) 에, 최솟값은 7월 (3.8 ppb) 에나타났으며 2015년의최대농도는 7월을제외하면 1월 (7.3 ppb) 에, 최솟값은 9월 (2.5 ppb) 에나타났다. 2015년 7월에나타난높은농도는평년과다른경향을보였으며이에대한연구가필요해보인다. 안면도에서 NOx의연평균은 4.5 ppb이며평년평균인 7.2 ppb에비해 2.7 ppb가낮고 2014년연평균 4.9 ppb에비해 0.4 ppb 낮았다. 안면도의최근 10년간 ( 년) NOx 농도평균은 7.4 ppb이며, 2011년이후연평균농도가대체로감소하는경향을보이고있다. 즉, 최근 10년기간중 2011년에최대연평균농도 8.8 ppb가나타난이래 2015년에최솟값 4.5 ppb가관측됨으로써 4.3 ppb 만큼농도가감소하였다. 또 2014년연평균농도 5 ppb에비해 0.5 ppb 만큼감소하였다 지구대기감시보고서

50 그림 년안면도 NOx 의월평균농도와최근 10 년간월평균농도비교 그림 안면도 NOx 의최근 10 년간연평균농도변화경향 나. 고산 고산에서관측한 NOx의월평균농도는연중큰변화를보이지않으나봄철 (3, 4, 5월 ) 과가을철 (9, 10월 ) 에비교적높고여름철 (7, 8월 ) 에낮게나타났다. 2015년월평균농도의범위가 ppb 사이로최근 4년간의월평균농도와비교하였을때 2015년월평균농도가더높게분포하였다. 2015년의 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 47

51 최대농도는 3월 (5.2 ppb), 최소농도는 2월과 6월에 3.3 ppb로나타났다. 고산의최근 4년간 ( ) NO X 농도평균은 3.7 ppb이며, 최근 4 년동안미약하게증가하였다. 2015년연평균농도는전년평균농도 3.7 ppb 에비해 0.4 ppb 만큼증가하였다. 그림 년고산 NOx 의월평균농도 그림 고산 NOx 의최근 4 년간연평균농도변화경향 지구대기감시보고서

52 3.2.4 이산화황 (SO 2 ) SO 2 은황산에어로졸의전구체로복사강제력이 W/m 2 로나타나며태양빛을산란시켜지구냉각화에기여한다 (IPCC, 2013). SO 2 은석탄, 기름연소, 난방등에서주로배출된다. 무색의자극성이강한기체로액화되기쉬우며, 기관지염, 천식, 폐기종, 폐쇄성질환을일으킨다. 가. 안면도 안면도의최근 10년간 ( 년) SO 2 농도는연중 ppb 범위에있으며, 겨울철 (11, 12, 1, 2월 ) 에높고여름철 (6, 7, 8월 ) 에상대적으로농도가낮게나타나는경향을보이고있다 ( 그림 ). 2015년월평균농도의범위가 3 ppb 이내로최근 10년간의월평균농도보다낮게분포하였다. 2015년의연중농도분포는대체로최근 10년간의경향과같이겨울철에높고여름철에낮게나타났다. 최근 10년간의월평균최대농도는 1월 (5.0 ppb) 에, 최솟값은 7월 (1.2 ppb) 에나타났으며 2015년의최대농도는 1월과 12월에 2.4 ppb이고, 최솟값은 7월에 0.5 ppb로나타났다. 안면도에서 SO 2 은평년에비해최댓값은 2.6 ppb, 최솟값은 0.7 ppb 가량낮은농도가관측되었다. 안면도의최근 10년간 ( 년) SO 2 농도평균은 2.6 ppb이며, 연평균농도는 2012년이후조금씩감소하고있다 ( 그림 ). 최근 10년기간중 2007년과 2008년에최대연평균농도 3.3 ppb가나타난이래 2015년에최솟값 1.4 ppb가관측됨으로써 1.9 ppb 만큼농도가감소하였다. 2015년연평균농도는 1.4 ppb로전년평균농도 1.7 ppb에비해 0.3 ppb 만큼감소하였으며최근 10년간의평균 (2.6 ppb) 에비해 1.2 ppb 가낮다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 49

53 그림 년안면도 SO 2 의월평균농도와최근 10 년간월평균농도비교 그림 안면도 SO 2 의최근 10 년간연평균농도변화경향 나. 고산 고산에서관측한 SO 2 의월평균농도는연중 1 ppb 이내의범위에있으며, 다른시기에비해 6, 7 월과 9, 10, 11 월에월중농도분포가상대적으로좁게 분포하였다 년의최대월평균농도는 6, 7 월 (0.7 ppb) 에, 최소월평균 지구대기감시보고서

54 농도는 1월 (0.2 ppb) 에나타났다. 즉, 고산에서 SO 2 은 2015년과최근 4년동안최댓값과최솟값을보인시기가일치하지않으나모두 1 ppb 이내로낮은농도범위에서분포하였다. 고산의최근 4년간 ( 년) SO 2 농도평균은 0.5 ppb이며, 연평균농도가증가하지도감소하지도않고 0.5 ppb의수준을유지하고있다. 그림 년고산 SO 2 의월평균농도 그림 고산 SO 2 의최근 4 년간연평균농도변화경향 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 반응가스 51

55 3.3 에어로졸 에어로졸은공기중에떠있는고체또는액체상태의작은입자로보통 μm정도의크기를갖는다. 에어로졸은기후변화와인간건강과직접적으로연관된중요한지구대기감시요소이다. 또한에어로졸에의한대기질은인간건강에직접영향을주면서관심이더욱커지고있다. 에어로졸은황사, 화산재, 해염같이자연적요인에의해생성되기도하고인간활동에따른인위적요인에의해서만들어질수도있다. 도시 산업시설배출, 소각, 자동차등은인위적오염물질의주요발생원이다. 인위적오염물질로는검댕, 황화합물, 유기화합물등이있다. 이처럼다양한종류의에어로졸은서로다른운동역학과광학특성을가진다. 그래서에어로졸특징또한지역별로다르고국가마다다르다. 에어로졸크기는핵화모드 (0.001~0.01 μm ), 에이트켄모드 (0.01~0.1 μm ), 축적모드 (0.1~1 μm ), 조대모드 (1 μm이상 ) 로나눈다. 에이트켄모드는확산이나응축과정을거치며, 수시간에서수일동안공기중에잔존하는반면, 조대모드는쉽게침착되면서수시간에서수일간대기중에잔류하게된다. 핵화모드는수분에서수시간동안가장짧은시간대기중에존재하는편이며, 축적모드는수주동안대기중에떠있을수있다. 대기중직경 10 μm이하의미세먼지는호흡기질환, 심질환발병에영향을준다. 에어로졸은대기오염물질과결합하여산성비, 스모그, 시정감소의원인이될뿐만아니라대기중에부유하여지표면으로들어오는태양복사에너지를차단하거나흡수하여기후변화를유발시키는강제력으로작용하기도한다. 에어로졸복사강제력은평균적으로음 (-) 의강제력인 0.9(-1.9 to 0.1) W/m 2 (1750~2011년) 수준으로알려져있다 (IPCC, 2013). 그밖에대기에서구름이나강수형성에중요한응결핵이나빙정핵의역할을함으로써구름형성과물리특성을변화시킨다. 이것을에어로졸간접효과라고하는데에어로졸간접효과는지구알베도를바꾸어기후변화를초래하는원인이된다. 기상청은안면도, 고산, 울릉도독도기후변화감시소에서 PM10 질량농도, 이온성분, 광산란계수, PMX 질량농도등에어로졸분야 11종을관측하고있으며, 위탁관측소인연세대학교에서에어로졸광학깊이를, 광주과학기술원에서에어로졸광학깊이와연직분포를관측하고있다 지구대기감시보고서

56 3.3.1 에어로졸물리특성 한반도배경대기에어로졸물리특성중에어로졸질량농도와수농도를측정하여분석한다. 질량농도는부유분진측정기 ( 이하 β-ray PM 10 ) 로관측한다. 에어로졸입경별수농도는공기역학입자계수기 (APS) 와전자유도입자계수기 (SMPS) 를이용하여관측한다. β-ray PM 10 은국내황사관측망의기본관측장비로운영되고있다. 입자크기별수농도는공기역학입자계수기, 전자입자유도계수기로각각관측한다. 공기역학입자계수기는 0.5 μm부터 20 μm까지상대적으로큰입자의수농도를주로측정한다. 반면, 전자입자유도계수기는가스상에서성장한 0.5 μm이하입자의수농도를주로측정하며입자생성현상을분석하기에편리하다. 가. 안면도의 PM10 질량농도 β-ray PM 10 은대기에부유하는직경 10 μm이하에어로졸의질량농도를 연속측정한다. 탄소의방사성동위원소인탄소 -14(C 14 ) 에서방출되는 β 선을 필터에포집된에어로졸에투과시킬때에어로졸이흡수 산란하여감쇠된측 정률 (count rate) 로부터에어로졸질량 으로다음과같이환산한다. ln 여기서 은필터의순측정률이고 은에어로졸이쌓인필터의측정률로써 단위는 이다. 은질량교정인자로단위는μg이며, 장비를포일 (foil) 로교 정할때기기로부터다음과같이구할수있다. 여기서 A 는필터스폿 (spot) 의면적 ( cm2 ) 이며, μ/ρ 는 C 14 의질량감쇠계 수 ( cm2 / mg ) 이다 년안면도에서측정한 PM10 질량농도의월평균은 μg / m3 사이에분포하며최근 10 년간 (2005~2014 년 ) 월평균과비교했을때 2 월과 9 월을제외하고는비슷하거나낮았다. 특히평년에는 4, 5 월에최대였으나 2015 년 4, 5 월의 PM10 질량농도는최근 10 년보다약 20 μg / m3낮았고, 11 월 에도최근 10 년평균에비해 16 μg / m3가량낮았다 년에는 2, 3 월에가 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 53

57 장높은값으로관측되었는데, 이기간중안면도는 3번의황사영향을받았기때문으로생각된다. 특히 2월 22일의 PM10 질량농도는 542 μg / m3까지상승하여월평균을높이는데기여하였다. 안면도 PM10 질량농도연평균은 2005년이후대체로감소하는추세이며, 최근 10년평균은 42 μg / m3이고, 2015년의연평균은 35 μg / m3으로평년보다약 17% 낮게나타났다 ( 그림 3.3.1). 그림 최근 10 년안면도의 PM10 질량농도월평균과 2015 년월변화 ( 단위 : μg / m3 ). 실선의양끝은 10, 90% 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데가로실선은중간값, 점선은평균 그림 안면도 PM10 질량농도의최근 10 년간연평균변화 ( μg / m3 ) 지구대기감시보고서

58 나. 에어로졸수농도 1) 안면도 안면도에서는 2006년부터공기역학입자계수기 (APS) 와 2005년부터전자유도입자계수기 (SMPS) 로직경이 μm인에어로졸과직경이 0.01~0.5 μm인에어로졸의수농도를각각측정해왔다. 2015년안면도에서측정한연평균에어로졸의입경별부피농도를보면, 최근 8년 ( 년) 평균에비해 1 μm이하의농도가높은것이두드러진다 ( 그림 3.3.3). 월별분포를보면 5월에서 8월사이에미세입자영역의농도가높은것을알수있다 ( 그림 3.3.4). 그림 안면도에서측정한크기별에어로졸 ( μm, 52 채널 ) 의 2015 년박스플롯과최근 8 년 ( 년 ) 부피농도평균 그림 년안면도월별입자크기분포 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 55

59 2015년안면도에서측정한초미세먼지입자크기별연평균수농도는그림 3.3.5와같다. 에이트킨모드인직경 0.1 μm부근의입자수가가장많다 년의초미세먼지수농도는최근 10년 ( 년) 평균에비해다소낮았다. 월별수농도분포를보면 4 9월사이에수농도가가장높아이기간에입자생성이활발했을것으로생각된다 ( 그림 3.3.6). 그림 안면도에서측정한크기별에어로졸 ( μm ) 의 2015 년박스플롯과최근 10 년 (2005~2014 년 ) 부피농도평균 그림 년안면도의에어로졸 ( μm ) 입자크기별일평균수농도 2) 고산 고산에서는공기역학입자계수기와응결핵계수기 (condensation particle 지구대기감시보고서

60 counter, CPC) 를이용해에어로졸수농도를감시하고있다. 응결핵계수기는 0.01~3.0 μm구간의에어로졸총수농도 (#/ cm3 ) 를관측하기위한장비이다. 광학적인방법으로측정이불가능한작은크기의입자를열역학적특성을이용해광학적으로측정가능한크기로성장시켜입자의수농도를측정한다. 2015년고산에서측정한연평균에어로졸의입경별부피농도는최근 6년 ( 년) 평균에비해 1 μm이하의농도가높은것이두드러진다 ( 그림 3.3.7). 6월부터는공기역학입자계수기장애가발생하여수리의뢰하였고, 12 월까지관측이중단되었다. 관측된자료를보면 5월에미세입자영역의농도가가장높고, 1월과 2월에조대입자영역의농도가가장높았다 ( 그림 3.3.8). 그림 고산에서측정한크기별에어로졸 ( μm, 52 채널 ) 의 2015 년박스플롯과최근 6 년 ( 년 ) 부피농도평균 그림 년고산월별입자크기분포 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 57

61 고산에서관측한에어로졸응결핵수농도의월변동을그림 3.3.9에보였다. 최근 5년 ( 년) 의자료에서는가을에가장높고여름에가장낮았다. 9월까지의자료를보면 5월과 7월의수농도가가장높고, 2월에가장낮았다. 2015년 9월하순에응결핵계수기 (CPC) 장애가발생하여 12월까지관측이이루어지지않았다. 고산에서관측한응결핵수농도의연평균은 2010년부터 2013년까지감소하였으나이후약간증가하였다 ( 그림 ). 그러나최초관측년도인 2010년에비해절반수준을유지하고있다. 그림 년고산의 μm사이에어로졸응결핵수농도의월변동 ( 점 - 선그래프는 년평균 ) 그림 고산의 μm사이에어로졸연평균응결핵수농도변화 지구대기감시보고서

62 3.3.2 에어로졸광학특성 안면도기후변화감시소에서는광산란계수측정기 (Nephelometer) 와광흡수계수측정기 (Aethalometer) 를이용하여 1997년부터에어로졸광학특성을측정하고있다. 광산란계수측정기는 450, 550, 700 nm의세파장에서에어로졸광산란계수를, 광흡수계수측정기는 370, 470, 520, 590, 660, 880, 950 nm 의 7개파장에서블랙카본질량농도를측정한다. 가. 안면도의광산란계수 광산란계수측정기 (TSI model 3563) 는가시영역의파장인 450, 550, 700 nm의입자에대한산란정도를 Beer-Lambert 법칙을적용하여 1분간격으로에어로졸광산란계수 (Total scattering coefficient) 와에어로졸후방산란계수 (Back scattering coefficient) 를산출한다. 광산란계수측정기는흡입부, 산란부, 측정부로구분된다. 흡입부는자동밸브 (automated valve) 와 HEPA(high efficiency particulate air) 필터로구성되며, 55분동안에어로졸이포함된공기의산란계수를측정하고, 나머지 5분은 HEPA 필터를통해에어로졸이제거된공기의산란계수를측정하여에어로졸의광산란계수를산출한다. 산란부는할로겐램프, 후방산란셔터, 참조변환기로구성되며, 흡입된공기를할로겐램프로산란시키고, 후방산란셔터로광산란계수와후방광산란계수로구별한다. 측정부의 PMT(photomultiplier tubes) 는광자수 (photon counts) 를세파장에대해각각측정한다. 에어로졸광산란계수 ( ) 는 Anderson et al.(1996) 에서제시한방법으로아래와같이구할수있다. 위식에서 는보정계수, 은광자수, 는기기내부에의한산란, 는건조대기온도 ( ), 압력 ( ) 상태에서알려진대기 ( 공기 ) 에의한광산란계수이다. 산란계수를알고있는스팬 (span) 가스인이산화탄소 (CO 2 ) 의광자수를측정하여 를구하여기기에대한검 교정을정기적으로실시한다. 안면도기후변화감시소는 2015년에 2회의검 교정을실시했다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 59

63 2015년안면도기후변화감시소에서측정한 550 nm의월평균에어로졸광산란계수를그림 에보였다. 2015년안면도에어로졸의월평균광산란계수는 65.5~140.1 M/m의분포를보였다. 월평균최댓값과최솟값은각각 3 월과 9월에관측되었다. 1, 4~6, 9월과거평균 (2003~2014년) 보다광산란계수가낮았고, 특히 5월에과거보다 24% 낮았다. 3, 8, 11, 12월은과거보다높았으며, 그중 3월과 11월은각각 24, 20% 과거보다높았다. 2, 7, 10월은과거와의차이가 10% 내외로비슷했다. 그림 년안면도에서관측한월별에어로졸광산란계수 (550 nm). 파선의양끝은 10, 90% 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데가로선은평균, 점 - 선은 평균 2005~2014년동안에어로졸광산란계수는 2005년에최댓값 (130.7 M/m), 2010년에최솟값 (83.6 M/m) 을보였다. 2015년의연평균에어로졸광산란계수는 M/m로 2014년 M/m와비슷했고, 2013년의 89.8 M/m 보다는높았다 ( 그림 ). 연평균에어로졸광산란계수는 2005년부터 2010년까지뚜렷한감소추세를보이다가그이후소폭상승했다 지구대기감시보고서

64 Aerosol Scattering Coefficient [M m-1] 그림 년안면도의연도별에어로졸광산란계수 (550 nm) 나. 안면도의지상에어로졸옹스트롬지수 옹스트롬지수 (A ) 는광산란계수의파장의존도를나타내는것으로다음과 같은관계가있다. A 여기서 는파장별에어로졸광산란계수, 는산란정도를나타내는상수 ( 산란효율 ), 는파장이다. 위의식에로그를취하고, 파장에따른광산란계수 를유한차분하면다음과같은식을얻을수있다. log log A log log 위의식으로부터광산란계수측정기에서산출되는 450, 550, 700 nm 등세 파장의광산란계수로부터지상에어로졸의옹스트롬지수를구하였다. 옹스트 롬지수는에어로졸의상대적인크기정보를알려주며, 이값이작을수록입자 의크기가작다고해석할수있다. 2015년안면도기후변화감시소에서측정한 550 nm의월평균에어로졸옹스트롬지수를그림 에보였다. 2015년에어로졸옹스트롬지수의월평균은 1.50~1.86의분포를보였다. 최댓값은 5월에, 최솟값은 1월에관측되었다. 2~7월과 11월에는과거평균보다옹스트롬지수가높았으며, 특히 3월과 4월에모두 18% 높았다. 나머지월은 10% 내외로비슷했다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 61

65 그림 년안면도에서관측한월별에어로졸옹스트롬지수. 파선의양끝은 10, 90%, 상자양끝은 25, 75%, 상자가운데가로선은평균, 점 - 선은 평균 2005~2014 년동안에어로졸옹스트롬지수는 2011 년에최댓값 (1.63), 2006 년이최솟값 (1.39) 을보였다 년의연평균에어로졸옹스트롬지수 는 1.71 로최댓값을보인 2011 년도보다약 5% 가높았다 ( 그림 ). 2.0 Aerosol angstrom exponent 그림 년안면도에서관측한연별에어로졸옹스트롬지수 다. 안면도의광흡수계수 에어로졸광흡수계수를측정하는광흡수계수측정기 ( 에쎌로미터, Magee Sci., AE-31) 는석영필터에에어로졸을포집하여 370, 470, 520, 590, 660, 880, 950 nm의 7파장에서빛의감쇄도 (ATN) 를측정한다 (Hansen et al., 1984). ln 지구대기감시보고서

66 여기서 와 는각각처음빛의세기와필터에포집된에어로졸로인해감 쇄된빛의세기를뜻한다. 에어로졸이필터에일정시간 ( ) 동안포집되면, 감쇄계수 ( ) 는다음과같이구할수있다. 여기서 는에어로졸이필터에포집된면적, 는포집공기의유량 (3.9 L min -1 ) 이다. 검댕 (Black Carbon) 의질량농도는다음과같이산출된다. 여기서 은 880 nm 에서의교정인자 ( 감쇄단면적 ), 는파장이다. 검댕의질량농도로부터 Schmid et al. (2006) 에서제시한방법을이용하여 광흡수계수를산출했으며, 필터에의한적산효과는 Schmid et al.(2006), 다중 산란효과는 Zhuang et al.(2015) 에서제시한상수를이용해보정하였다. 평균 자료처리방법은에어로졸광산란계수와같은기준을적용하였다. 안면도기후변화감시소는 2001 년부터 2010 년 4 월까지는 880 nm 단일파 장광흡수계수측정기로관측하였고, 2010 년 7 월부터 7 파장의광흡수계수측정 기를도입하였다 년 4 월까지생산된 880 nm 에서의광흡수계수자료는 2011~2015 년의 7 개파장의자료로부터계산한에어로졸흡수옹스트롬지수 를이용하여 550 nm 의에어로졸광흡수계수로환산하였다. 2015년안면도기후변화감시소에서측정한 550 nm의월평균에어로졸광흡수계수를그림 에보였다. 2015년에어로졸광흡수계수월평균은 4.9(9월 )~12.4 M/m(12월 ) 로관측되었다. 2월, 3월은 2005~2014년평균과 10% 내외로비슷했다. 1월, 4~9월은과거평균보다낮게관측되었으며, 특히 9월은 49% 낮게관측되었다. 11, 12월은각각 12, 26% 높게관측되었다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 63

67 그림 년안면도에서관측한월별 550nm 에어로졸광흡수계수. 파선의양끝은 10, 90% 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데가로선은평균, 점 - 선은 평균 2005~2015 년동안에어로졸광흡수계수는 2013 년에최댓값 (10.2 M/m), 2009 년에최솟값 (8.2 M/m) 을보였다 년연평균에어로졸광흡수계수는 8.7 M/m 로최솟값을보인 2005, 2009~2011 년과비슷했다 ( 그림 ). Aerosol Absorption coefficient [M m -1 ] 그림 년안면도에서관측한에어로졸광흡수계수 (500 nm) 라. 에어로졸광학깊이 (AOD) 1) 서울 연세대학교서울캠퍼스에서 2004 년부터현재까지브루어분광광도계 (SCI-TEC #148) 로 nm 까지의자외선영역을관측하고있으 지구대기감시보고서

68 며, 이중에 nm에서광학깊이 (AOD) 자료를산출하고있다. 여기서사용하게되는광학깊이 (AOD) 는 Brewer (#148) 에의하여관측한파장 nm의광학깊이 (AOD) 를의미한다. 그림 은 2004년 3월부터 2015년 12월까지의일평균광학깊이 (AOD) 를시계열로나타낸것이다. 2015년에는브루어분광광도계가자동적으로수은램프교정을하지못하고태양을제대로따라가지못하는문제로인해, 봄철과여름철관측이일부수행되지못하였다. 특히 4월 3일부터 4월 28일, 6월 19일부터 8월 19일까지는관측이되었지만, 신뢰도가낮기때문에그림 과그림 의그래프에서는제외하였다. 2015년은총관측일수는 274일로 2014년 (275일) 과비슷했다. 광학깊이 (AOD) 관측은직달일사를통해서만가능하다. 이러한이유로직달관측수가상대적으로적은강수나구름이많은날짜에관측된광학깊이 (AOD) 값들은제외되었다. 매년문제가되었던여름철잦은강수로인한관측일수의감소는 2015년여름에도발생하였으나, 강수날짜의변동성과일수의감소로인해다른년도에비해더많은관측을수행할수있었다. 그림 은 2004~2015년까지의일별광학깊이 (AOD) 값을의미한다. 2015년일평균광학깊이 (AOD) 의최댓값은 5월 7일에 4.3으로나타났으며, 이는 2008년의 4.2와 2010년의 4.6의일평균최댓값을보인해와비슷한값을보였다. 관측기록중최댓값은최근 2011년 5월 26일에발생한 5.2이다. 7 Mar Dec 2015 Seoul Aerosol optical depth (320.1 nm) (31 Jul) 3.4 (29 Jun) 3.0 (12 Apr) 2.7 (11 Jun) 4.2 (2 Jun) 3.0 (24 Jun) 4.6 (3 Jun) 5.2 (26 May) 4.2 (29 May) 4.3 (7 March) 3.8 (1 May) 3.1 (24 Jun) Year 그림 일평균에어로졸광학깊이 (AOD, 320.1nm) 의시계열 ( ) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 65

69 월평균광학깊이 (AOD) 의연변화 ( 년) 를그림 (a) 에표시하였다. 이그림에서월평균최대광학깊이 (AOD) 값은 6월에 1.41, 최솟값은 12월에 0.77로지난해와비슷한경향을보였다. 광학깊이 (AOD) 의연변화를살펴보면, 그림 (a) 에서나타났듯이여름철에최댓값을보이며평균적으로겨울철에값이적게나타남을알수있다. 그림 (b) 는 2004년부터 2015년까지의연평균광학깊이 (AOD) 의경년변화를나타낸것이다. 2015년의연평균광학깊이 (AOD) 는 1.11로전기간의평균광학깊이 (AOD) 보다약 4% 낮게나타났다. 이는 2015년도브루어분광계의자료중계절적으로높게나타나는 7월의자료가빠졌음에도불구하고, 가을철광학깊이 (AOD) 값이높게나타난결과로보인다. 이러한추세는장기변화경향분석그림인그림 (b) 에서도나타나있다. (a) Aerosol Optical Depth (320.1nm) AOD for 2015 AOD from (b) Aerosol Optical Depth (320.1nm) Month Year 그림 서울상공광학깊이 (AOD) 의 2015 년연변화 ( 녹색박스플롯 2015 년의오존전량 ; 상자선의양끝 10, 90% 상자양끝 25, 75% 상자가운데선은중간값, 검은점은최댓값및최솟값 ). (a) 장기월평균연변화 ( ) (b) 연평균경년변화 2) 광주광주과학기술원은 2004년부터 CIMEL사의태양파장별일사계 (Sun/sky radiometer 또는 Sunphotometer) 를이용하여광주과학기술원다산빌딩옥상에설치되어운영중이다. 본장비는태양광을사용하며구름이있을때제거하고관측을수행하며에어로졸광학깊이 (Aerosol Optical Depth; AOD) 와 지구대기감시보고서

70 Precipitable water를측정하고 Inversion 알고리즘을통해에어로졸의광학적특징인파장멱지수 (Angstrom Exponent: α), 에어로졸입자의크기분포 (Aerosol volume size distribution), 단산란알베도 (Single scattering albedo) 등의인자를산출해오고있다 (Duvobik과 King, 2002). 현재광주과학기술원의태양파장별일사계는전지구적에어로졸의광학적특성산출및인공위성자료의검보정활용을위해미국항공우주국 (NASA) 의에어로졸네트워크 (AEerosol RObotic NETwork; AERONET) 에소속되어있으며해당사이트 ( 를통해사용자에게실시간으로데이터를제공하고있다. 태양파장별일사계의관측파장은자외선영역인 340 nm 파장과가시광선영역의 380, 440, 500, 67, 870 nm의 5개파장과적외선영역인 1020 nm 파장에서의태양광도를측정중에있다. 특히, 중국으로부터유입되는황사의영향연구를위해 1640 nm 파장채널을추가설치하여관측을진행중에있다. 광주지역에설치된태양파장별일사계는광주북쪽외곽지역에설치되어광주중심가에비해인위적오염에어로졸이적게발생하지만주변에일부공장지대와농경지가근접해있어다양한종류의지역적에어로졸이발생한다. 그림 는태양파장별일사계로측정한 2015년월별수증기량 (a), 440~870 nm 두개의파장에서파장멱지수 (b), 440 nm 파장에서에어로졸광학적두께 (c) 자료를 2004년부터 2014년까지의관측결과의평균자료와비교하여나타낸그림이다. 파장멱지수는대기중부유하는에어로졸의크기분포를나타내는척도로황사처럼입자크기가큰에어로졸이관측되었을때 0에가까운낮은값을보이고입자가미세한에어로졸일수록 2에가까운값을갖는다. 에어로졸의광학적두께는대기중에존재하는에어로졸에의해빛이산란과흡수를통해소산되는양을측정한것으로대기중에많은에어로졸이분포하면값이높아진다. 2015년관측데이터는구름에의한영향이제거되어바로산출된 Level 1.5 자료를사용하였으며, 2004년부터 2014년까지의데이터는검증된 Level 2.0 자료를적용하였다. Level 2.0 자료는연속적으로관측된값들중에큰변동을갖는자료를제거하고일변동에서표준편차를적용하여만족하지않는자료를제거하는방법을사용한다. 표 은 2015 년월별관측일수및관측횟수를표시한다. 여기서 2015 년 1 월부터 8 월까지는장비의정확한관측과자료해석을위해 2014 년에 NASA 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 67

71 에서장비교정작업을수행하고케이블노후화문제로다시 NASA에보내지면서관측이장기간중단되었기때문이다. 2015년에어로졸광학적두께의월별변화는봄과여름철에는관측이이뤄지지않았고 9월과 10월에는파장 440 nm에서각각 0.22, 0.29로 0.3 이하의낮은값을보여맑은날이많았다 ( 그림 (c)). 2015년 11월에는에어로졸광학적두께값이 0.36로증가했다. 2015년 9월에는 2004년부터 2014 년까지의평균에어로졸광학적두께 0.33에비해값이낮아졌지만 2015년에 9월의파장멱지수값은 1.93으로높은값을보이고있어에어로졸의입자의크기는작은것으로나타났다 ( 그림 (b)). 이는맑은날에도대기중에는작은입자의분포가높았던것으로판단된다. 2015년 10월에는에어로졸의광학적두께가동년 9월과 0.3이하로값이비슷했지만파장멱지수값은 1.27로 9월과차이가있었다. 하지만여전히미세입자의비율이조금높을것으로판단된다. 2015년 12월의경우는관측데이터수가작아월별대기특성을파악하기어려웠다. Water (cm) (a) (b) AVE AOD (440 nm) a AOD (c) JAN FEB MAR APR MAY JUN JUL AUG SEP OCT NOV DEC 그림 (a) 광주지역광흡수파장멱지수, (b) 광소산파장멱지수, (c)440 nm 에서의에어로졸광학적두께. 사각형은 2015 년관측결과, 원형은 2005 년부터 2014 년까지관측된결과의평균 지구대기감시보고서

72 표 년태양파장별일사계월별관측일수와관측횟수 월 관측일수 관측횟수 그림 은 2015년 9~12월까지관측된월별대기에어로졸의입자크기분포를보여주고있다. 입자크기분포는관측된입자의입경이 1 μm 이상인조대입자와이하인미세입자로표현하며그림에서표현되는조대입자와미세입자의봉우리높이와폭으로부터각각의입자분포를파악할수있다. 그림 (a) 에서 2004~2014년동안 9월평균입자크기분포의경우, 미세먼지중조대입자에비해미세입자의비율이높은분포를보였지만 2015 년에는미세입자와조대입자의분포가비슷한형태를보여주고있다. 2015년 10월의경우미세입자와조대입자의비율이과거에비해비슷해졌는데이는감소한평균멱지수 ( 그림 (b)) 와일치하는결과이며 2015년 11월은과거미세입자비율이월등히높았지만 2015년에는멱지수값이감소하는결과와일치하게미세먼지와조대입자의분포가비슷해졌다. 그림 년과 2004~2014 년월별평균입자크기분포 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 69

73 그림 은 2015년 4개파장 (440, 675, 870, 1020 nm) 에서의월별평균단산란알베도의변화를보여준다. 단산란알베도는대기중에존재하는에어로졸이태양광을흡수하는특성을나타내는지표로서 0에서 1 사이의값으로나타내어 1에가까운값일수록광흡수특성이없고 1보다낮은값을보일수록광흡수특성이높음을의미한다. 또한단산란알베도는파장에따른값의변화로부터에어로졸의종류를유추할수있다. 연무와같은인위적오염물질이나산불등에의하여발생된바이오메스에어로졸의경우파장이증가함에따라단산란알베도값이감소하는경향을보이나, 황사의경우파장이증가함에따라단산란알베도가증가하는경향을보인다. 특히 2015년 12월의경우 440 nm에서의단산란알베도가감소하는경향을보이는데이는비산하는황사입자의특징이다. 황사의주요성분인산화철이자외선영역대와낮은파장대의가시광선영역대에서높은광흡수특성을가지는데파장이낮을수록낮은 SSA 를보인다. 하지만그림 (d) 의입자의크기분포자료에서조대입자에비해미세입자의비율이높은것으로확인되어인위적으로발생하는미세먼지에황사와같은토양성분이섞여있을가능성이높을것으로판단된다. 그림 년과 2004~2014 년월별평균단산란알베도 지구대기감시보고서

74 마. 광주의에어로졸연직분포 광주과학기술원은 3β(backscatter)+ 2α(Extinction) 를기초로하는국내유일의다파장라만라이다를보유중이며지속적인관측을실시하고있다. 다파장라만라이다는 355, 532 그리고 1064 nm 파장의 Nd:YAG 레이저를광원으로총 11개관측채널을확보하고있다. 레이저에서생성된광원은여러광학적처리과정을거처대기중으로수직조사된다. 망원경을통해수집된후방산란신호는광전자증배관 (PMT) 을이용하여신호를증폭하는데, 이때광학적위치배열은레이저파장을중심으로탄성산란채널이분포해있고, 질소라만을이용한채널이설치되어있다. 또한수증기라만채널, 석영라만채널이설치되어있다. 그리고 355, 532 nm 파장에서의에어로졸의입자의비구형성을판단하기위해편광채널이설치되어있다 ( 그림 ). 그림 광주과학기술원의다파장라만라이다모식도지난 2015년에는다파장라만라이다의시스템점검및업그레이드, 레이저시스템의교정등의이유로관측횟수가제한되었다. 본보고서에는대기경계층바로위로약한황사가지나간관측예, 물방울구름이관측된예, 그리고대기경계층내에서만황사가관측된예의세가지경우관측예를다루었다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 71

75 그림 은 2015년 1월 19일에관측된대기경계층바로위로황사가지나간예를보여준다. 그림 (a) 는대기에어로졸의고도분포와광학적농도를파악할수있는 532 nm에서의후방산란신호를, 그림 (b) 는입자의비구형도를파악할수있는편광소멸도를보여준다. 후방산란신호는 1.2 km 고도까지만주요한대기에어로졸이분포하고그이상의고도에서는대기에어로졸이거의분포하지않거나매우미세한양이분포함을보여준다. 후방산란신호와달리편광소멸도는주요한에어로졸이분포하는대기경계층내에서는 0에가까운값을보여주나대기경계층바로위의 1.2~1.5 km 고도에서 0.1에서 0.2 사이의값을보여준다. 편광소멸도가 0에가까운값을보여주는것은분포하는주요한대기에어로졸이구형에가깝다는것을말한다. 높은값을보이는것은비구형입자가많이분포하고있음을나타낸다. 1월 19일의관측데이터는대기경계층내의주요에어로졸은구형입자로일반적인오염입자임을나타내며, 대기경계층위에서편광소멸도가높은값을보이는것은대기경계층상층으로만황사를포함한에어로졸이관측되었음을나타낸다. 다만, 후방산란신호가매우미약한지점이므로그농도는매우미약함을알수있다. 그림 관측분석데이터 (a) 후방산란신호, (b) 광소멸도 (1. 월 19 일 ) 지구대기감시보고서

76 그림 는 1월 20일에관측된후방산란신호와편광소멸도를보여준다. 후방산란신호는지표면에서 1 km 고도와 3.5~6 km 고도에서높은산란신호가관측된다. 하지만, 편광소멸도는전체관측영역에서 0에가까운낮은값의분포를보여준다. 특히, 상층에서매우강한후방산란신호가관측된영역에서후방산란신호가강한지점일수록편광소멸도가낮은값을보이고있다. 이는상층에서관측된에어로졸이구름임을의미한다. 다만, 상층강한산란신호의가장자리영역에서편광소멸도가증가하는것은실제신호가증가한다기보다는구름에의한강한산란신호로부터왜곡된신호와구름에의한레이저투과율의감소로발생된신호잡음으로간주된다. 그림 관측분석데이터 (a) 후방산란신호, (b) 편광소멸도 (1 월 20 일 ) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 73

77 그림 는 2월 23일에관측된데이터로 2 km 고도까지매우강한산란신호가관측되고편광소멸도도같은영역에서 0.2 이상의높은값을보여준다. 이는관측된대기에어로졸이높은농도의황사임을나타낸다. 편광소멸도의경우오염입자만이분포할경우 0에가까운값을보여주고, 오염입자에황사가혼합될경우편광소멸도가증가한다. 황사의비율이높을수록편광소멸도는증가하며오염입자가혼합되지않은순수한황사입자가관측될경우 0.3 이상의값을보인다. 그림 관측분석데이터 (a) 후방산란신호, (b) 편광소멸도 (2 월 23 일 ) 지구대기감시보고서

78 3.3.3 에어로졸화학특성 기상청안면도기후변화감시소에서는매주 1회씩 24시간동안크기별로총부유분진 (TSP) 과직경이 10 μm이하인에어로졸 (PM10), 직경 2.5 μm이하인에어로졸 (PM2.5) 를포집하여에어로졸의화학특성을분석한다. TSP와 PM10 은 2001년과 1997년부터고용량미세먼지채취기 (High Volume Air Sampler) 를 1999년부터 PM2.5는저용량미세먼지채취기 (Low Volume Air Sampler) 를사용하였다. 또한 2008년부터는사이클론방식의포집기를이용하여 PM10 과 PM2.5를측정하고있다. 2015년안면도에서실시한에어로졸포집방식과관측횟수는표 3.3.2와같다. 표 에어로졸포집방식과관측횟수 방식 TSP PM10 PM2.5 제조사 / 모델명 TISCH/ TE-HIVOL+ TISCH/ TE-PM10+ APM/ PMS-202 PM10 (cyclone) APM/ 2000A PM2.5 (cyclone) APM/ 2000A 분립장치방식다단형다단형다단형싸이클론형싸이클론형 포집성공 / 관측횟수 55/56 55/56 56/56 54/56 55/56 가. 안면도의에어로졸질량농도 포집된에어로졸의질량농도는포집전후의무게의차이와평균유량을이 용하여다음과같이계산된다. 질량농도 ( μg /m 3 ) = 여기서 W 1 은포집전의필터무게 (g), W 2 는포집후의필터무게 (g), V 는 통과시킨공기량 (m 3 ) 으로평균유량 (m 3 /min) 에포집시간 (1440 min) 을곱한 값이다 년 1 월부터 2015 년 12 월까지안면도기후변화감시소에서 PM10, PM2.5 에어로졸시료를채취하여질량농도를측정하였다 년에 어로졸의전체평균질량농도는그림 과같다. PM ±28.0 μg /m 3, PM ±21.2 μg /m 3 이며, 이중이온불균형 (imbalance) 데이터와화학 성분농도의합보다질량농도가높은데이터를제거한결과, PM10, PM2.5 에 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 75

79 어로졸시료의질량농도는 PM ±33.1 μg /m 3 (n=27), PM ±19.0 μg /m 3 (n=23) 으로조사되었다. 2015년 PM10, PM2.5 에어로졸시료의일별질량농도는그림 과같다. ( 구 ) 서산기상대의기상현상관측자료를기초자료로사용하였다. PM10은 μg /m 3 로황사일인 2015년 2월 23일에높은농도를보였으며, PM2.5는 71.9 μg /m 3 로약한연무가발생한 1 월 14일에높은농도를나타냈다. 현재국내에서는 PM10, PM2.5의에어로졸농도가 24시간기준각각 100 μg /m 3, 50 μg /m 3 으로설정되어있어안면도 PM10, PM2.5의질량농도는국내대기환경기준보다는약간높은수준을보였다. 그러나이는황사와, 연무와같은기상현상이포함되어있기때문에높은값을보이는것으로추정된다. 150 PM10 PM Concentration (μg/m 3 ) 그림 년안면도의 PM10, PM2.5 의일별질량농도 2005년부터 2015년까지의 PM10, PM2.5 에어로졸별평균질량농도와비교해본결과는그림 과같다. PM10, PM2.5 에어로졸의최근 10년간 ( 년) 평균질량농도는각각 76.4±48.0 μg /m 3 (n=361), 39.5±23.9 μg /m 3 (n=191) 로나타났으며, 이는 2015년도에어로졸질량농도보다모두약간높은질량농도를보였다. 국내 PM10, PM2.5의 1년기준농도가각각 50 μg /m 3, 25 μg /m 3 에비해 10년 지구대기감시보고서

80 간 ( 년 ) 안면도 PM10, PM2.5 에어로졸의질량농도는국내대기환 경기준보다약간높은농도수준을보였으나, 황사 연무와같은기상현상이포 함되어질량농도가높은것으로추정된다. 250 PM Concentration (mg/m 3 ) 그림 년 PM10 의연평균질량농도. 파란색실선은 년평균질량농도, 상자양끝선 outlier(1.5) 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데선은중간값, 점은평균 250 PM Concentration (mg/m 3 ) 그림 년 PM2.5 의연평균질량농도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 77

81 2015년 PM10, PM2.5 에어로졸시료의평균질량농도를최근 10년간 ( 년) 의계절별각에어로졸평균질량농도와비교한결과는그림 와같다. PM10은봄철에최근 10년간의전체평균이다른계절보다높은농도를보였고, 2015년은겨울철이가장높은농도를보였다. PM2.5는겨울철이다른계절보다전체평균과 2015년계절별평균농도가높게나타났다. 그림 년 PM10, PM2.5 의계절별평균질량농도 나. 안면도의에어로졸이온성분 2015년 1월부터 2015년 12월까지안면도기후변화감시소에서 PM10, PM2.5 에어로졸시료를채취하여수용성이온 9종 (CCl -, NO - 3, SO 2-4, F -, Na +, K +, NH + 4, Ca 2+, Mg 2+ ) 을분석하였고, PM10 에어로졸의원소성분은 Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, S, Ti, Mn, Zn, Cu, V, Cr, Co, Ni, Sr, Co, Ba, Pb, U(or Mo) 로약 20종의성분을분석하였다. 이중이온불균형 (imbalance) 데이터와화학성분농도보다질량농도가낮은데이터제거후, PM10, PM2.5 에어로졸시료의수용성이온성분과원소성분을살펴보았다. 안면도에서측정한 PM10, PM2.5 에어로졸의이온및원소성분에대한연평균농도는그림 그림 와같다. 우선수용성이온성분중 nss-so 2-4 는비해염 (non-sea salt) SO 2-4 의농도로, [nss-so 2-4 ] = [SO 2-4 ] - [Na + 2- ] 의식에의해 SO 4 총농도에서해염으로부터유입된 SO 2-4 의농도를뺀결과이다. nss-ca 2+ 역시비해염 Ca 2+ 의농도로 nss-so 2-4 과유사하게 [nss-ca 2+ ] = [Ca 2+ ] - [Na + ] 0.04 의식에의해계산된농도이다 (Ho et al, 2003) 지구대기감시보고서

82 PM10 에어로졸에서이차오염물질 nss-so 2-4, NO - + 3, NH 4 중 nss-so 2-4 농도는 2015년 15.6 μg /m 3 로최근 10년간평균농도 14.5 μg /m 3 보다높게나타났다. 연도별로는 2012년도에가장높았고, 상대적으로 2001년에 - 낮은경향을보였다. NO 3 는 2015년 13.3 μg /m 3 으로최근 10년간평균농도 14.7 μg /m 3 보다낮게나타났다. 연도별로는 2007년에가장높았고, 2005년에 + 낮은값을보였다. NH 4 는 2015년 10.9 μg /m 3 로최근 10년간의평균농도 9.0 μg /m 3 보다높은값을보였다. 연도별로는 2015년에가장높고, 2005년에가장낮은경향을보였다. 토양성분인 nss-ca 2+ 은 2015년 0.7 μg /m 3 로최근 10년평균농도 1.4 μg /m 3 보다 2배낮았다. 연도별로는 2011년도에가장높았고, 상대적으로 2015년에낮은경향을나타냈다. 그외성분은 2015년 Cl -, Na + 성분이 년전체평균농도보다높게나타났고, K +, Mg 2+, F - 성분이전년도보다낮은농도를보였다. 또한 년까지의연도별수용성이온성분농도를비교해본결과 2015년도에 Cl -, 2010년은 Na +, 2007년도에는 Mg 2+ 성분이가장높은농도를보였다. 60 nss-ca2+ nss-so42- Mg2+ K+ NH4+ Na+ NO3- Cl- F- 50 Concentration (μg/m 3 ) 그림 년 PM10 에어로졸수용성이온성분의연평균농도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 79

83 5 0 n ss-so NH Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) N O ns s-c a Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) C l - 9 N a + Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) K M g Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) 그림 년 PM10 에어로졸수용성이온성분별연평균농도비교. 파란색실선은 2005 년 2014 년 (10 년간 ) 의평균질량농도, 상자선의양끝은 outlier(1.5) 값, 상자양끝은 25, 75% 값, 상자가운데선은중간값, 점은평균 지구대기감시보고서

84 PM2.5 에어로졸에서이차오염물질 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 중 nss- 2- SO 4 농도는 2015년 5.3 μg /m 3 로최근 10년평균농도 6.4 μg /m 3 보다낮은경향을보였다. 연도별로는 2005년이가장높고, 상대적으로 2011년에낮았다. NO - 3 는 2015년 5.9 μg /m 3 로최근 10년평균농도 8.6 μg /m 3 보다낮게나타났다. 연도별로는 2009년에가장높고, 2014년에낮은값을보였다. NH + 4 는 2015 년 3.1 μg /m 3 로최근 10년간의평균농도 2.8 μg /m 3 보다약간높은값을보였다. 연도별로는 2012년에가장높고, 2008년에가장낮은경향을보였다. 토양성분인 nss-ca 2+ 은 2015년 0.5 μg /m 3 로최근 10년평균농도 0.3 μg /m 3 보다높게나타났다. 연도별로는 2014년도에가장높고, 상대적으로 2008년에낮은경향을보였다. 그외의성분은 2015년 Mg 2+ 성분이 년전체평균농도보다높게나타났고, K +, Na +, Cl -, F - 성분은최근 10년간의평균농도보다낮은값을보였다. 2005년도에 K +, 2006년도는 F -, Na +, Cl -, 2014년은 Mg 2+ 성분이가장높은농도를나타냈다 nss-ca2+ nss-so42- Mg2+ K+ NH4+ Na+ NO3- Cl- F- Concentration (μg/m 3 ) 그림 년 PM2.5 에어로졸수용성이온성분의연평균농도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 81

85 25 nss-s O N H Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) N O nss-c a Concentration (mg/m 3 ) 16 Concentration (mg/m 3 ) Cl - 12 N a Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) K M g Concentration (mg/m 3 ) 1.6 Concentration (mg/m 3 ) 그림 년 PM2.5 에어로졸수용성이온성분별연평균농도비교 지구대기감시보고서

86 PM10 에어로졸원소성분중에서인위적인기원성분인 S 성분은 2015년 2.1 μg /m 3 로최근 10년평균농도 3.5 μg /m 3 보다낮은경향을보였다. 연도별로는 2007년이가장높았고, 상대적으로 2008년에낮은경향을보였다. Zn 성분은연도별로는 2009년에높고상대적으로 2008년에낮은경향을보였다. 2015년은 0.06 μg /m 3 으로최근 10년평균농도보다낮은값을보였다. Pb의농도는연도별로 2007년에높고상대적으로 2008년에낮은경향을보였으며, 2015년 0.02 μg /m 3 로최근 10년평균농도보다낮은값을보였다. 대표적인토양성분인 Al, Fe, Ca 중연도별로각각 2007년, 2007년, 2009년에가장높았고 Al은 2012년, Fe 은 2013년, Ca는 2015년에상대적으로낮은경향을보였다. 최근 10년간의평균농도는각각, 2.2, 1.4, 1.3 μg /m 3 이며, 측정기간의평균농도는각각 0.8, 0.6, 0.7 μg /m 3 를나타내었다 Other Pb Zn S Na Mg K Fe Ca Al Concentration (μg/m 3 ) 그림 년 PM10 에어로졸원소성분의연평균농도 * Other: Ti, Mn, Cu, V, Cr, Co, Ni, Sr, Cd, Ba, U(or Mo) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 83

87 18 A l 8 C a 15 6 Concentration (mg/m 3 ) Concentration (mg/m 3 ) Fe 25 S 20 Concentration (mg/m 3 ) 6 3 Concentration (mg/m 3 ) M g 6 K 5 3 Concentration (mg/m 3 ) 2 Concentration (mg/m 3 ) Zn 200 P b Concentration (ng/m 3 ) Concentration (ng/m 3 ) 그림 년 PM10 에어로졸원소성분중 Al, Ca, Fe, S, Mg, K, Zn 과 Pb 성분별연평균농도비교 지구대기감시보고서

88 안면도에서측정한 PM10, PM2.5의이온성분과 PM10의원소성분에대한계절별평균농도는그림 그림 과같다. 여기서 PM10, PM2.5 이온, 원소성분의월평균농도는 2005년부터 2015년까지평균한값이다. PM10 에어로졸에서이차오염물질 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 중가장농도가높은 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 의최근 10년 ( 년) 과 2015년의계절별농도를비교해보면, 최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 로조사되었다. nss-so 2-4 성분의 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철은각각 21.6(n=10), 16.8(n=5), 6.1(n=6), 14.1(n=6) μg /m 3, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철각각 15.5(n=10), 16.4(n=5), 7.6(n=6), 12.7(n=6) μg /m 3, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철은각각 13.2(n=10), 13.7(n=5), 5.1(n=6), 10.3(n=6) μg /m 3 로나타났다. 세성분모두최근 10년과, 2015년모두봄철, 여름철에가장높은것으로조사되었다. 토양성분인 nss-ca 2+ 은최근 10년간과 2015년의계절별농도를비교해보면, 최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는 μg /m 3, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는 μg /m 3 로최근 10년과, 2015년모두봄철에가장높고, 그다음으로겨울, 가을, 여름순으로조사되었다 PM10 nss-ca2+ nss-so42- Mg++ K+ NH4+ Na+ NO3- Cl- F- 50 Concentration (μg/m 3 ) Total 2015 Total 2015 Total 2015 Total 2015 Spring Summer Fall Winter 그림 PM10 에어로졸수용성이온성분의계절별평균농도 ( 년 ) *Total: 년 (10 년간 ) 평균농도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 85

89 그림 PM10 에어로졸 수용성 이온성분의 계절별 평균농도비( 년) 지구대기감시 보고서

90 PM2.5 에어로졸에서이차오염물질 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 의최근 10년간과 2015년의계절별농도를비교해보면, 최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 로분석되었다. nss-so 2-4 성분의 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 로나타났다. 이차오염물질인 nss-so 2-4, NO - 3, NH + 4 성분모두최근 10년간은겨울철이가장높은농도를보였고, 2015년은세성분모두여름철에높은농도를보였다. 토양성분인 nss-ca 2+ 은최근 10년간과 2015년의계절별농도를비교해보면, 최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철은농도범위가 μg /m 3, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는 μg /m 3 로최근 10년과, 2015년모두봄철에가장높은것으로분석되었다. 35 PM2.5 nss-ca2+ nss-so42- Mg2+ K+ NH4+ Na+ NO3- Cl- F- 28 Concentration (μg/m 3 ) Total 2015 Total 2015 Total 2015 Total 2015 Spring Summer Fall Winter 그림 PM2.5 에어로졸수용성이온성분의계절별평균농도 ( 년 ) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 87

91 그림 PM2.5 에어로졸 수용성 이온성분의 계절별 평균농도비교( 년) 지구대기감시 보고서

92 PM10 에어로졸원소성분들중에서인위적기원의주요성분들농도를최근 10년간과 2015년의계절별로비교해보면 S, Zn과 Pb의농도가최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 이며, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 으로나타났고, 최근 10년과, 2015년모두봄철에가장높고, 가을철에낮은것으로조사되었다. 대표적인토양성분들중 Al, Fe, Ca의농도가최근 10년간의봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 이며, 2015년봄, 여름, 가을, 겨울철의농도범위는각각 , , μg /m 3 로나타났고, 최근 10년은봄철에가장높은농도를보였고, 2015년은겨울철에높은농도로분석되었다. 20 PM10 other Pb Zn S Na Mg K Fe Ca Al 15 Concentration (μg/m 3 ) Total 2015 Total 2015 Total 2015 Total 2015 Spring Summer Fall Winter 그림 년 PM10 에어로졸원소성분의계절별평균농도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 에어로졸 89

93 그림 PM10 에어로졸 원소 성분 중 Al, Ca, Fe, S, Mg, K, Zn 과 Pb 성분의 계절별 평균농도비교( 년) 지구대기감시 보고서

94 3.4 대기복사 태양에너지는지구대기를움직이는 1차적원동력이고지구상의모든생명체의필수적에너지원이다. 태양에너지는대기를통과하면서산란및반사되거나흡수되고나머지는지표에도달한다. 이러한태양복사에너지는공기를가열하는데사용되므로대기의온도구조를결정하는데중요한역할을한다. 기후변화감시소는태양복사에너지및그변화를감시하기위해청정지역인안면도, 고산에종합복사관측시스템을설치하여대기복사관측을수행하고있다. 지상에서연속적으로관측하는대기복사자료는기후학적으로는장기간대기복사량의변화를파악하고, 위성에의한원격탐사자료나기후모델, 대기복사모델등에의해계산된결과와의비교에이용될수있다. 복사자료는태양복사와지구복사로구분되며, 각각의상향 하향복사, 대기로부터직접에너지를측정하는직달일사와산란일사, 지표면의에너지수지를측정하는순복사등 7가지이다. 안면도기후변화감시소는태양복사, 지구복사, 순복사등 7가지요소를, 고산기후변화감시소는태양복사 3가지요소를관측하고있다. 2015년안면도기후변화감시소의직달일사연평균은 W/m 2 로최근 10년간 ( 년) 평균인 W/m 2 보다증가하였고, 지구하향복사는 W/m 2 로최근 10년간평균 W/m 2 보다다소감소하였다. 그외관측요소들은평년대비큰차이가없었다. 고산기후변화감시소의연평균직달일사는 W/m 2 로최근 6년 (2009~2014년) 평균 (264.1 W/m 2 ) 보다증가하였고, 산란일사는 W/m 2 로최근 6년평균 (203.0 W/m 2 ) 보다약간감소하였다. 그림 3.4.1은복사자료에영향을주는강수량과일조시간을월별로나타낸것이다. 안면도기후변화감시소는안면도에서부터직선거리로약 33 km 떨어져있는 ( 구 ) 서산기상대의관측결과를이용하였으며, 고산기후변화감시소는약 4 km 떨어져있는 ( 구 ) 고산기상대자료를이용하였다. 일조시간은크게태양고도와운량의영향을받는다. 대체적으로태양고도가낮은겨울철에일조시간이낮게관측되었고, 강수량이많은 ( 즉, 운량이많은 ) 시기 ( 안면 : 4월, 7월, 11월, 고산 : 6월, 7월 ) 에일조시간이낮았다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 대기복사 91

95 그림 년서산, 고산의월강수량과월평균일조시간 직달일사, 산란일사 태양복사는물리적과정에따라직달일사와산란일사로구분된다. 직달일사는대기중에서산란또는흡수되지않는태양복사를말하며, 산란일사는차폐판을이용하여전천일사계로입사되는직달태양복사성분을차단하고관측한복사량을말한다. 2015년안면도기후변화감시소의직달일사는태양추적장치고장으로전천일사에서산란일사를뺀값 [( 전천일사-산란일사 )/COS(solar zenith angle)] 을계산하여비교분석하였는데, 최근 10년간 (2005~2014년) 평균도같은방법으로계산하였다. 고산기후변화감시소의 2008년관측자료는 QC 과정에서손실되는자료가많아분석에서제외하였다. 2015년안면도와고산연평균직달일사량은각각 W/m 2, W/m 2 로최근 10년간평균 W/m 2, 264.1W/m 2 보다높게나타났다. 2015년산란일사량은안면도 W/m 2, 고산 W/m 2 으로최근 10년간평균 W/m 2, W/m 2 과큰차이가없었다 ( 그림 3.4.2). 그림 3.4.3, 3.4.4는안면도, 고산의최근 10년간직달일사의월평균과 2015 년월평균을나타낸다. 안면도기후변화감시소의 2015년도직달일사월평균최댓값은 3월 W/m 2, 최솟값은 7월 W/m 2 이고, 산란일사최댓값은 6월 W/m 2, 최솟값은 12월 W/m 2 이다. 고산기후변화감시소 2015년월평균최댓값은직달일사 10월 W/m 2, 산란일사 7월 W/m 2 이며최솟값은직달일사 12월 92.6 W/m 2, 산란일사 12월 W/m 2 이다. 안면도, 고산의 2015년직달일사는봄철에높아지다가여름철에는구름과잦은강수로값이낮게나타나고가을철에다시높아지는계절변동을보였다 지구대기감시보고서

96 그림 안면도, 고산기후변화감시의직달일사와산란일사연평균 그림 안면도, 고산기후변화감시소의월평균직달일사. 상자선의양끝은 5%, 95%, 상자양끝은 25%, 75% 값, 가운데선중간값, 빨간색선은평균 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 대기복사 93

97 그림 안면도, 고산의월평균산란일사 태양상향복사, 태양하향복사 ( 전천일사 ) 지표에도달하는태양하향복사 ( 전천일사 ) 량은운량, 수증기, 에어로졸, 오존등태양복사를흡수하는미량기체성분의대기내연직분포에따라영향을받으며, 태양상향복사는지표알베도에영향을받는다. 그림 3.4.5는안면도와고산의태양상향복사, 태양하향복사의연평균값이다. 2015년안면도태양상향복사와태양하향복사의연평균은 79.2 W/m 2, W/m 2 로평년과비슷하였다. 고산의태양하향복사연평균은 2015년도 W/m 2 로평년 W/m 2 와큰차이가없었다. 그림 3.4.6은안면도, 고산의태양상향복사와태양하향복사의월평균값이다. 태양복사의월평균은계절변동으로여름으로갈수록증가하고겨울로갈수록감소하나여름철에구름과강수로인해값이낮아진다. 안면도 2015년월평균최댓값은 5월 W/m 2 ( 태양상향복사 ), W/m 2 ( 태양하향복사 ), 최솟값은 11월 39.9 W/m 2 ( 태양상향복사 ), W/m 2 ( 태양하향복사 ) 로관측되었다. 2015년태양상향복사와태양하향복사가봄철중 4월에만감소하였는데이시기에서산과고산의강수량이증가하고일조시간은감소한것에기인한것으로보인다 ( 그림 참조 ) 지구대기감시보고서

98 그림 안면도와고산의태양상향복사, 태양하향복사의연평균 그림 안면도와고산의태양상향복사, 태양하향복사월평균 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 대기복사 95

99 3.4.3 지구상향복사, 지구하향복사 지구복사는 3 μm이상의장파복사를측정한다. 지구상향복사는지면온도에영향을받으며지표에의해반사된대기복사를측정한다. 지구하향복사는주로기온과습도의연직분포, 운량, 구름물리성분등에따라달라진다. 지구복사는태양복사에비해일변화폭이적고, 지구상향복사량이하향복사량보다평년값은약 86 W/m 2 정도높아지면에서대기로방출되는장파복사가항상더크다. 그림 3.4.7은지구복사의연평균이다. 2015년지구상향복사는 382 W/m 2 으로최근 10년간평균 387 W/m 2 과비슷했으며, 지구하향복사는 310 W/m 2 으로최근 10년간평균 322 W/m 2 보다작았다. 2015년월평균지구상향복사최댓값은 8월 453 W/m 2, 최솟값은 1월 317 W/m 2 이며, 지구하향복사최댓값은 7월 385 W/m 2, 최솟값은 1월 253 W/m 2 이다. 겨울에낮고여름에높은계절변동특성이잘반영되고있다. 그림 안면도지구상향복사와하향복사의연평균 그림 안면도지구상향복사와하향복사의월평균 지구대기감시보고서

100 3.4.4 순복사 순복사는지표에너지수지를결정하는원천이며, 태양과지구사이의복사에너지수지로써태양으로부터들어오는태양복사와지구에서방출하는지구복사의관계식 ( 산출순복사 = 태양하향복사 태양상향복사 + 지구하향복사 지구상향복사 ) 에의해서알수있다. 순복사는봄과여름에높고, 겨울에낮다. 열대및아열대지역과적도근처에서일별순복사는일년내내양의값을가지는반면, 그외의지역에서는양과음의값을가진다. 맑은날의시간별순복사량은태양고도각이증가함에따라서서히증가하여, 정오에최대가된다. 최대증가는일출후시간동안에나타난다. 그림 3.4.9는안면도순복사연분포이다. 2015년연평균은 77 W/m 2 로평년 75 W/m 2 와비슷하였다. 2015년월평균최댓값은 5월 157 W/m 2, 최솟값은 12월 8 W/m 2 으로 ( 그림 ) 겨울철에낮고여름철에증가하는분포를보였다. 그림 안면도순복사연평균 그림 안면도순복사월평균 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 대기복사 97

101 3.5 성층권오존 오존층은태양에서들어오는유해자외선을차단하는역할과함께오존은지구온실가스중하나로현재의기후상태를유지하는데중요한역할을하는기체이다. 그러나 1970년대이후, 오존층의파괴현상이관측되고있으며, 이는인간활동에의한것으로밝혀져최근에오존층변화연구와감시는전세계적인관심사가되었다 오존전량 한반도오존전량은기상청의안면도 (2013~), 고산 (2010~), 포항 (1994~) 의 3지점에서관측하고있다. 이중포항과안면도는 WMO/GAW 내의오존및자외선세계자료센터 (WOUDC; World Ozone and Ultraviolet Data Centre) 와매월관측자료를공유하고있다. 위탁관측소인연세대학교는 1984 년부터서울에서오존전량을관측하고있다. 가. 포항, 안면도, 고산 그림 3.5.1은포항, 안면도, 고산에서측정한연평균오존전량을나타낸다. 포항의오존브루어 (Brewer) 관측기기는 2013까지관측후중단하였고, 안면도는 2013년부터관측을시작하였다. 포항 ( ) 과안면도 ( ) 는같은위도대로 2013년전후로포항과안면도값을같이분석하였다. 또한 2011년고산오존전량은관측값오류로분석에서제외하였다. 2015년안면도연평균오존전량은 331 DU로 2014년연평균 316 DU 보다높고, 고산은 308 DU로 2012~2014년기간의평균 308 DU와같았다. 2005년부터오존전량은증가와감소를반복하다가 2012년부터안면도, 포항, 고산모두증가하고있다. 오존전량은비교적봄에많고늦여름과초가을에적으며계절변화가뚜렷하다 ( 조희구, 1996) 지구대기감시보고서

102 그림 안면도, 포항, 고산에서관측한연평균오존전량분포 그림 3.5.2는안면도, 고산에서측정한오존전량월평균을비교한것이다. 안면도오존전량최댓값은 3월 381 DU이며, 최솟값은 10월 297 DU 이다. 고산도 3월 345 DU, 10월 281 DU로안면도와같이 3월에최대, 10월에최솟값이나타났다. 월평균기준으로안면도는연교차가 84 DU로연평균오존전량기준 25% 의변동폭을보였고, 고산은 21% 의변동폭을보였다. 그림 안면도, 포항, 고산의 2015 년월평균오존전량분포. 검정색점은 년월평균값, 상자선의양끝은 5%, 95% 값, 상자양끝은 25%, 75% 값, 상자가운데선은중간값, 빨간색선은평균 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 99

103 나. 서울 한반도상공의오존층의감시는 1984년 5월부터연세대학교월봉 ( 月峰 ) 오존관측소에서돕슨 (Dobson) 오존분광광도계 (Beck #124) 를통해매일이루어지고있다. 현재월봉오존관측소는 WMO/GAW의전지구오존관측시스템 (GO3OS) 의관측소로지정이되어주기적으로캐나다에있는세계오존및자외선자료센터 (World Ozone and Ultraviolet Data Center, WOUDC) 에관측자료를전송하고있다. 연세대학교오존관측소는 2004년부터오존관측시스템의자동화를통해객관적인관측방법을구축하여보다정확한관측자료를생산하고있으며, 브루어 (Brewer) 분광광도계 (SCI-TEC, #148) 가 1997년부터설치가되어자외선과오존전량을동시에관측하고있다. 이들자료는돕슨분광광도계에서관측된오존전량과의비교, 검증자료로사용되어한반도상공의오존전량관측의정확도향상에기여하고있다. 대기중의연직오존전량의 90% 이상이성층권의오존층에분포되어있으므로오존전량의변화는오존층의변화를의미한다. 이오존전량은돕슨분광광도계에의하여측정되고있다 ( 조희구, 이승만, 최치영, 1989). 여기에서는 2015 년도한반도상공의오존층변화를과거장기간참조값 ( 평년값 ) 과비교분석하여평가한다. 그림 3.5.3(a) 는 2015년서울상공의일오존전량시계열, 그림 3.5.3(b) 는서울상공오존전량의장기평균연변화 ( 년) 를나타낸것이다. 2015년 1 3월에는장비가설치된건물의외벽공사로인해많은에어로졸이발생하여오존전량관측에영향을주어오차를유발했을것으로예상된다. 또한기상및장비보정으로인한결측기간의관측자료는 OMI-TOMS 오존전량관측자료로재구성하였다. 2015년봄철의오존전량의감소는북극에서나타난오존전량의급감과이에의한오존홀은현상이북반구중위도지역까지영향을미친것으로본다 (Manney et al., 2011). 그러나서울지역의일대표값관측자료를기준으로보게될경우, 봄철에 300 DU 이하로감소하는경우는나타나지않았으며, 모든관측값이과거관측값의영역내에존재하고있었다. 2015년의일최댓값은 2월 5일에 463 DU, 일최솟값은 9월 29 30일에 지구대기감시보고서

104 270 DU로나타났으며, 2015년도에관측된일최댓값 463 DU는과거기록 (2011년 5월 11일 ) 극대값인 518 DU에비해서약 55 DU가적은값이다. 최댓값은 2월에관측되었고, 2 3월에는평년보다높은오존값을, 4 5월의높은오존값은과거자료와마찬가지로봄철에주로관측되었다. 오존전량의연 ( 계절 ) 변화를보게될경우, 그림 3.5.3(b) 와표 3.5.1에서보는바와같이서울상공의 년까지의연평균오존전량은 325 DU로나타났으며, 3월에최대인 362 DU, 10월에최소인 290 DU로월평균기준으로연교차가 72 DU로연평균오존전량기준으로 22% 의변동폭을보였다. 그리고오존량의변동은 3월에표준편차가 36.4 DU로가장심하고, 9월에 15.5 DU로가장안정한변동을나타내었으며, 계절변화의폭이 3월을중심으로봄에가장크고, 9월을중심으로가을철에작은변화를나타나고있음을알수있다. 그리고이러한연변화에대해서 6 7월에걸쳐서여름에오존의감소가급격히이루어지고있음을알수있다. (a) (b) , Seoul O3 for 2015 O3 from 1985 to Seoul, Total Ozone (DU) Total Ozone [DU] Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month 260 Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month 그림 서울상공오존전량의 (a)2015 년연변화 ( 회색박스플롯 2015 년의오존전량. 상자선의양끝 10, 90%, 상자양끝 25, 75%, 상자가운데선은중간값, 검은점은최댓값및최솟값 ), (b) 장기월평균연변화 ( 년 ) 2015년도의월별평균오존전량은그림 3.5.4와표 3.5.1에서보는바와같다. 2015년의연평균오존전량은 330 DU로나타났다. 이는과거참조값 ( 년) 의 324 DU에비해약 1.85% 증가하였으며, 월별로는 2월에최대증가 12.2% 를보이고, 4월에 0.3% 로최대감소를보였다. 2015년의연 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 101

105 교차는 2 월의 389 DU 와 10 월의 300 DU 의차로 89 DU 로나타났다. 이는 과거참조값의연교차인 71 DU 보다높게나타났다 Seoul (2015) Average ( ) Total Ozone [DU] Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month 그림 평균월오존전량의참조값 ( 년) 과 2015년월평균의연변화비교 표 서울상공의장기오존전량및참조값 ( ) 과 2015 년값의비교, 장기기후평균 ( ) 과극값 ( 최대와최소 )(DU) Month Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Year 참조값 (Ref ) Diff (%) 기후값 (Avg ) Stdev Max Date, YY/DD 03/04 87/27 04/06 10/30 10/11 98/03 10/14 09/03 11/12 11/05 99/26 04/ / 05/11 Min Date, YY/DD 02/1 2,15 99/25 97/01 02/05 88/09 90/23 04/29 04/01 07/19 07/12 86/14 03/ / 07/ 지구대기감시보고서

106 그림 3.5.5(a) 는 1985년부터 2015년까지의일오존전량의시계열을나타낸다. 서울지역의오존은매년규칙적인계절변동이나타나며, 최대극값은 2010 년 5월 11일의 518 DU, 최소극값은 2004년 7월 29일의 225 DU로, 그차이는 293 DU로나타났다. 이러한오존전량의단기일변화는주로종관기상장의변화에의해서나타나고있으며, 연변화는대기대순환의영향을받고있다. 그림 3.5.5(b) 의연평균오존전량의경년변화를보면, 과거관측기간 ( 년 ) 동안연평균오존전량이가장많았던시기는 2010년도로 343 DU 를기록했으며, 최솟값은 1993년에나타난 312 DU 였다. 경년변화수준의오존전량장기변화는태양활동도 (Solar Cycle), 준 2년주기 (QBO) 에의한요인이가장강하며, 그외에북극진동 (Arctic Oscilation) 등의자연진동과인위적인요인의복합적인작용에의해변화가일어나게됨이보고된바있다 ( 예 : 조희구등, 2003; 김준등, 2005). 2015년 2월평균오존량 (389 DU) 은과거기후값 (347 DU) 보다 42 DU 차이로가장크게나타났으나다른월에서는차이가적게나타났다. (a) (b) Jan Dec. 2015, Seoul 11/May/ DU Seoul Max : 343 DU (2010) Total Ozone [DU] Total Ozone [DU] /Jul/ DU Year Min : 312 DU (1993) Year 그림 (a) 일오존전량의연시계열, (b) 연평균의경년변화 (1985~2015 년 ) 그림 3.5.5(a) 에서보인일오존전량으로일일차변화율 (Day To Day Change, DTDC) 을그림 3.5.6에나타내었다. DTDC는전일오존량에대한그다음날오존량의차이에대한변화율로정의하여표시하였다. 이그림에서볼수있는바와같이오존전량의일일차변화율은 % 의범위에서나타났다. 오존전량은 ±10% 이내에서변화하는것으로나타났는데이러한오존전량의단기일변화는종관기상장일변화에기인한것으로보인다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 103

107 표 3.5.2는서울지역의오존전량일일차변화율에대한증가와감소율, 절대값의월평균변화량이다. 이표에서오존전량의변동은겨울과봄철에 5% 이상의변화를보이면서상대적으로변화가크게나타나고있으며, 여름과가을에는그변화가 5% 미만으로상대적으로작게나타났다. 전기간의일일차변화율은평균 5.3% 증가하는것으로나타났다. 그리고일일차변화율의증감경향에서증가경향의평균은 5.6%, 감소경향의평균은 -5.2% 로, 오존전량의일일차변화는감소경향보다는증가경향이더큼을알수있다. 종관규모기상장은매년여러자연진동에의해서그기상장의패턴이변화하게되므로오존전량의변화에영향을미치게된다. 따라서오존전량이급변하는경우에대해경년변화가다르게나타날수있으며, 이는장기적인오존전량의장기변화경향을분석하는데에영향을미칠수있다. 특히, 오존전량의급증은오존층의시간적인변화뿐아니라오존층보다하층에위치한고도에서의오존량의변화, 2차오존피크등에의해서도민감하게변화하기때문에 (Park et al., 2008) 증가경향을보이는일일차변화율의경년변화분석은오존전량의경년변화와장기변화경향을파악하는데있어매우중요하다. 그림 3.5.6(b) 는일일차변화율에대한관측횟수를나타낸것이다. 전날에비해 5% 이상증가한관측횟수를볼경우, 2011년에 15회로최소로나타났으며, 2003년에 84회로최대로나타났다. 10% 이상증가한관측횟수의경우에는 1991년과 2011년에 8회로최소로나타났으며, 2003년에 46회로최대로나타났다. 2015년도의경우, 전날에비해 5% 이상증가한관측횟수는 24회, 7% 이상증가한관측횟수는 15회, 13% 이상증가한관측횟수는 8회이다. 그림 3.5.5(b) 의오존전량의연평균경년변화와비교할경우, 오존전량의증가를나타내는일일차변화율의관측횟수는대체적으로오존전량의연평균경년변화와유사한관계를가지고있음을알수있다. 이를통해오존전량의연변화경향은오존층의장기적인회복경향의영향뿐아니라단기적인오존량의급변에도일부영향을받는것으로보인다 지구대기감시보고서

108 (a) (b) Day To Day Change (%) Seoul, 1985~2015 Max : 38.4% Count DTDC>5.0% DTDC>7.5% DTDC>10.0% Seoul, 1985~ Min : -30.4% Year Year 그림 서울오존전량의일일차변화율의 (a) 시계열, (b) 증가경향의일일차변화율에대한관측횟수 표 서울의오존전량일일차변화율에대한월평균과연평균 ( ) Difference (%) Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Annual Absolute Stddev Increase Stddev Decrease Stddev 한반도에인접한일본과오존전량을비교하기위해삿포로 (Sapporo, 43 04'N, 'E), 쓰꾸바 (Tsukuba, 36 03'N, 'E), 나하 (Naha, 26 12'N, 'E) 돕슨 (Dobson) 관측값을함께분석하였다. 일본은 3개의관측지역에대해서 1985년이전부터관측이시작되어왔으나서울과의비교를위해 1985년부터 2015년까지의각월평균오존전량의연변화를그림 3.5.7(a) 에나타냈다. 나하를제외한 3개지점의연변화경향은봄철에높고, 가을철에낮게나타나는유사한경향을보여주고있으나, 고위도로갈수록연변화의진폭이증가함을알수있다. 그리고연변화의진폭은봄철에서그변화가크게나타나고있음을알수있다. 1985년부터 2015년까지 31년간의연 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 105

109 평균은삿포로, 서울, 쓰꾸바, 그리고나하의위도순으로 352 DU, 325 DU, 310 DU, 266 DU로나타났다 년사이의 31년간이들의경년변화를그림 3.5.7(b) 에나타냈다. 이그림에서보는바와같이경년변화경향이거의비슷함을알수있으며, 2015년에는서울, 쓰쿠바, 나하의연평균증가가나타나고있다. (a) (b) Total Ozone [DU] ~2015 Seoul (Avg. : 325 DU) Sapporo (Avg. : 352 DU) Tsukuba (Avg. : 310 DU) Naha (Avg. : 266DU) Total Ozone [DU] ~2015 Seoul Sapporo Tsukuba Naha Jan Feb Mar Apr May Jun Jul Aug Sep Oct Nov Dec Month Year 그림 서울과일본상공오존전량의 (a) 월평균, (b) 경년변화 한반도전역의오존의분포를파악하기위해서는지상자료만으로는파악이불가능하기때문에위성자료를통해서그분포를유추하여야한다. 지상자료와위성자료간에는매우큰상관성을보이고는있으나자료가항상일치하지않고시간에따라그일치도에차이가있어서지상자료로의환산과정이필요하다. 이를위해 TOMS/OMI(Total Ozon Mapping Spectrometer/Ozon Monitoring Instrument) 자료와서울지역의돕슨분광광도계의자료비교를통해한반도전역에대해서돕슨자료값으로환산된오존량의분포를얻었으며, 이에대한신뢰도를살펴보기위해서 2015년의 TOMS/OMI 위성자료와서울의돕슨위성자료간의상관관계를그림 3.5.8과같이나타내었다. 2015년의서울지역에서의돕슨지상자료와 OMI 위성자료의비교결과를보면, 선형회귀에의한상관관계결과, 결정계수 = 0.875로나타나비교적높은상관성을보였으며, 돕슨에대한 OMI 자료의비는 0.920±0.257으로오존전량은 OMI가돕슨에비해약 8% 적게나타났다. 다만 Y-offset의증가를유발하는원인으로 OMI 위성에서극단적으로과소모의하는부분이있을것으 지구대기감시보고서

110 로예상된다. 이부분을제외하면대략 1.4% 정도적게나타나는것으로확인된다. 이는일본기상청 (2009) 에서발간한 OMI 자료의설명에대해 2008년이후 OMI의오존전량자료가 1 2% 정도적다는결과와어느정도일치하는것으로나타났다. 450 Seoul, OMI [DU] Y = X R 2 = Departure: OMI/Dobson = ± (n = 177) Dobson [DU] 그림 서울지역 2014 년의 Dobson 분광광도계와 OMI 위성과의오존전량비교 오존연직분포 오존연직분포는연직공기기둥에존재하는각층의오존정보로오존생성의광화학과정에의해결정된다. 오존은성층권에서주로생성이이루어진후, 대류권으로수송되어소멸되고있으며, 이러한특성상오존농도는하부성층권에서최대로나타나며, 대류권에서는대체적으로균일한농도를보이고있다. 한반도오존연직분포는기상청의포항에서 1995년부터오존존데를이용해서, 위탁관측소인숙명여자대학교에서 2008년부터마이크로파수신기를이용하여관측하고있다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 107

111 가. 포항 1995년 4월부터포항관측소 (WMO/GO3OS Station, #332) 에서매주 1회 ECC 오존존데 (Electrochemical Concentration Cell Ozonesonde) 를이용하여오존의연직분포를관측하고있다. 2015년에는총 43회관측이실시되었으며, 봄 12회, 여름 10회, 가을 11회, 겨울 10회관측하였다. 그림 3.5.9(a) 는 2015년계절별오존연직평균고도분포를나타낸것이다. 그림에서보는바와같이 km 층에서최대오존농도를보였으며봄, 겨울이여름, 가을보다높았다. 이러한계절변동은하부성층권과상부대류권에걸쳐서가장뚜렷하게나타나고있으며, 상부성층권은계절변동이뚜렷하지않았다. 대류권의오존농도는봄부터증가하여여름에최댓값을보였고, 여름이지나면감소하였으나그양의변화는하부성층권에비해크지않았다. 그림 포항오존연직분포의 (a)2015 년계절별평균, (b) 장기평균참조값 ( 년 ) 과 2015 년값의비교 지구대기감시보고서

112 나. 서울 숙명여자대학교에서는 마이크로파 수신기인 SORAS(Stratospheric Ozone Radiometer in Seoul)을 통해 오존 연직분포를 24시간 연속 관측하고 있다 (그림 ). SORAS는 대기 중의 오존 분자로부터 발산되는 GHz 의 전파를 숙명여자대학교 지구환경연구소(과학관 옥상)에서 스펙트럼 형태로 측정하며, 스펙트럼의 모양 분석을 통해 오존의 연직분포를 부피혼합비 (volume mixing ratio, ppmv)의 단위로 측정한다. 2012년에는 성층권에서 중 간권에 이르는 중층대기 국제감시네트워크 (Network for the Detection of Atmospheric Composition Change, NDACC)의 관측소로 공인받았으며, 관측 자료를 NDACC 데이터 서버로 전송하여 국제 대기 모델링 및 기후 분석 연구 에 사용되고 있다. 여기에서는 2015년 관측된 서울 상공의 오존 연직분포를 나타내었으며, AURA 위성의 MLS(v4.2) 자료와 비교 분석하였다. 그림 GHz 오존전파수신기 SORAS 오존 전파 스펙트럼은 수 초 간격으로 SORAS에서 측정되어 수치자료로 저 장된다. 관측된 오존 스펙트럼은 노이즈를 줄이기 위해 수 분 수 시간동안 평 균 처리하여 농도 분석에 사용한다. 여기에서는 기본적으로 6시간 동안 평균 제3장 분야별 관측 분석 결과_성층권오존 109

113 처리한스펙트럼을이용하여농도분석을하였다. 2015년 3월 10일 14시부터 20시까지 6시간동안관측한스펙트럼과스펙트럼분석을통해구한오존연직분포 (ppmv), 그리고평균커널을그림 에나타내었다. 오존연직분포는비교를위해 AURA MLS(Microwave Limb Sonnder) v4.2 데이터와같이나타냈으며, km 고도전범위에서두연직분포간 0.5 ppmv 이내에서농도가일치하는것으로나타났다. 그림 년 3 월 10 일에관측한오존스펙트럼 ( 왼쪽위 ) 과평균커널 ( 오른쪽위 ). 스펙트럼분석을통해도출한서울상공의오존농도연직분포 ( 왼쪽아래 ). 오존농도연직분포중파란색은 SORAS 의농도, 빨간색은 AURA 위성의 MLS 관측자료, 두값의차이는오른쪽아래그림에나타냄 지구대기감시보고서

114 그림 는 2015년서울상공의월평균오존연직분포를나타낸다. 마이크로파수신기의오존연직분포를부피혼합비 (volume mixing ratio, ppmv) 와부피혼합비에서고도별압력을고려하여변환한분압 (mpa) 으로나타내었다. 부피혼합비로표현한오존층의농도는약 35 km 부근에서최대농도를보였으며, 12월부터 2월까지는전체적인부피혼합비가낮아짐과동시에최대부피비를보이는고도가 37 km로높아진다. 최대부피혼합비는 4월과 5월에 9.2 ppmv를보였으며, 1월에가장낮은 7.1 ppmv가관측되었다 ( 표 3.5.3). 그림 서울상공의 2015 년오존농도연직분포 표 혼합부피비표현시월평균최대오존농도와최대농도가나타나는고도 월 최대농도 [ppmv] 고도 [km] 월 최대농도 [ppmv] 고도 [km] 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 111

115 SORAS를이용하여측정한자료는 NASA의 AURA MLS(v4.2) 위성데이터와비교 검증하였다. AURA 위성은하루에한번한반도상공을통과하면서성층권에서중간권영역의오존연직분포자료를제공하고있다. AURA 위성자료는 SORAS의오존연직분포와비교하기위해서울을기준으로위경도 ±5 도내에서측정된평균연직분포값을기준으로하였으며, 월평균연직분포값과의비교를그림 에나타내었다. 전고도범위에걸쳐위성관측값과 0.5 ppmv 이내로일치하는것으로나타났다. 그림 서울의월별오존농도 (ppmv) 와 AURA 위성의 MLS 자료 지구대기감시보고서

116 오존의연직분포는혼합부피비외에분압의단위로표현하기도한다. 분압은부피혼합비에압력을곱함으로변환할수있으며, SORAS로관측한서울의오존농도를분압으로표현하면, 오존층은약 25 km 부근에서최대농도가관측되었다. 오존층의고도변화를월별로살펴보면, 5월부터 10월까지약 25 km 를최대농도층으로유지하다가 11월이후전체적인오존층의고도가낮아지기시작하여 1월부터 3월까지최저고도를나타내고있으며, 오존농도는 1월부터 4월에 15 mpa 이상의가장높은농도를보이며이후점차감소하다가 11월부터회복하는것으로나타난다 ( 그림 , 표 3.5.4). 그림 서울상공의 2015 년오존농도연직분포 표 분압표현시월평균최대오존농도와최대농도가나타나는고도 월 최대농도 [mpa] 고도 [km] 월 최대농도 [mpa] 고도 [km] 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 113

117 3.5.3 남극오존홀 오존홀은오존전량이 220 DU보다낮은영역을의미하며남극극소용돌이에서제트기류가강화되는 8 12월사이에생성된다. 주로남극의봄인 9 10 월경에최대면적을보인다. 남극지역에서의오존전량은 1980년이전에는 300 DU 수준을보였으나, 오존홀의발견이후계속해서감소하다가 1993년에는 82 DU로관측기록중최저값을나타내었다. 미국국립해양대기청 (NOAA) 은 SBUV(Solar Backscatter Ultraviolet)-2 등의위성자료를활용하여남극의오존홀의면적변화에대한감시를수행하고있다. 그림 는남극오존홀이자주발행하는 8 12월에대해시계열로나타낸것이다. 2015년 ( 빨간선 ) 의경우, 과거 10년의평균에비해오존홀의연최대면적이비교적낮게나타나고있음을알수있다. 또한 11월과 12 월에도과거 1986년부터 2014년도의평균에비해서장기간으로형성된것을알수있다. 그림 남극오존전량변화 ( 출처 : ) 지구대기감시보고서

118 그림 은오존홀의연최대면적에대한경년변화를시계열로나타낸그림이다. 1979년오존홀이처음발견된이후로급증하던오존홀의연최대면적은 1990년후반이후로그면적이계속해서유지되는경향을보여왔다. 2012년에관측된연최대면적은 1,850만 km 2 으로최근 20년동안관측된오존홀의최대면적중가장적은값으로나타났다. 2015년의오존홀의연최대면적은 2,500만 km 2 으로 2011년의 2,500만 km 2 에비슷한값으로나타났으며, 2006년보다가을철에약 10% 정도넓게나타났다. 그림 남극오존홀의면적 (NOAA SBUV/2 위성관측 ) ( 출처 : 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 성층권오존 115

119 3.6 자외선 지구대기에도달하는태양복사는대략가시광선 50%, 근적외선 40%, 그리고자외선 10% 의비율로구성된다. 자외선복사는다시자외선A(UV-A, 315 ~400 nm), 자외선B(UV-B, 280~315 nm), 자외선C(UV-C, 100~280 nm) 로나뉘는데, 이중자외선A는약 5% 가성층권오존층등에의해흡수되고대부분지표에도달하는반면, 자외선B는 90% 이상이오존층이상에서흡수되고, 가장파장이짧은자외선C는성층권오존층이상에서모두흡수되어지표에도달하지않는다. 자외선A는인체의피부조직에가장깊숙이침투하며피부노화등장기적피부손상을일으킬수있다. 한편, 자외선B는인체에피부암, 면역성감퇴, 백내장, DNA 손상등의해를일으키며가축, 물고기, 농작물등의생육에도크게피해를준다. 그러나자외선 B는햇빛에적당히노출시켰을경우인체의비타민 D 합성에도움을주는긍정적인효과도있다. 지표도달자외선의양은오존전량뿐아니라구름, 에어로졸등날씨및대기구성성분등과도밀접히관련되어있다. 기상청은 1999년에안면도, 고산, 포항에서자외선관측을시작하여현재국내 7개지점 ( 안면도, 고산, 울릉도, 강릉, 포항, 목포, 서울 ) 에서자외선복사량을관측하고있으나서울은 2015년 2월부터관측이시작되어본보고서에는다루지않았다. 위탁관측소인연세대학교에서는 1993년부터서울의자외선복사량을관측하고있다 자외선 A 복사량 자외선A 복사량은현재안면도, 강릉, 목포, 포항, 고산, 울릉도, 서울등 7 개지점에서관측하고있는데지점마다관측시작시기가달라자료분석기간이다르다. 각관측지점별자료분석기간은안면도 2008년, 포항 2010년, 고산과울릉도 2012년부터시작하여 2015년까지이고, 목포와강릉은 2015년자료만존재한다. 그림 3.6.1은품질관리를수행한후자외선A의일최대복사량을 년의기간에대해시계열로나타낸것으로, 단위는 mw/cm 2 이다 지구대기감시보고서

120 a b c d e f 그림 자외선 A 일최대복사량 (a) 안면도, (b) 포항, (c) 고산, (d) 울릉도, (e) 강릉, (f) 목포 그림 3.6.2는자외선A의일최대복사량의월평균변화를보여주고있다. 여기에서자료분석전체기간의월평균변화는빨간색원과실선으로나타내었고, 2015년의월평균변화는평균 ( 네모안가로선 ) 을중심으로위, 아래로각각 ±1 표준편차만큼떨어진거리를네모로이어서나타내고다시월최솟값과월최댓값까지를세로선으로연결하여관측된값의전체범위를나타내었다. 강릉, 목포와같이 2015년자료만있는경우에는전체기간평균은의미가없으므로생략하였다. 관측지점별로자외선A 일최대복사량의월평균변화를살펴보면, 안면도는전체기간 (2008~2015년) 평균은 6월이최대였고, 2015년은 5월과 6월이최대였다. 포항은전체기간 (2010~2015년) 평균은 7월이최대였으나 2015년은 5월이최대였다. 고산은전체기간 (2012~2015년) 평균은 8월이최대였고, 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 117

121 2015년은 5월이최대였다. 울릉도는전체기간 (2012~2015년) 평균과 2015 년모두 5월에최대가나타났다. 강릉은 2015년자료만을분석하였고 8월이가장크고 5월이다음으로큰값을보였다. 목포도 2015년자료만을분석하였으며, 5월이최대였고 8월이두번째로큰값을보였다. 전체기간평균과 2015년에대해각각월별분포를살펴본결과 5월과 8월사이에최대가나타났으며, 대체적으로 5월과 8월에높은값을보이는경우가많았지만관측시기와관측지점에따라서다소차이가있었다. a b c d e f 그림 자외선 A 일최대복사량의월평균변화 (a) 안면도 (b) 포항 (c) 고산 (d) 울릉도 (e) 강릉 (f) 목포 지구대기감시보고서

122 그림 3.6.3은자외선A 일최대복사량의연평균변화를보여주고있다. 안면도는전체기간동안감소하는경향을보였고, 2012~2015년동안고산과포항의변화경향은유사하게나타났지만자료분석기간이짧아경향성을알수없었다. 관측지점별로자료분석기간이달라비교가어렵지만분석된결과로는안면도, 고산, 포항, 울릉도순으로값이작아지고있었다. 2015년에는고산, 목포, 강릉, 안면도, 포항, 울릉도순으로값이작아지고있었으며울릉도의값이다른지역과비교했을때상당히작았다. 그림 자외선 A 일최대복사량의연평균변화 홍반자외선 B(EUV-B) 복사량 홍반자외선B 복사량은현재안면도, 강릉, 목포, 포항, 고산, 울릉도, 서울등 7개지점에서관측하고있다. 울릉도는 2012년부터관측된자료를이용하였다. 안면도, 강릉, 포항, 고산은 2005~2015년까지의자료를분석하였다. 품질관리결과, 관측값이 0 미만인경우는전체자료의 0.2% 이내였고, 허용된최고값의범위를넘어서결측으로제거되는비율은전체의 0.2~0.4% 정도였다. 한편관측센서온도오류는일부관측지점또는특정관측시기에몰려있는경향을보였으며, 무더기결측사태와관련된경우가많았다. 결측율이높아서월평균값이생산되지못한경우에그원인을살펴보면, 센서온도값이정상상태가아닌경우가대부분이었다. 전체기간의결측율은결측일이많았던목포와고산의경우그비율이 20% 정도로높았으나그이외의관측지점에 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 119

123 서는 3.1~6.7% 범위의결측율을보여 10% 미만으로낮은편이었다. 그림 3.6.4는품질관리를수행한후의홍반자외선B 일최대복사량을 2005~2015년동안의기간에대해시계열로나타낸것으로, 단위는 MED 측정값을 mw/m 2 로환산한값이다. 안면도 (a) 와강릉 (b) 은전기간에대한연평균자료가존재하지만, 목포 (c), 포항 (d), 고산 (e) 은 2005~2006년사이에결측일이많았고목포의경우 2014년에도결측일이많았다. a b c d e f 그림 홍반자외선일최대복사량의시계열 (a) 안면도 (b) 강릉 (c) 목포 (d) 포항 (e) 고산 (f) 울릉 그림 는홍반자외선 B 의일최대복사량월평균변화를보여주고있다. 안면도 (a) 는최근 10 년간 (2005~2014 년 ) 평균에서 8 월에최대가나타났지만 2015 년에는 6 월에최대가나타났고또최근 10 년간과달리 8 월이 5, 6, 7 월 보다값이작았다. 강릉 (b) 는최근 10 년간평균은 7 월에최대, 다음으로 8 월이 지구대기감시보고서

124 큰값을보였다. 2015년에도 7월에최대가나타나평년과같았으나 5월이 6월보다더큰값을보였다. 목포 (c) 는 8월에최대, 다음으로 7월에큰값이나타났다. 또, 5월이 6월보다더큰값을보였다. 2015년에는 5월에최대, 다음으로 8월에큰값이나타났다. 포항 (d) 는 8월에최대, 다음으로 7월에큰값이나타났다. 2015년에는 7월에최대, 5월이두번째로컸으며 6월보다훨씬큰값을보였다. 고산 (e) 는 7, 8월이거의같은값으로최대를보였다. 7, 8월에이어 5월에도큰값이나타났고이는 6월보다더큰값이었다. 2015년에는 7 월에최대, 다음으로 8월과 5월이유사하게큰값이나타났으며 6월보다훨씬컸다. 울릉도 (f) 는최근 10년간평균대신 2012~2014년의 3년평균과비교하였다. 3년평균의최댓값은 7월에나타났고이어서 5월이두번째로높았다. 2015년의월변화경향도이와유사하여 7월에최댓값이나타났고 5월이두번째로크며다음으로 6월이 8월보다큰값을보여다른지역과차이가있었다. a b c d e f 그림 홍반자외선일최대복사량의월평균변화 (a) 안면도, (b) 강릉, (c) 목포, (d) 포항, (e) 고산, (f) 울릉도 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 121

125 그림 3.6.6은홍반자외선일누적복사량의월평균변화로안면도 (a) 는최근 10년동안에는 8월에최대가나타났고 2015년에는 5월에최대가나타났다. 또최근 10년간과달리 8월에 5, 6, 7월보다작은값이나타났다. 강릉 (b) 는 7월에최대가나타났고 6월도유사하게높은값을보였다. 이에비해 2015 년에는 5월에최대가나타나최근 10년간과차이가있었다. 목포 (c) 는 5월에최대, 다음으로 8월에도큰값이나타났다. 2015년의경우에도 5월에최대, 다음으로 8월에큰값이나타났다. 포항 (d) 는 7월에최대가나타났고, 2015년에는 5월에최대가나타나최근 10년간과차이가있었다. 고산 (e) 는 7월에최대가나타났고, 2015년에는 5월에최대가나타났다. 울릉도 (f) 는 2012~2014년의 3년평균과비교하였다. 3년평균의최댓값은 5월에나타났고다음으로 7월에큰값이나타났다. 2015년도 5월에최댓값을보여평균과유사했다. 홍반자외선값이커지는 5월부터 8월까지의변화를살펴보면, 최근 10년간의일최대복사량은관측지점에따라 7월또는 8월이가장큰값을보였고대체로 5월부터 8월까지증가하는추세였지만목포, 고산, 울릉도는 5월이 6월보다큰값을보여차이가있었다. 한편, 일누적복사량은목포, 울릉도와같이 5월에최댓값이나타나는경우도있어일최대복사량의월평균변화경향과차이가있었고일누적복사량의경우구름등일기상태나대기상태의영향을더받는것으로판단되었다. 2015년에는일누적복사량의최댓값은모두 5월에나타났고강릉, 포항, 고산, 울릉도는 5, 7, 8, 6월순으로값이작아져상위네달중 6월이가장작았다. 그러나안면도는 6월이두번째로큰값을보였고 5, 6, 7, 8월순으로값이작아졌다. 일최대복사량은강릉, 포항, 고산, 울릉도는 7월, 안면도는 8월에최댓값이나타났다. 일최대복사량의월별순위는일누적복사량보다관측지점별로차이가컸고강릉, 포항, 고산은상위네달중 6월에가장작은값을보였지만울릉도는 8월, 안면도는 5월에가장작았다. 목포는 6월과 7월이결측으로함께비교하기어려웠고일누적복사량, 일최대복사량모두 5 월이 8월보다컸다 지구대기감시보고서

126 a b c d e f 그림 홍반자외선일누적복사량의월평균변화 (a) 안면도 (b) 강릉 (c) 목포 (d) 포항 (e) 고산 (f) 울릉도 그림 은홍반자외선일최대복사량의각관측지점에서의연평균변 화이다. 강릉 (b) 와목포 (c) 는 2015 년의평균이전체기간평균보다훨씬컸고, 안면도 (a), 고산 (e), 울릉도 (f) 는 2015 년의평균이전기간평균과유사했지만 포항 (d) 는 2015 년의평균이전체기간평균보다훨씬작아차이가있었다. 관 측지점별전체기간의평균을비교하면, 고산이가장컸고포항, 안면도, 목포, 울릉도, 강릉순으로작았다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 123

127 그림 홍반자외선일최대복사량의연평균변화 그림 3.6.8은홍반자외선일누적복사량의각관측지점에서의연평균변화를나타내고있다. 앞서살펴본일누적복사량과일최대복사량의월평균변화경향이서로차이가있었던것과는달리일누적복사량과일최대복사량의연평균변화경향은매우유사했다. 관측지점별로고산이가장크고안면도, 포항, 목포, 울릉도, 강릉순으로작았다. 한편, 목포의경우여름철에결측일이많아값을비교할때주의가요구된다. 그림 홍반자외선일누적복사량의연평균변화 지구대기감시보고서

128 3.6.3 서울의자외선복사, 자외선지수 연세대학교서울캠퍼스에서 UV Biometer로 1993년부터 2000년 12월까지홍반자외선복사를관측하였고 2004년부터현재까지브루어 (Brewer) 분광광도계 (SCI-TEC #148) 로자외선복사 (287~363nm) 를파장별로측정하여이파장역의적분값 (Total ultraviolet radiation, TUV) 과홍반자외선 (Ery themal ultraviolet-b, EUV) 복사량을구하고있다. 여기에서 EUV는파장별로인체피부홍반에예민한홍반작용스펙트럼을파장별자외선복사에가중시켜적분한값이다. 자외선복사의일적산값을 2004년 3월부터 2015년 12월까지시계열로전자외선과홍반자외선을각각그림 3.6.9과그림 에표시하였다. 앞서서울에어로졸광학깊이에대한분석에서도언급했듯이, 브루어가태양을추적하지못하면서자동적으로수은램프교정이이루어지지못하는오류로관측을수행하지못했다. 특히 4월 3일부터 4월 28일, 6월 19일부터 8월 19일까지는관측은되었지만, 신뢰도가낮기때문에그림 3.6.9와그림 의그래프에서는제외하였다. 자외선복사량의변화는태양천정각과일조시간의천문학적원인과날씨에의해영향을주로받게되므로뚜렷한계절변화를보이게된다. 그림 3.6.9와 는각각 TUV와 EUV의시계열을나타내고있다. 이그림에서보는바와같이 2005년을제외한 2011년도까지는연최댓값이 TUV에서 6월에나타나고있었지만, 2012년과 2013년도에는연최댓값이 8 월과 7월에각각나타났다. 그러나 2013년도에도 5월과 6월에꾸준히높은값이나타나는경향성은일치하고있으며, 최근몇년동안 EUV에서의연최댓값은 7 8월에나타나고있으나, 2015년도에는여름철관측값의부재로 5월에나타났다. 2015년 TUV 최댓값은 5월 27일에나타났으며그값은 1.23 MJ/m 2 이고, EUV의최댓값은 5월 27일에나타났으며그값은 4.65 kj/m 2 로나타났다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 125

129 2.5 Mar Dec 2015 Seoul Daily TUV (MJm -2 ) MJm -2 (8 May) 1.40 MJm MJm -2 (11 Jun) (12 Jun) 1.61 MJm -2 (16 Jun) 1.54 MJm -2 (9 Jul) 1.37 MJm -2 (23 Jun) 1.25 MJm -2 (1 Jun) 1.61 MJm -2 (21 Jun) 1.54 MJm -2 (3 Aug) 1.47 MJm -2 (3 JUL) 1.34 MJm -2 (6 JUL) 1.32 MJm -2 (26 May) Year 그림 보정전전자외선 (TUV) 복사량의일시계열 ( ) 7 Mar Dec 2015 Seoul Daily EUV (KJm -2 ) KJm -2 (11 Aug) 4.59KJm -2 (4 Jul) 4.69KJm -2 (8 Aug) 4.66KJm -2 (14 Jul) 5.23KJm -2 (9 Jul) 4.12KJm -2 (23 Jun) 4.25KJm -2 (4 Jul) 4.42KJm -2 (21 Jun) 4.82KJm -2 (3 Aug) 4.74KJm -2 (10 JUN) 4.44KJm -2 (6 JUN) 4.65KJm -2 (27 May) Year 그림 홍반자외선 (EUV) 복사량의일시계열 ( ) TUV에대해서월평균값의연변화와연평균값의경년변화를각각그림 에나타내었다. 그림 (a) 에서 TUV는 6월에최댓값 (0.92 MJ/m 2 ) 를갖고, 1월에최솟값 (0.18 MJ/m 2 ) 을나타내었다. 2004년부터 2015년까지의연평균경년변화를그림 (b) 에표시하였다. 이그림에서 TUV의연변화는 2005년에서 2008년까지는일정한값을유지하다가 2009년에들어 2008년보다약 13% 감소하였다. 2010년부터 2012년까지다시증가하는경향을보였고 2014년에연평균의추세를보이다가다시감소했다. 그러나 2015년의이러한감소경향은연평균시브루어분광기의봄과여름철고장으로인해 4월과 7월의값들이대부분누락된것이영향을미친것으로보인다 지구대기감시보고서

130 TUV for 2015 TUV from Total UV [MJm -2 ] Total UV [MJm -2 ] Month 그림 서울의전자외선 (TUV) 복사량의 (a) 월평균연변화, (b) 연평균경년변화 ( 녹색박스플롯 2015 년의 TUV 복사량 ; 상자선의양끝 10, 90%, 상자양끝 25, 75%, 상자가운데선은중간값, 검은점은최댓값과최솟값 ) Year 그림 는 EUV의월평균의연변화와연평균의경년변화를각각나타낸것이다. EUV는 6월에최댓값 (3.22 kj/m 2 ) 을가지며, 1월에최솟값 (0.36 kj/m 2 ) 을가진다. 그러나여름철에 TUV와의차이점은 6월과 8월에보이는평균이 TUV는 6월이 8월에비해높은반면, EUV는 8월이 6월에비해높게나타났다. 연평균 EUV의경년변화를보면, 2004년부터 2009년까지 2008년을제외하고전체적으로완만한감소추세를보였으나, 2010년부터다시증가하는경향을보였다. 2011년과 2012년의증가추세는다소완만하였고, 2013년은다시감소하는추세가나타났다. 그림 (b) 와 (b) 의 TUV와 EUV의경년변화에서알수있듯이그연변화추세가어느정도일치했다. 5 4 EUV for 2015 EUV from EUV [KJm -2 ] 3 2 EUV [KJm -2 ] Month Year 그림 서울의홍반자외선 (EUV) 복사량의 (a) 월평균연변화, (b) 연평균경년변화 ( 녹색박스플롯 2015 년의 TUV 복사량 ; 상자선의양끝 10, 90%, 상자양끝 25, 75%, 상자가운데선은중간값, 검은점은최댓값과최솟값 ) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 127

131 그림 은 2004년 3월부터 2015년 12월까지의자외선지수 (UVI) 의일최댓값을시계열로나타낸그림이다. 연도별로최댓값은주로 7 8월에나타나고있으며, 7 8월에나타나지않았던 2004년과 2005년의경우에도극댓값의시기가 5월 31일과 9월 1일로비교적여름철에높은관측값이나오고있음을알수있다. 관측기록중최댓값은 2008년 7월 20일에관측된 10.9로 UVI 중 매우높음 에해당하는값이관측되었다. 2015년의연극댓값은 5 월 27일에관측한 8.7로 매우높음 에해당하는관측값이다. 이 UVI값은비상대비가필요하고한낮시간에는외출을자제하는수준이다. 그림 홍반자외선 (EUV) 복사량의일시계열 ( ) 그림 는 UVI의월평균변화를나타내고있다. 월평균자료에서 UVI 는 8월에 5.5로최댓값을보였으며, 2월에 1.57로최솟값을보이고있다. 가장높은자외선지수를보이는 8월은 높음 에해당하는자외선이, 1 2월에걸쳐서는 낮음 에해당하는자외선강도가관측되었으며, 일별 UVI는차이가보이지만 6월부터 10월을제외한봄, 여름, 가을철에는 보통 의강도가관측되었다 지구대기감시보고서

132 그림 서울의자외선지수의월평균 ( 녹색박스플롯 2015 년의자외선지수, 상자선의양끝 10, 90% 상자양끝 25, 75% 상자가운데선은중간값, 검은점은최댓값및최솟값 ) 그림 는기상청운량자료를이용하여구분한맑은날씨에대한 UVI 를나타낸다. 브루어의데이터가적은 4월과 7월을제외한경우에도자외선지수는그림 에서보았던평균한값보다더크게나타나는것을확인할수있었다. 그림 서울의맑은날씨 ( 운량 3 이하 ) 의자외선지수 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 자외선 129

133 3.7 총대기침적 대기중에부유하는오염물질은습성과건성의강하물로지면에떨어진다. 습성강하물은비, 눈, 우박등의강수에의해오염물질이지면으로떨어지는것이고, 건성강하물은중력에의해입자나가스상의물질이지면으로떨어지는것이다. 따라서습성과건성강하물의화학성분을분석하면대기중의강수성분이나오염물질을감시할수있다. 세계기상기구지구대기감시의총대기침적프로그램은 4가지목적으로수행되고있다. 첫째, 지구및지역규모차원에서대기의강수성분에대한패턴과추세를정량화한다. 둘째, 주요화학성분과생화학주기에대한이해를높인다. 셋째, 산성침적의지구적평가를수행하기위한주요배출원으로부터장거리수송을조사한다. 넷째, 해안, 민감한지역, 개발제한지역등주요생태계에대한산성침적피해를평가하기위해주요이온성분을분석한다. 총대기침적에서다루지않는건성강하물을측정하기위해중력으로낙하하는입자상물질을분진받이로채취하여주요이온성분을분석한다. 주위오염원이없는배경지역인안면도, 울진, 울릉도, 고산을산성비관측소로선정하고 1997년에는안면도와울릉도, 1998년에는울진과고산에서강수의화학특성을분석하여왔다. 강수의산성도는전일 09시부터당일 09시까지채취한시료로분석한다. 시료량이적으면분석오류가발생할수있기때문에강수량이 0.5 mm 이상인시료만을유효시료로분석하였다. 시료는전기전도도 (EC) 와산성도 (ph) 를측정한후에여과지로시료에포함된불순물을제거하여이온성분을분석하였다 년강수특성 연도별연강수량을살펴보면지역에따라증가와감소를반복하는등서로다른양상을보인다. 2014년과비교할때고산을제외한안면도, 울진, 울릉도가모두 2015년에강수량이감소하였다 ( 그림 3.7.1). 2015년지역별연강수량을살펴보면안면도 mm, 울진 mm, 고산 mm, 울릉도 mm로고산이가장많았다 ( 그림 3.7.2(a)). 최근 10년간 ( 년 ) 평균과비교할때안면도, 울진, 울릉도는적었고, 고산은많았다 ( 표 3.7.1) 지구대기감시보고서

134 그림 연도별연강수량 (mm) 표 년총강수량과최근 10 년간강수량 지점구분 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월합계 안면도울진고산울릉도 2015년 평년값 년 평년값 년 평년값 년 평년값 강수채취율은총강수량중채취한강수량의비율로, 2015 년강수채취율은 안면도 98.0%, 울진 97.2%, 고산 97.9%, 울릉도 97.3% 이다 ( 그림 3.7.2(b)). 이는 GAW 총대기침적에서품질목표로규정한강수채취율 70% 보다높았다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 131

135 (a) 연강수량 (b) 강수채취율 그림 년지역별연강수량 (mm) 과강수채취율 (%) 2015년강수량과평년강수량을월별로비교하였다 ( 그림 3.7.3). 고산은 5 월에, 나머지지역은 11월에최대강수량을보였다. 고산은 8월과 10월을제외하고모두평년보다강수량이많았다. 그리고나머지지역은대체로평년과유사한강수량을보였으나, 7 9월은평년보다강수량이적었고, 11월은모든지역에서평년보다많은강수량을기록하였다. 그림 년과최근 10 년간강수량의월별분포. 지역별월강수량 ( 실선 ), 평년강수량 ( 막대 ) 지구대기감시보고서

136 총대기침적분석요소중수용성이온 9종 (F -, Cl -, NO - 3, SO 2-4, Na +, NH + 4, K +, Mg 2+, Ca 2+ ) 에대한품질관리를통해이온분석의신뢰도뿐만아니라함께측정한산성도 (ph) 와전기전도도의신뢰도를함께확보할수있다. 강수량이 0.5 mm 이상인시료만이온분석을실시하였고, 강수시료의품질관리를위해이온분석기의검출한계 (0.314 ppm) 이하로측정된자료는분석에서제외하였다. 품질관리를거친각지점별분석성공률은안면도 65.8%, 울진 55.2%, 고산 39.4%, 울릉도 47.2% 로, GAW의총대기침적에서규정하는분석성공률의품질목표인 90% 를모두만족하지못하였다. 이온균형과전기전도도균형만실시하였을경우울진 (89.6%) 을제외하고모두분석성공률이 90% 이상이지만, 이온수지까지실시할경우 4, 5, 6, 7, 8, 11월이대부분 60% 미만으로낮게나타났다. 이는시료의변질로품질관리를통과하지못한것으로판단된다. 표 년관측지점별강수시료분석성공률 (%) 지점월안면도울진고산울릉도 1 월 월 월 월 월 월 월 월 월 월 월 월 년 그림 3.7.4는 2015년총대기침적분석자료의품질보증 / 관리 (QA/QC) 전후의이온균형결과이다. 그림의가로축은음이온의당량농도총합이고, 세로축은양이온의당량농도총합이다. 분석이우수하면두값이일치하여기울기가 1인대각선위에자료가위치한다. QA/QC 전과후의분석값이겹친데이터는 QA/QC를통과한것이다. 안면도, 울진의기울기는각각품질관리전후변화가없었고, 울릉도는품질관리전후 1.116에서 1.093으로 1.0에가까워졌다. 안면 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 133

137 도와고산의상관계수는각각품질관리전후변화가없었고, 울진과울릉도는 품질관리전후각각 0.97 에서 0.99 로, 0.95 에서 0.99 로향상되었다. (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 년관측지점별강수시료의 QA/QC 전후이온균형결과 그림 3.7.5는 2015년총대기침적분석자료의 QA/QC 전후전기전도도균형결과이다. 그림의가로축은분석된전기전도도이고, 세로축은이론적전기전도도이다. 분석이우수하면두값이일치하여기울기가 1인대각선위에자료가위치한다. 그리고 QA/QC 전후의분석값이겹치면 QA/QC를통과한것이다. 안면도와울릉도는기울기와상관계수모두품질관리전후변동이없었다. 울진은기울기가 0.772에서 0.929로 1.0에가까워졌고, 상관계수도 0.73에서 0.99로크게향상되었다. 고산도기울기가 0.928에서 0.930으로 1.0에가까워졌고, 상관계수가품질관리전후모두 1.0으로우수하였다 지구대기감시보고서

138 (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 년지점별강수시료의 QA/QC 전후전기전도도균형결과 2015 년강수시료에대해이온균형과전기전도도균형분석결과안면도는 총 73 개시료중 73 개가, 울진은 67 개시료중 63 개가, 고산은 94 개시료중 93 개가, 울릉도는 89 개시료중 88 개가품질관리를통과하였다. 표 년지점별강수시료에대한이온과전기전도도균형품질관리결과 구분 안면도 울진 고산 울릉도 강수시료개수 전기전도도균형통과 이온균형통과 QA/QC 통과 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 135

139 3.7.2 산성도 (ph) 2015년도한반도배경지역 4지점 ( 안면도, 울진, 고산, 울릉도 ) 강수의평균산성도 (ph) 는 4.55로나타났다. 이수치는최근 10년간 ( 년) 평균산성도인 4.52보다높고, 2014년평균 4.57보다낮다. 2015년지점별평균산성도를보면, 안면도 4.41, 울진 4.71, 고산 4.69, 울릉도 4.52로안면도가가장낮았고, 울진이가장높았다. 1997년부터 2015년까지 19년동안관측지점별연평균 ph를보면거의모든해에서안면도가가장낮게관측되었다 ( 그림 3.7.6). 1997년이후한반도강수의산성도는꾸준히강해지는추세이다. 그림 관측지점별산성도 (ph) 연변화 지구대기감시보고서

140 표 관측지점별평균산성도 (ph) 기간 지점 안면도 울진 고산 울릉도 한반도평균 그림 3.7.7은 2015년각지점의월평균 ph이다. 안면도는 8월에, 울진은 1 월에, 고산은 11월에, 울릉도는 1월에 ph가가장낮았다. 2005년부터 2014년까지의평균과비교하면, 안면도, 고산, 울릉도는평균과비슷하나, 울진은 4 9월이평균보다높게나타났다. 그림 년관측지점별산성도 (ph) 월변화 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 137

141 한반도강수는계절별로다른기압계의영향을받는다. 따라서 ph와전기전도도의특성도계절별로파악하는것이중요하다. 2015년각지점의계절별평균을보면안면도는봄철에, 나머지지역은여름철에 ph가가장높고, 모든지역에서겨울철에 ph가가장낮았다. 2005년부터 2014년까지의평균과비교하면, 대부분 2015년평균과유사하나, 울진은산성도가약해졌는데, 여름에내린강수의 ph가높게관측되었기때문이다 ( 그림 3.7.8). 그림 년관측지점별산성도 (ph) 계절변화, 년의분포 ( 파란점 ), 2015 년분포 ( 상자그래프 ). 상자그래프는중앙값과함께 5%, 10%, 25%, 75%, 90%, 95% 에해당하는값 관측지점별강수에대한 ph 구간별발생빈도는그림 3.7.9와같다 년평균분포에서안면도, 고산, 울릉도는 ph 구간에서, 울진은 ph 구간에서최대빈도가나타났다. 2015년에안면도와울릉도는 년평균분포와유사하고, 울진은 ph 6.0 이상구간의빈도가증가하였다. 울릉도는 ph 구간에서빈도가증가한반면에, ph 6.0 이상구간에서빈도가감소하였다 지구대기감시보고서

142 그림 관측지점별강수의 ph 발생빈도 강수량과 ph의관계는그림 에서보는바와같이강수량이적으면 ph의변화폭이크고강수량이많을수록자연적인산성도인 ph 에수렴하는경향을보였다. 2015년의경우강수량이많아질수록울진, 고산, 울릉도의 ph는 5.0 이상에서수렴하는반면, 안면도는 ph 5.0 이하에서수렴하는경향을나타냈다. 안면도와울진에비해고산과울릉도는 ph의변화폭이좁다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 139

143 (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 관측지점별강수량에따른산성도 (ph) 분포 일반적으로 ph 5.6 이하의비를산성비라고정의한다. 2015년산성비경향은표 3.7.5와같다. ph 5.6 이하의산성비는안면도 41회, 울진 23회, 고산 35회, 울릉도 40회로안면도가가장많이나타났으며, ph 4.5 이하의산성비횟수는안면도 26회, 울진 5회, 고산 9회, 울릉도 14회로안면도에서가장많이나타났다. 표 년도산성비발생횟수안면도울진고산울릉도 ph5.6 이하 ph4.5 이하 ph5.6 이하 ph4.5 이하 ph5.6 이하 ph4.5 이하 ph5.6 이하 ph4.5 이하 발생횟수 지구대기감시보고서

144 2015년산성비발생비율은표 3.7.6과같다. ph 5.6 이하는안면도 85.4%, 울진 62.2%, 고산 94.6%, 울릉도 95.2% 로울릉도가가장발생비율이높았고, ph 4.5 이하는안면도 54.2%, 울진 13.5%, 고산 24.3%, 울릉도 33.3% 로안면도에서발생비율이가장높았다. 표 년도산성비발생비율 (%) 안면도울진고산울릉도 년 15 년 년 15 년 년 15 년 년 15 년 ph5.6 이하 ph4.5 이하 산성비발생비율을 2014 년과비교할때 ph 5.6 이하에서안면도와울진 은증가하였고, 고산, 울릉도는감소하였다. ph 4.5 이하에서안면도는감소하 였고, 나머지지역은증가했다. 그림 년과 2015 년산성비발생비율 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 141

145 3.7.3 전기전도도 한반도강수의 2015년평균전기전도도 (EC) 는 60.4 μs/cm로나타났다. 이수치는 2005년부터 2014년까지의평균전기전도도 61.1 μs/cm 보다높고, 2014년평균전기전도도 60.2 μs/cm 보다높다. 2015년관측지점별전기전도도를보면, 안면도 62.4 μs/cm, 울진 53.0 μs/cm, 고산 43.8 μs/cm, 울릉도 74.1 μs/cm로울릉도가가장높았고고산이가장낮았다. 1997년부터 2015까지 19년동안안면도, 울진, 고산, 울릉도의연평균전기전도도분포는그림 와같다. 전기전도도는해염성분이가장많이측정되는울릉도가가장높게측정되었다. 네지점강수의전기전도도는 1997년관측이후 2015년까지꾸준히증가하여, 산성도의강화추세와일치한다. 그림 관측지점별전기전도도의연변화 지구대기감시보고서

146 표 관측지점별평균전기전도도 (μs/cm) 지점기간안면도울진고산울릉도평균 그림 은 2015년각지점의월평균전기전도도이다. 안면도, 고산, 울릉도는 11월에, 울진은 1월에전기전도도가가장높았다. 2005년부터 2014년까지의평균과비교하면, 대체로평균과비슷하나, 9 10월은평균과의차이가컸다. 특히, 울릉도의경우 6월의전기전도도는 년평균보다 150 μs/cm 가까이높게나타났다. 그림 년관측지점별전기전도도월변화 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 143

147 전기전도도의계절변동은비교적뚜렷하게구분되어겨울에높고여름에낮게나타났다. 2015년안면도와울진. 고산은최근 10년간 ( 년) 평균보다전기전도도가낮은값들이자주나타난반면, 울릉도는최근 10년간보다높은값들이자주나타났다. 이것은주요산성화물질인 SO 2- 과 NO - 3 의농도가과거보다높았기때문이다. 그림 년관측지점별전기전도도계절변화, 년분포 ( 파란점 ), 2015 년분포 ( 상자그래프 ). 상자그래프는중앙값과함께 5%, 10%, 25%, 75%, 90%, 95% 에해당하는값 강수이온성분 최근 10년간 (2005~2014년) 평균과 2015년평균의이온성분의구성비율은그림 와같다. 최근 10년간평균과 2015년평균모두모든관측지점이해안에접해있어서해염입자인 Na + 와 Cl - 가가장큰비율을차지하고있다. 특히, 해염입자의구성비가안면도에서가장낮게, 울릉도에서가장높게나타났다. 해염입자다음으로비중이높은성분은주요산성화물질인 SO 2-4 와 NO - 3 로안면도와고산에서상대적으로높았다. 모든지점에서 Cl -, Na +, SO 4 2- 순으로성분비율이높게나타났다. 최근 10 년간평균과 2015 년의이온 지구대기감시보고서

148 구성비율을비교하면, 안면도는해염입자가증가한반면다른이온성분은감소하였다. 울진은 SO 2-4 비율이감소하였고, 고산은평균에비해 NH + 4 비율이증가하였다. 안면도, 울진, 울릉도는 Na + 비율증가한반면에고산은 Na + 비율이감소하였다. (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 년과 년관측지점별강수의이온성분구성비율 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 145

149 안면도, 울진, 고산, 울릉도에대한 2013년, 2014년, 2015년과 년이온성분의분포는그림 과같다. 안면도의경우 2015년의이온농도는 2014년에비해높았고, 년평균보다도대체로높았다. 울진의경우 2015년이온농도는 2014년과마찬가지로 2013년, 년평균에비해 Cl -, Na +, Mg 2+ 의이온농도가높아졌다. 고산의경우 2015년이온농도는 년평균보다높으나, 2013년, 2014년, 2015년으로해가바뀌면서대체로농도가낮아졌다. 특히 Cl -, Na + 이온농도가크게낮아졌다. 울릉도의경우 2015년 Cl -, Na + 의이온농도는 년평균보다높았고 2014년과마찬가지로 2013년보다증가하였으나, Ca 2+ 는감소하였다. (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 관측지점별강수의이온성분 지구대기감시보고서

150 표 3.7.8은 2015년관측지점별연평균이온농도를나타낸것이다. F -, NO - 3, NH + 4, Ca 2+ 를제외한나머지이온성분들은울릉도에서월등히높게나타났다. 주요산성화물질인 SO 2-4 는울릉도다음으로안면도에서높게측정되었으며, NO - 3 은안면도, 울릉도, 울진, 고산순으로높게나타났다. 표 년관측지점별연평균이온농도 지점 요소 F Cl NO SO Na (μeq/l) NH K Mg Ca 안면도 울진 고산 울릉도 평균 년강수의 ph 구간별강수빈도와이온농도는그림 과같다. NO - 3 와 nss-so 2-4 는산성화물질이고, NH + 4 와 nss-ca 2+ 는산성도를중화시키는물질이다. 안면도는두개의구간에서 ( , 6.5 ph) 최고농도가나타나고있다. ph 6.5 이상의구간은 NO - 3 와 nss-so 2-4 가증가하나, NH + 4 와 nss-ca 2+ 가더많이증가하여 ph를높이는것으로나타났다. ph가 4.0~4.5인구간은 NO - 3 와 nss-so 2-4 의농도가 ph 6.5 이상인구간보다낮으나, nss-ca 2+ 의농도가매우낮아 ph가낮아지는것으로나타났다. 울진의경우 ph 6.0 미만의구간에서 nss-so 2-4 농도가가장높으나, ph 가높아질수록 nss-ca 2+ 가높아지는경향을나타내고있다. 고산은 ph가낮은쪽에서 NO - 3 와 NH + 4 의농도가높게나타났으며, ph가높아질수록 nss-so 2-4 가높았다. 울릉도경우에는 ph 구간에서 nss-so 2-4 와 NO - 3, NH + 4 의농도가높았다. 이와같이 ph가높은구간에서는 nss-ca 2+ 에의한중화작용이크고 ph가낮은구간에서는주로 NH + 4 에의한중화작용이큰것으로분석되었다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 147

151 (a) 안면도 (b) 울진 (c) 고산 (d) 울릉도 그림 년 ph 구간별강수빈도 ( 파란색막대 ) 와이온농도 ( 실선 ) 강하분진 안면도에서강수가있을때는 24시간강수시료를, 강수가없을때는한달동안의강하분진을채취하고있다. 이렇게얻은강수시료와강하분진에서각각월별건성침적량과습성침적량을분석한다. 분석시료는자동강수 강하분진채취기를이용하여얻는다. 이기기는자동닫힘장치로강수가있을때는강수를, 강수가없을때는떨어지는강하분진을채취한다. 총침적량에대한건성침적량과습성침적량의비율은그림 과같다 년평균월별건성및습성침적량의비율을보면, 가을과겨울에는건성침적량의비율이크고, 봄, 여름에는습성침적량의비율이큰것을알수있다. 2015년은 1월, 3월, 5월에건성침적량이많았으며, 나머지달에는습성침적량이많았다 지구대기감시보고서

152 그림 년과 년의월별건성과습성침적량의비율 2015년과 년평균건성침적량과습성침적량을보면 ( 그림 ), 2015년 12월의총침적량이 2,025.9 mg/m 2 로가장많았다. 한편 2015년 12월의건성침적량과습성침적량도 mg/m 2 와 1,606.6 mg/m 2 로각각가장많았다 년총침적량과건성침적량도 12월이가장많았으나, 습성침적량은 7월과 11월이가장많았다. 그림 년과 년의월별건성과습성침적량 년건성과습성침적량을보면 ( 그림 ), 2011년까지전체침적량이증가하다 2012년부터감소하고있다. 2015년전체침적량은 10,600 mg/m 2 으로 2014년보다감소하였다. 2009년이후건성침적량이습성침적량보다많았으나, 2015년에는습성침적량이더많았다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 149

153 그림 년부터 2015 년까지건성과습성침적량 년이온성분별침적량을월별로보면 ( 그림 ), NO - 3 와 SO 2-4, NH + 4 농도는건성침적보다습성침적량이더많은반면 Ca 2+ 는건성침적량이더많았다. 강수량이많은여름과가을철에습성침적량이높게나타났고, 12월도높게나타났다. 2015년은대체로 NO - 3 와 SO 2-4, NH + 4, Ca 2+ 모두습성침적량이건성침적량보다많았고, 월별로볼때 NO - 3 와 SO 2-4 는 11월, 12월에, NH + 4 와 Ca 2+ 는 4월에가장많았다. (a) NO 3 - (b) SO 4 2- (c) NH 4 + (d) Ca 2+ 그림 년월별이온성분별침적량 지구대기감시보고서

154 3.8 기타 서울의수증기농도연직분포 수증기는온실가스중가장많은비율을차지하고있으며, 대기중수증기의농도는인위적인방출에의한것보다대기자체의온도증감에따라결정된다. 대기의온도가증가할수록지표면에서증발되어대기로공급되는수증기의양은증가하게되며, 지구온난화로인한대기온도의변동으로수증기의농도또한변화할것으로예상된다. 숙명여대에서는성층권에서중간권에이르는고도에대해수증기농도연직분포를 22 GHz 마이크로파수신기 SWARA(Seoul WAter vapor RAdiometer) 를이용하여관측하고있다. SWARA는숙명여대와스위스의베른대학교연구팀과공동개발하여 2006년부터현재까지서울의수증기농도를관측하고있으며, 중층대기국제감시네트워크 NDACC(Network forthe Detection of Atmospheric Composition change) 의관측장비로공인받아데이터센터에관측자료를보고하고있다. 그림 GHz 수증기전파수신기 SWARA( 서울 ) 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 총대기침적 151

155 그림 3.8.2에서는 SWARA를이용하여 2015년 9월 14일관측한스펙트럼과스펙트럼분석을통해얻은수증기농도분포, 그리고평균커널을보여주고있다. 비교검증을위해수증기농도는 AURA위성의 MLS 관측자료와같이표현하였다. 위성자료는서울위치를기준으로위경도 ±5도이내, 시간은 ±1 일동안관측된자료평균을사용하였다. 그림 년 9 월 14 일에관측한수증기스펙트럼 ( 상 ), 수증기연직분포 ( 중 ), 평균커널 ( 하 ) 지구대기감시보고서

156 수증기의월평균최대농도는약 6.6~7.2 ppmv 범위에서변화하며, 6 월부 터 10 월까지 7.0 ppmv 이상의최대농도가관측되었다 ( 표 3.8.1). 표 월평균최대수증기농도와최대농도가나타나는고도 월 최대농도 [ppmv] 고도 [km] 월 최대농도 [ppmv] 고도 [km] 월평균수증기관측농도를 AURA MLS 위성자료와비교하면, SWARA 를 통해관측한값이위성자료보다약 0.5 ppmv 낮게관측되고있으나, 연중계 절적변화추세는일치하고있다 ( 그림 3.8.3). 그림 서울상공의 2015 년수증기월별평균연직분포 (ppmv). SWARA 로관측한농도 ( 좌 ) 와 AURA MLS 위성자료 ( 우 ) 광학두께의변화는대류권의수증기나물분자의농도변화를간접적으로보여준다고할수있다. 22 GHz와 110 GHz에서의 2015년광학두께의변화 ( 그림 3.8.4) 와서울의일강수량자료 ( 그림 3.8.5) 를봤을때 7월하순에강수가집중되었으며, 광학두께또한 7월하순에연중최고치를보이고있다. 광학두께의월별평균을표 3.8.2에나타내었다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 153

157 표 월평균 22 GHz 와 110 GHz 광학두께 월 GHz 광학두께 GHz 광학두께 월 GHz 광학두께 GHz 광학두께 그림 서울의 2015 년 22 GHz 광학두께 ( 상 ), 110 GHz 광학두께 ( 하 ) 변화 그림 년서울의일강수량 지구대기감시보고서

158 2006년 10월부터 2015년 12월까지의 22 GHz에서의광학두께변화를그림 3.8.6에나타내었다. 연중최대광학두께의변화를살펴보면, 2009년을제외하고 2006년부터연중최대광학두께가증가추세를보이다가, 2012년을기점으로다시감소추세로변화하였다. 이러한변화추세가일반적인증감추세인지아니면인위적인원인으로인한현상인지는보다장기적인관측자료를필요로한다. 그림 서울의광학두께변화 ( ) 고산의라돈 ( 222 Rn) 농도 대기중의주요방사능물질은 Radon-222( 222 Rn), Krypton-85( 85 Kr), Lead-210( 210 Pb), Beryllium-7( 7 Be) 등이며, 이들성분들은 WMO/GAW 관측요소에포함되어관리되고있다. 이중라돈은인체피폭방사선량의 50% 이상을차지하는대표적인자연방사능물질이다. 특히라돈은흡연다음으로위험한폐암유발물질로평가되고있고, WHO에서는폐암환자중 3 14% 가라돈에기인한것으로추정하고있다. 따라서대기중의자연방사능물질관리를위해서는우선적으로라돈농도수준을파악할필요가있으며, 특히아시아대륙의편서풍풍하측에위치한한반도의경우대륙에서발생하여기류를타고장거리이동하는여러대기오염물질과함께대기라돈농도변화역시지속적으로감시할필요가있다. 또 222 Rn은반감기가 3.82일정도로몇몇주요대 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 155

159 기오염물질과비슷한수명을나타내며, 습도, 온도, 일사량에무관하게안정한성질을보인다. 그리고화학적으로불활성이고물에용해되지않는성질때문에에어로졸이나가스상오염물질의장거리수송특성을파악하기위한지시물질로활용이가능하다. 호주핵과학기술기구 (ANSTO) 에서는오래전부터주요 WMO/GAW 관측소를중심으로세계 30여지점에라돈검출기를설치하여라돈농도를지속적으로모니터링해오고있다. 제주도고산관측소에서는 ANSTO 에서제작한라돈검출기를이용하여 2001년초부터대기라돈농도를관측해오고있고, 2015년말현재 15년간의관측자료를확보하고있다. 대기라돈농도는제주도고산관측소현장에고감도라돈검출기를설치하여 2015년 1월부터 12월까지 30분간격으로실시간측정하였다. 라돈검출기는 2015년 10월 9일에고산관측소에서 ( 구 ) 고산기상대비양실측면위치로이전설치하였다. 그리고 10월 18 24일에호주핵과학기술기구 (ANSTO) 에서라돈관측전문가를초청하여노후부품을교체하고전체적으로장비점검을실시하였다. 따라서라돈농도는 1월부터 10월 9일까지는기존의고산관측소 ( 그림 3.8.7) 에서관측하였으나 10월 9일이후에는제주도 ( 구 ) 고산기상대비양실측면위치 ( 그림 3.8.8) 에서관측을실시하였다. 라돈측정을위한공기유입관은 50 mm HDPE 파이프를사용하여지상 10 m 높이로설치하였고, 공기의유속은대략 60 L/min이되도록조절하였다. 라돈검출기는배경농도측정을위한목적으로호주 ANSTO에서자체적으로설계, 제작한 High Sensitivity Radon Detector( 모델 D1500) 시스템이다. 라돈모니터링을위해사용한라돈검출기의감도 (sensitivity) 는 counts sec -1 /Bqm -3 이며, 검출한계 (low limit of detection) 는 25 mbq/m 3 이다. 라돈농도데이터는 Radon Detector System에내장된 Campbell Scientific사의모델 CR800 data logger를사용하여 30분간격으로저장하였다. 그리고 data logger에저장한데이터를컴퓨터로전송하여연속적으로저장하였다. 측정데이터의검정은월 1회주기로매회 5시간동안실시하였으며, 검정용 222 Rn standard source는 18.5±4% kbq의 226 Ra source(pylon Electronic Inc. 모델 RN-2000A, Canada) 를사용하였다. 또한검출기의배경 (background) 값은대략 3개월주기로공기의유입을차단한상태에서기기의지시수치를 24시간동안측정하였다. 이때배경값은검출기의 2차필터에포집된 210 Pb( 반감기 22.3년 ) 의양에따라시간이경과할수록서서히상승하는경향을보였다 지구대기감시보고서

160 그림 제주도고산관측소의라돈검출기 (ANSTO, Model D1500) 그림 제주도 ( 구 ) 고산기상대비양실의라돈검출기 (ANSTO, Model D1500) 국내배경지역인제주도고산관측소 (1 10월) 및 ( 구 ) 고산기상대비양실 (10 12월 ) 에고감도라돈검출기를설치하여라돈농도를실시간으로관측했다. 그림 3.8.9는 2015년의라돈농도시계열변화를나타낸것으로라돈의시간별농도변화를도시한결과이다. 2015년고산관측소의라돈농도는시간평균 2,555±1,177 mbq/m 3 를나타내었고, 이를일평균농도로환산한농도는 2,574±935 mbq/m 3 이었다. 이결과를이전의고산관측소측정결과와비교해보면, 년의평균농도가 2,692±1,133 mbq/m 3 에비해다소낮은농도를나타낸것으로조사되었다. 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 157

161 라돈의계절별농도는겨울 > 가을 > 봄 > 여름순으로, 겨울, 가을, 봄에높고상대적으로여름에낮은농도를나타내었다. 월별농도는 11월 > 10월 > 12 월 > 2월 > 1월 > 9월 > 6월 > 3월 > 8월 > 4월 > 5월 > 7월의순으로농도가가장높은 11월과낮은 7월에약 2.1배정도의편차를보이는것으로분석되었다. 또한일간농도변화를조사해본결과, 대체적으로하루중에는야간이낮시간에비해높은농도를나타내었다. 그리고 06시전후에 2,925 mbq/m 3 로가장높고, 15시경에 2,138 mbq/m 3 로낮은농도를보였다. 이를계절별로비교해본결과봄, 여름, 가을철에는오전 4 6시경에높은농도를보이나겨울철은오후 11시전후에높은농도를보여겨울철에다소다른특성을나타내었다. 이러한국내배경지역의농도를외국의배경지역과비교해보면, 홍콩의혹취 (Hok Tsui) 와이탈리아의엘아퀼라 (L Aquila) 보다훨씬낮으나하와이마우나로아 (Mauna Loa) 보다대략 25배더높고, 일본의사토아일랜드 (Sado Island) 와는서로비슷한수준을보인것으로확인되었다 (Chambers et al., 2013, 2009; Zahorowski et al., 2005, Pitari et. al., 2014). 그림 고산의라돈농도시계열변화 (2015 년 ) 고산관측소의 2015년라돈농도를그림 에계절별로비교하였다. 그림에서막대그래프는시간별라돈농도를월별로평균한결과이고, 꺾은선그래프는중앙값 (median), 90 분위수 (90 th percentile), 10 분위수 (10 th percentile) 농도를나타낸것이다. 그림 의결과를보면계절별평균농도는봄에 2, 지구대기감시보고서

162 mbq/m 3, 여름 2,064 mbq/m 3, 가을 3,004 mbq/m 3, 겨울 3,041 mbq/m 3 로 4계절중에서는겨울철에가장높고, 다음으로가을, 봄, 여름순으로나타났다. 또한농도가높은 90 분위수와낮은 10 분위수를각계절별분류하여비교해본결과, 90 분위수에서는겨울철높은농도값으로평균농도와동일한경향을보였고, 10 분위수에서는상대적으로가을철에높은농도를보였다. 이처럼계절별비교에서겨울, 가을, 봄에라돈농도가높은것은이시기에북서계열풍향이주를이루고있고이때대륙으로부터대기가유입되었기때문으로추정된다. 반면, 여름에훨씬낮은농도를나타내는것은이시기에주로남동계절풍의영향을받아해양으로부터공기가유입되었기때문인것으로추정된다. 또대기혼합고의높이 (Mixing depth) 는대기오염물질의누적, 확산, 희석에중요한역할을하는것으로알려져있다 (Kim et al., 1985). 대기혼합고를계절별로비교해보면, 대체적으로가을과겨울에는기온이낮아서혼합고높이가낮아지는반면, 봄과여름에는대기혼합고의높이가상대적으로높은경향을보이고있다. 따라서대기라돈농도는계절별로혼합고의높이에따라영향을받고있는것으로보이며, 혼합고높이에반비례하여겨울과가을에는높은농도를유지하고, 봄과여름에는상대적으로더낮은농도를유지하는것으로추정된다 (Kim et al., 2007). 그림 고산의계절별라돈농도비교 2015 년의라돈농도를월별로비교하였고그결과를그림 에나타내었 다. 그림에서막대그래프로나타낸농도는시간별농도를월별로평균한결과 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 159

163 이고, 꺾은선그래프는각각중앙값, 90 분위수, 10 분위수농도를나타낸것이다. 이러한월별비교에서라돈농도는전체적으로는 11월 > 10월 > 12월 > 2월 > 1월 > 9월 > 6월 > 3월 > 8월 > 4월 > 5월 > 7월순으로높은농도를보였다. 그리고농도가가장높은 11월에 3,228 mbq/m 3, 가장낮은 7월에 1,572 mbq/m 3 로월별로는거의 2.1배정도의편차를보이는것으로확인되었다. 또농도가높은 90 분위수와낮은 10 분위수농도를월별로비교해본결과, 중앙값과 90 분위수농도는 8월을제외한월평균농도와비슷한변화추세를보였다. 그리고 10 분위수농도는 1월, 6월, 11월에다소다른결과를보였고, 그외에는동일한변화패턴을나타내었다. 그림 고산의월별라돈농도비교 라돈농도를시간별로평균하여일간변화를비교하였고그결과를그림 에나타내었다. 일간변화를비교한결과에서라돈농도는오전 6시에 2,925±1,295 mbq/m 3 로하루중가장높은농도를보였고, 오후 3시경에 2,138±975 mbq/m 3 로가장낮은농도를보였다. 그리고대체적으로야간에높고주간에낮은경향을보였으며, 일간변화는아침부터서서히농도가낮아지기시작하여오후 3시경까지감소하고다시저녁시간에상승하여밤에는점차상승하는추세를보였다 (Omori et. al., 2009). 이러한경향은대기의혼합고변화에따라영향을받은것으로추정된다. 혼합고높이는날씨가맑을때늦은오전이나오후의낮동안에최고가되어대기경계의높이까지이르게되 지구대기감시보고서

164 고, 이높이내의대기오염물은난류에의해균일하게연직분포를이루게된다. 그러나밤이나이른아침에는지표가까이에안정된복사역전층이형성되는것으로알려져있다 (Kim et al., 1985). 따라서주간에혼합고가최대로확장되어라돈이확산되므로낮은농도를보이지만, 야간에는혼합고가낮아지고밀집된라돈이더높은농도를나타내는것으로추정된다. 이처럼라돈의일간농도는월별, 계절별농도와마찬가지로혼합고의확장, 축소에따라라돈의확산과농집에영향을미치고이로인해농도가변화하는것으로판단된다. 그림 고산의시간별라돈농도비교 2015년에측정한라돈의일평균농도를기준으로농도가높은상위 25% 와상대적으로농도가낮은하위 25% 로분류하여이시기의기류이동궤적을역궤적분석법으로조사하였다. 그리고그림 과같이기류의유입경로를제주도를중심으로중국대륙 (Ⅰ구간, ), 한반도 (Ⅱ구간, ), 일본및동해 (Ⅲ구간, ), 북태평양 (Ⅳ구간, ) 의 4개구간으로나누고, 역궤적분석결과를기초로제주도로유입된기단의이동경로를조사하였다. 역궤적분석은 NOAA의 HYSPLIT4 모델을이용하였다. 또한역궤적분석에사용한풍향, 풍속자료는 NOAA의북반구 GDAS를이용하였다. 또중국대륙에서발생한대기오염물질의경우대략 4일이내에한반도에도달한다는점을감안하여역궤적분석의모사시간은 5일로설정하였고, 측정지점좌표는고산 (33.17 N, E) 을기점으로선정하 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 161

165 였다. 또출발점고도는 850 mb 면인 500 m, 출발시간은해당날짜의매 00 UTC를기준으로설정하였다. 역궤적분석을기초로기류의이동경로를 4개구간으로구분한결과기류의이동은 Ⅰ구간 43.2%, Ⅱ구간 28.2%, Ⅲ구간 17.2%, Ⅳ구간 11.3% 의빈도를나타내어대부분북서풍을타고중국대륙으로부터제주로이동한것으로확인되었다. 이때각기류이동경로별라돈농도를비교한결과, Ⅰ Ⅳ구간에서각각 2,868, 2,642, 2,368, 1,597 mbq/m 3 이었다. 이처럼라돈농도는기류가중국대륙에서제주로이동했을때대체적으로더높은경향을보였다. 반면에기류가북태평양에서제주지역으로유입되었을때에는중국에서유입되었을때에비해 1.8배정도더낮은농도를나타내었다. 또본연구기간에측정한일평균라돈농도가높은상위 25% 와농도가낮은하위각 25 %( 각 71개 ) 를선정하여두경우의평균농도를비교하였다. 이때상위 25% 의평균농도는 3,942 mbq/m 3 이나하위 25% 평균농도는 1,380 mbq/m 3 로약 2.9배의차이를보였다. 이를계절별로비교해본결과봄철에는상위와하위 25% 가각각 3,599, 1,507 mbq/m 3, 여름철 3,725, 1,207 mbq/m 3, 가을철 3,976, 1,666 mbq/m 3, 겨울철 3,965, 1,580 mbq/m 3 로다른계절에비해농도가낮은여름철에더큰편차를보였다. 또한상위와하위각 25% 에대해역궤적분석을실시하여기류의이동경로를비교해보았다. 그결과대체적으로기단이대륙에서부터제주지역으로이동했을때농도가높고, 북태평양으로부터제주로이동했을때에는상대적으로농도가낮았다. 이러한현상은여름철에더뚜렷하고, 북서풍이우세한겨울철에는상대적으로그편차가작게나타났다. 그림 라돈 25% 고농도 ( 좌 ) 와저농도 ( 우 ) 시기단이동경로 지구대기감시보고서

166 제 4 장지구대기감시자료통계방법 4.1 온실가스, 반응가스 온실가스로는이산화탄소 (CO 2 ), 메탄 (CH 4 ), 아산화질소 (N 2 O), 염화불화 탄소 (CFCs) 와육불화황 (SF 6 ) 측정과반응가스로는일산화탄소 (CO), 질소 산화물 (NOx), 이산화황 (SO 2 ) 과오존 (O 3 ) 을측정한다. 관측장비 장비명제작사측정주기관측요소관측시작연도 공동감쇠분광기 (CRDS) 가스크로마토그래프 - 불꽃이온화검출기 (GC-FID) PICARRO 5 초 CO 2, CH 년 Agilent 30 분 CH 년 가스크로마토그래프 - 전자포획형검출기 GC-ECD Agilent 1 시간 N 2 O, SF 6, CFCs, 1999 년 일산화탄소분석기 (NDIR) 질소산화물분석기 (gas-phase chemiluminescence analyzer) 이산화황분석기 (ultraviolet fluorescence analyzer) 오존분석기 (ultraviolet photometer) Thermo 5분 CO 2004년 Thermo 5분 NOx 2004년 Thermo 5분 SO 년 Thermo 5분 O 년 제 3 장분야별관측 분석결과 _ 기타 163

167 온실가스통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 < 입력자료선정 > 1 이산화탄소 1 시간평균자료수집 ( 공동감쇠분광기 ) 2 장비유지보수일지를참조하여관측자가농도에영향을줄것으로판단되는플래깅내용을 1 시간자료에서제거 3 이산화탄소표준가스교정 ( 공동감쇠분광기는장비에서이루어짐 ) 4 시간자료에서이전이후시간과차이와표준편차가 1.8 ppm 이상차이가나거나, 1 시간자료의표준편차가 1.8 보다크면자료의연속성이없다판단될때시간자료제거 5 일평균자료선정은하루 24 개의시간자료중자료개수가 15(62.5%) 개이상일때평균하여선정 이산화탄소 (CO 2) 메탄 (CH 4) 2 초 2 초 < 월평균확정, 배경대기농도및추세산출 > 6 일평균자료에대해 1 차추세선을구하고일평균자료에추세값을뺀잔차에대해 low frequency pass filter 를통하여 2.6 개월이하단주기성분제거함, 필터한잔차를퓨리에변환하여다시 1 차추세선과합하여배경대기농도확정 7 6 과정의잔차가추세선보다클때 2 σ 보다큰경우삭제, 추세선보다작을때 3 σ 보다작은경우삭제하여너무크거나작은일평균값을제거 8 6 과정의배경대기농도에서계절변동성분을포함한 1.8 년이하주기성분을 low frequency pass filter 로제거하여추세선확정 9 월평균농도는일자료개수가 6 개이상일때산출 과정을 5 번반복하여최종월평균, 배경대기농도, 추세확정 < 입력자료선정 > 1 메탄 1 시간평균자료수집 ( 공동감쇠분광기 ) 2 장비유지보수일지를참조하여관측자가농도에영향을줄것으로판단되는플래깅내용을 1 시간자료에서제거 3 메탄표준가스교정 ( 공동감쇠분광기는장비에서이루어짐 ) 4 시간자료농도가 1700 ppb 보다낮거나 2100 ppb 보다큰시간자료제거 5 일평균자료의선정은하루 24 개시간자료중 12 개 (50%) 보다많고시간자료의하루표준편차가 170 ppb 보다작을때일평균자료로선정 < 월평균확정, 배경대기농도및추세산출 > 6 일평균자료에대해 1 차추세선을구하고일평균자료에추세값을뺀잔차에대해 low frequency pass filter 를통하여 2.6 개월이하단주기성분제거함, 필터한잔차를퓨리에변환하여다시 1 차추세선과합하여배경대기농도확정 7 6 과정의잔차가추세선보다클때 3 σ 보다큰경우삭제, 추세선보다작을때 3 σ 보다작은경우삭제하여너무크거나작은일평균값을제거 8 6 과정의배경대기농도에서계절변동성분을포함한 1.8 년이하주기성분을 low frequency pass filter 로제거하여추세선확정 9 월평균농도는일자료개수가 3 개이상일때산출 과정을 3 번반복하여최종월평균, 배경대기농도, 추세확정 아산화질소 (N 2O) 1 시간 < 입력자료선정 > 1 아산화질소자료수집 ( 가스크로마토그래프 ) 지구대기감시보고서

168 염화불화탄소류 (CFCs) 육불화황 (SF 6) 1 시간 1 시간 2 장비유지보수일지를참조하여관측자가농도에영향을줄것으로판단되는플래깅내용을 1 시간자료에서제거 3 아산화질소표준가스교정 4 시간자료농도가전시간농도와같지않고, 300 ppb 보다낮거나 340 ppb 보다큰시간자료제거 5 일평균자료의선정은하루 24 개시간자료중 12 개 (50%) 보다많고시간자료의하루표준편차가 25 ppb 보다작을때일평균자료로선정 < 월평균확정, 배경대기농도및추세산출 > 6 일평균자료에대해 1 차추세선을구하고일평균자료에추세값을뺀잔차에대해 low frequency pass filter 를통하여 2.6 개월이하단주기성분제거함, 필터한잔차를퓨리에변환하여다시 1 차추세선과합하여배경대기농도확정 7 6 과정의잔차가추세선보다클때 3 σ 보다큰경우삭제, 추세선보다작을때 3 σ 보다작은경우삭제하여너무크거나작은일평균값을제거 8 6 과정의배경대기농도에서계절변동성분을포함한 1.8 년이하주기성분을 low frequency pass filter 로제거하여추세선확정 9 월평균농도는일자료개수가 3 개이상일때산출 과정을 3 번반복하여최종월평균, 배경대기농도, 추세확정 < 입력자료선정 > 1 염화불화탄소류 (CFCs) 자료수집 ( 가스크로마토그래프 ) 2 장비유지보수일지를참조하여관측자가농도에영향을줄것으로판단되는플래깅내용을 1 시간자료에서제거 3 염화불화탄소류 (CFCs) 표준가스교정 4 시간자료농도가시간당 5 ppt( 염화불화탄소 -113 은 10 ppt) 이상차이나지않고농도가다음범위일때시간자료로선택 염화불화탄소 -11: ppt, 염화불화탄소 -12: ppt, 염화불화탄소 -113: ppt 5 일평균자료의선정은하루 24 개시간자료중 1 개 (4%)( 염화불화탄소 -12: 3 개 (13%), 염화불화탄소 -113: 15 개 (63%)) 보다많고시간자료의하루표준편차가 2 ppt( 염화불화탄소 -113: 25 ppt) 보다작을때일평균자료로선정 < 월평균확정, 배경대기농도및추세산출 > 6 일평균자료에대해 1 차추세선을구하고일평균자료에추세값을뺀잔차에대해 low frequency pass filter 를통하여 12 개월 ( 염화불화탄소 -113: 2.9 개월 ) 이하단주기성분제거함, 필터한잔차를퓨리에변환하여다시 1 차추세선과합하여배경대기농도확정 7 6 과정의잔차가추세선보다클때 3 σ 보다큰경우삭제, 추세선보다작을때 3 σ 보다작은경우삭제하여너무크거나작은일평균값을제거 8 6 과정의배경대기농도에서계절변동성분을포함한 1.8 년이하주기성분을 low frequency pass filter 로제거하여추세선확정 9 월평균농도는일자료개수가 6 개 ( 염화불화탄소 -113: 3 개 ) 이상일때산출 과정을 3 번반복하여최종월평균, 배경대기농도, 추세확정 < 입력자료선정 > 1 육불화황자료수집 ( 가스크로마토그래프 ) 2 장비유지보수일지를참조하여관측자가농도에영향을줄것으로판단되는플래깅내용을 1 시간자료에서제거 3 육불화황표준가스교정 4 시간자료농도가시간당 2 ppt 이상차이나지않고, 5 ppt 보다낮 제 4 장지구대기감시자료통계방법 165

169 거나 12 ppt 보다큰시간자료제거 5 일평균자료의선정은하루 24 개시간자료중 5 개 (21%) 보다많고시간자료의하루표준편차가 2 ppt 보다작을때일평균자료로선정 < 월평균확정, 배경대기농도및추세산출 > 6 일평균자료에대해 1 차추세선을구하고일평균자료에추세값을뺀잔차에대해 low frequency pass filter 를통하여 2.6 개월이하단주기성분제거함, 필터한잔차를퓨리에변환하여다시 1 차추세선과합하여배경대기농도확정 7 6 과정의잔차가추세선보다클때 3 σ 보다큰경우삭제, 추세선보다작을때 3 σ 보다작은경우삭제하여너무크거나작은일평균값을제거 8 6 과정의배경대기농도에서계절변동성분을포함한 1.8 년이하주기성분을 low frequency pass filter 로제거하여추세선확정 9 월평균농도는일자료개수가 3 개이상일때산출 과정을 5 번반복하여최종월평균, 배경대기농도, 추세확정 반응가스통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 통계최소자릿수 : 0.1 생산자료 시간통계 일통계 월통계 연통계 오존 (O 3) 일산화탄소 (CO) 5분질소산화물 (NOx) 이산화황 (SO 2) < 시간통계 > 자료기간 : 생산자료를이용하여해당시간의 00분이후부터 55분까지의 1시간에대하여통계 자료종류 : 시간평균자료 산출방법 이전시간평균값과비교하여 5배이상시제거 제거후생산자료가시간당 75% 이상일때산출 (5분자료 9개이상 ) 소수두번째자리까지계산하여반올림 산출식 X X + X + LL... + X + X n n- n = = å n n i= 1 < 일통계 > 자료기간 : 시간평균자료가하루 75% 이상일때산출 ( 시간자료 18개이상 ) 자료종류 : 일평균값 산출방법 : 시간통계와같음 < 월통계 > 자료기간 : 일자료가 50% 이상일때산출 자료종류 : 월평균값 산출방법 : 시간통계와같음 < 연통계 > 자료기간 : 해당연의 1월부터 12월까지의 1년간에대하여통계 자료종류 : 연평균값 산출방법 : 시간통계와같음 X i 지구대기감시보고서

170 4.2 에어로졸 에어로졸광산란계수는 4가지과정을거쳐자료처리를수행하였다. 첫번째로관측기기의오류를제거하였다. 기기에의한오류가없을경우 0000 으로표시된다. 두번째로제로모드 (ZBXX, BBXX) 일때의자료를제거하였다. 세번째로음의값을제거하였다. 마지막으로, 에어로졸은미산란 (Mie scattering) 영역에서는파장이작아질수록산란효율이증가하는데, 이를만족하지않을경우자료를제거하였다. 원시자료 (5분자료 ) 가 1시간에 30% 이상일때시간평균을계산했으며, 시간평균자료가월전체또는연전체의 30% 이상일때월평균, 연평균, 월최소시간평균, 월최대시간평균, 시간평균의표준편차를산출하였다 에어로졸이온성분은다음과같은과정을거쳐자료처리를수행하였다. PM10, PM2.5 에어로졸이온성분분석요소는수용성이온 9종 (Cl -, NO - 3, SO 2-4, F -, Na +, K +, NH + 4, Ca 2+, Mg 2+ ) 의농도이며, 이때에어로졸시료의용출은초순수를사용하였다. 이온성분분석데이터를가지고정확도를확인하는것은매우중요하다. 일반적으로모든수용액성분은전기적으로중성을띄고있으며, 이론적인양이온의당량농도합 (Σ[Cation] eq ) 과음이온의이론적당량농도합 (Σ[Anion] eq ) 은정확히일치해야한다. 하지만실제적으로차이가나는경우가많으며, 이는분석의오차가있거나측정되지않은주요이온이있을경우에는일치하지않게된다. 따라서에어로졸의수용성성분은이온수지 (ion balance) 를비교함으로써간접적으로분석데이터의신뢰도를평가할수있다. 양이온의당량농도합 (Σ[Cation] eq ) 과음이온의이론적당량농도의합 (Σ[Anion] eq ) 의상관계수가 1에가까울수록신뢰도가높다고할수있으며, 본연구에서는주요양이온과음이온을분석하였기때문에대체적으로상관계수가높을것으로추정되어진다. T Cation 과 T Anion 은다음과같은식으로구할수있다. 여기서 C i 는이온 i 의농도 (μeq/l), Zi는이온 i의당량수, Wi는이온 i의분자량이며, m은양이온의수, n은양이온과음이온의수이다 ( 심상규등, 1994). m T Cation C i Z i W i i 제 4 장지구대기감시자료통계방법 167

171 T A n ion n i m C i Z i W i Cation eq Anions eq 이온성분들의농도인경우, 양이온당량농도합 (Σ[Cation] eq ) 과음이온당량농도합 (Σ[Anion] eq ) 간의이온균형 (ion balance) 을비교하여두값간차이가너무큰데이터를배제함으로써데이터의유효성을확보하기위한선별과정을식 (3) 에따라양이온과음이온당량농도합의비가 30% 이상차이나는자료는최종결과에서제외하였다 (Park et al., 2003). 관측장비 장비명제작사관측주기관측요소관측시작연도 부유분진측정기 (β-ray PM 10) 공기역학입자계수기 (APS) 전자기유도입자계수기 (SMPS) 응결핵계수기 (CPC) Thermo Anderson 5 초 10 μm이하질량농도 2003 년 TSI 3 분 0.5~20 μm부피농도 2006 년 TSI TSI 3 분 5 분 0.01~0.5 μm입자크기별수농도 0.01~3 μm응결핵수농도 2005 년 2010 년 에어로졸라이다 EN3 엔지니어링 5 분 연직 12 km 까지에어로졸분포 2010 년 광산란계수측정기 (Nephelometer) 광흡수계수측정기 (Aethalometer) 광학입자계수기 (PM X ) TSI 5 분광산란계수 2003 년 Magee Scientific 5 분광흡수계수 2001 년 GRIMM 5 분입자별질량농도 2007 년 태양광도계 (Sunphotometer) PMOD, Switzerland GAW-PFR AOD, 옹스트롬지수 2011 년 지구대기감시보고서

172 에어로졸물리 광학통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 PM 10 질량농도 (β-ray 흡수법 ) 크기별수농도 ( μm ) 미세입자크기별수농도 ( μm ) 응결핵수농도 ( μm ) 광산란계수 광흡수계수 5분 - 장비의검 교정시안정화단계까지의자료는제거 - DB 시스템과실시간그래픽으로자료를확인 3분 - 모든시간값에비해비정상적으로크거나작은값제거 - 유사장비들간의관측결과비교후이상판단시자료제거 3분 - 원시자료 (3분또는 5분 ) 가 1시간에 30% 이상일때시간평균값산출, 시간평균자료가월전체또는연전체의 30% 이상일때월평균, 5분연평균산출 (PM10 질량농도는 75% 기준으로산출 ) 5분 - PM10 질량농도를제외한각요소별시간평균으로부터월평균, 표준편차, 최댓값 ( 월최대시간평균 ), 최솟값 ( 월최소시간평균 ) 산출 5분 에어로졸화학통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 TSP 에어로졸포집 PM 10 에어로졸포집 PM 2.5 에어로졸포집 Cyclone PM 10 에어로졸포집 PM 2.5 Cyclone 에어로졸포집 TSP 에어로졸화학성분분석 PM 10 에어로졸화학성분분석 PM 2.5 에어로졸화학성분분석 Cyclone PM 10 에어로졸화학성분분석 Cyclone PM 2.5 에어로졸화학성분분석 주 1회 Filter 무게측정질량농도 ( μg /m 3 ) < 화학성분총질량농도 ( μg /m 3 ) 일때, 자료제거 - 양이온당량농도합 (Σ[Cation] eq), 음이온당량농도합 (Σ[Anion] eq) 을의미하며, 아래의식으로계산. Cation eq Anions eq - 양이온과음이온당량농도합의비가 30% 이상차이나는자료는 최종결과에서제외. 제 4 장지구대기감시자료통계방법 169

173 4.3 대기복사 관측자료는 1분간격으로생산되며단위는 W/m 2 이다. 자료 QC를위해 BSRN(Baseline Surface radiation network) 에서권고하는 QC방법을따랐다. QC방법은 3단계로진행되며 QC1, QC2 단계는 Long and Dutton(2002) 을참고하였다. 일평균은 Solar Zenith Angle < 75 인데이터중 QC를거친데이터가 75 % 이상인날의일평균을계산하였으며, 그달의일평균이 50% 이상존재한날의월평균을구하였다 (Roesch et al, 2011). 관측장비 장비명제작사모델명관측요소관측시작연도 직달일사계 (Pyrheliometer) 전천일사계 (Pyranometer) 전천일사계 (Pyranometer) 지구복사계 (Pyrgeometer) 순복사계 (Net-Pyradiometer) EKO, Japan MS-54 직달일사 1999년 EKO, Japan MS-802F 산란일사 1999년 EKO, Japan MS-802F 태양복사 1999년 EKO, Japan MS-202F 지구복사 1999년 EKO, Japan MS-11 순복사 1999년 통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 직달일사 / 산란일사 1 분 - BSRN 에서권고하는 QC 3 단계적용 태양복사 지구복사 순복사 1 분 1 분 1 분 [ 일평균 ] - 태양복사 : 태양천정각 (Solar Zenith Angle) < 75 인데이터중 QC 를거친데이터가 75 % 이상인날 - 지구복사 : 24 시간인데이터중 QC 를거친데이터가 75 % 이상인날 [ 월평균 ] - 각달의일평균이전체날수의 50% 이상존재한달에한해월평균을구하였다 지구대기감시보고서

174 Quality Check 방법 (BSRN 기준 ) 1 단계 QC (Physically Possible Limits) - Global Radiation - Reflected Solar Radiation - Direct Solar Irradiance - Diffuse Solar Radiation - Downwelling Infrared Radiation - Upwelling Infrared Radiation 2 단계 QC (Comparisons) - Ratio of Global Radiation over SUM - Ratio of Diffuse over Global Radiation - Reflected Solar Radiation comparison - Air Temperature comparison (Infrared Radiation) - Infrared Radiation comparison 3 단계 QC (NET Comparison) - NET & Cal. NET Min : -4 W/m 2 Max : Sa X 1.5 X μ W/m 2 Min : -4 W/m 2 Max : Sa X 1.2 X μ W/m 2 Min : -4 W/m 2 Max : Sa Min : -4 W/m 2 Max : Sa X 0.95 X μ W/m 2 Min : 40 W/m 2 Max : 700 W/m 2 Min : 40 W/m 2 Max : 900 W/m 2 Global / SUM -> within +/- 8% of 1.0 (for SZA < 75, SUM > 50 W/m 2 ) Global / SUM -> within +/- 15% of 1.0 (for 75 < SZA < 93, SUM > 50 W/m 2 ) SWDIFF / Global < 1.05 (for SZA < 75, Global > 50 W/m 2 ) SWDIFF / Global <1.10 (for 75 < SZA < 93, Global > 50 W/m 2 ) SWUP < SUM (SUM > 50 W/m 2 ) σ(ta-15k) 4 < LWUP < σ(ta+25k) 4 0.4XσTa 4 < LWUP < σta LWDOWN < LWUP + 25 W/m 2 LWDOWN > LWUP W/m 2 NET < 50 W/m 2 -> NET Cal. NET < 25 W/m 2 NET 50 W/m 2 -> (NET Cal. NET) / Cal. NET < 0.5 * 태양상향복사 (SWUP), 태양하향복사 ( 전천일사 /Global), 직달일사 (SWDIR), 산란일사 (SWDIFF), 지구상향복사 (LWUP), 지구하향복사 (LWDOWN) * SUM : SWDIFF + SWDIR μ 0 * SZA : Solar Zenith Angle * μ 0 : Cos(SZA) * Sa : S o / AU 2 (S o : Solar constant at mean Earth-Sun distance AU : Earth Sun distance in Astronomical Units) * σ : * Ta : air temperatuer in Kelvin (170K < Ta < 350K) 제 4 장지구대기감시자료통계방법 171

175 4.4 성층권오존 오존전량은태양광중 6개파장에대한광도를참조값과비교하여오존전량을산출하며태양의위치에따라하루 10회이상관측하여오차가가장적은관측값을그날의오존전량으로산출한다. 월평균값은그달의일오존값이 10일이상존재할때월평균값을구하였다. 관측장비 장비명관측지점제작사모델명 오존분광도계 (Brewer Ozone Spectrophot ometer) 관측시작연도 관측요소 안면도 (#213) Kipp & Zonen MKIII 2013 오존전량 고산 (#196) Kipp & Zonen MKIII 2011 오존전량 포항 (#95) SCI-TEC MKⅡ 1994 오존전량 연세대학교 (#252) SCI-TEC Mark-Ⅳ 2004 오존전량 오존존데포항 Vaisala ECC 1995 오존연직분포 Dobson 분광광도계 연세대학교 (#252) Ealing Beck # 오존전량 통계방법 관측요소관측주기자료통계방법 오존전량 (total ozone) 성층권오존연직분포 상시 1 회 /1 주 < 오존브루어 / 오존전량 > - 태양광중 6개파장에대한광도를참조값과비교하여오존전량산출 - 태양의위치에따라하루 10회이상관측하여오차가가장적은관측값을그날의오존전량으로산출 - 매월 10일이상의일자료가있을경우월평균값산출 < 오존연직분포 > - 관측일중베스트프로파일선택하여월별, 계절별분석수행 지구대기감시보고서

176 4.5 자외선 자외선복사량은 10분간격으로매일 144회의관측이이루어진다. 관측값 의범위는최저값은 0으로하고최고값은매일의시간에따른변화값을통계적 으로계산하여결정하였다. 매 10분마다관측된자외선복사량이허용된최저 값과최고값의범위를벗어나면이를결측으로처리하였다. 관측기기상태는 관측센서온도값을이용하여판단하였고관측센서온도가정상값이아닐경 우결측으로처리하였다. 매일의정상적인관측횟수를조사하여일관측횟수 가 48회미만이면결측일로결정하였다. 관측장비 장비명 관측지점 관측요소 관측시작연도 제작사 안면도 (#132) 자외선A 2008 홍반자외선B 1999 Solarlight 고산 (#013) 자외선A 2012 홍반자외선B 1999 Solarlight 울릉도 (#115) 자외선A 홍반자외선B 2012 Solarlight 자외선측정기자외선A 1999 포항 (#138) (UV biometer) 홍반자외선B 1999 Solarlight 목포 (#165) 자외선A 2015 홍반자외선B 2001 Solarlight 강릉 (#105) 자외선A 2014 홍반자외선B 2001 Solarlight 서울 (#108) 자외선A 2015 홍반자외선B 2015 Solarlight 통계방법 관측요소 관측주기 자료통계방법 지외선 A - 매일 10분평균자료 144개원시파일생산 - 원시자료품질관리수행 : 관측값이허용범위를벗어날때결측처리 홍반자외선 B 10분 0 < 관측값의허용범위 < 통계적으로구한최고값 최고값 : 과거 10년자료를이용하여 ( 월평균 * 표준편차 ) 값을기준으로하여월별일변화및시간변화경향을고려하여결정함 기기상태오류 ( 관측센서온도 25 ) 일때결측처리 일관측횟수 48회일때결측일로간주 - 일최댓값과일누적값산출 - 매월 21일이상의일자료가있을경우월평균값산출 - 매년 9개월이상의월자료가있을경우연평균값산출 제 4 장지구대기감시자료통계방법 173

177 4.6 총대기침적 관측장비 장비명 제작사 ( 모델 ) 관측주기 관측요소 관측시작년도 산성도측정기 Thermo, Orion (Orion 3STAR) 강수시 산성도 2009년 전기전도도측정기 Thermo, Orion (Orion 3STAR) 강수시 전기전도도 2009년 강수이온성분 9종이온크로마토 Dionex(ICS-2000) 강수시 (F 그래프 (IC), SO 2-4, NO - 3, Cl -, NH + 4, Na +, K +, Mg 2+, Ca 2+) 2005년 통계방법 관측요소 관측주기 자료통계방법 산성도 강수시 - 당일 09시부터익일 09시까지강수량이 0.5 mm이상인시료만을유효 - 시료측정질량농도가이온성분총질량농도보다작을경우제거 - 아래의이온밸런스법과전기전도도밸런스법을동시에만족하는경우에최종분석에이용함. < 이온밸런스법 > - 양이온의당량농도 (Cation Equivalents, CE) 총합과음이온의당량농도 (Anion Equivalents, AE) 총합은같음. - 총이온농도 (CE+AE) 크기에따른이온차의허용범위 (Acceptable Ion Difference, AID) 를기준으로자료의타당성판단 전기전도도 강수이온성분 강수시 강수시 표 1. 총이온농도 (CE+AE) 에따른이온차의허용범위 (AID) (WMO GAW Report No. 160) CE+AE (μeq L -1 ) Acceptable Ion Difference(AID, %) [CE+AE] 50 AID ±60 50 < [CE+AE] 100 AID ± < [CE+AE] 500 AID ± < [CE+AE] AID ±10 - 이온비의허용범위 (25%) 를기준으로타당성판단 < 전기전도도밸런스법 > - 직접측정한전기전도도 (EC mea) 와이론적으로계산한전기전도도 (EC cal) 비교 - 전기전도도차의허용범위 (Acceptable Conductivity Difference, ACD) 를기준으로타당성판단 표 2. 측정된전기전도도에따른전기전도도차의허용범위 (ACD) (WMO GAW Report No. 160) EC mea (μs cm -1 ) Acceptable Conductivity Difference (ACD, %) EC mea 5 ACD ±50 5 < EC mea 30 ACD ±30 30 < EC mea ACD ± 지구대기감시보고서

178 참고문헌 제 2 장 2015 년기상기후특성 IPCC, 2013: climate change The Physical Basis Working Group I Contribution to the Accessment Report. 기상청, 2015 기상연감, 8-15, 기상청, 2015 기상연보, 16-18, 69, 81, 156 제 3 장분야별관측 분석결과 3.1 온실가스 IPCC, 2013: Climate Change 2013: The physical science basis, Report of the IPCC, 극지연구소, 2016a. 남극과학기지포괄적환경모니터링및장기환경자료 DB 구축 ( 장보고기지 ), pp456 극지연구소, 2016b. 남극과학기지포괄적환경모니터링및장기환경자료 DB 구축 ( 세종과학기지 ), pp320 기상청, 지구대기감시보고서, pp228 Lee, D., J. Kim, S.-J. Kim, S.-K. Moon, J.-H. Lim, Y. Son, S. King, S. Kim, K. Kim, N. Wo, B. Lee, and S. Kim, Lessons from cross-scale studies of water and carbon cycles in the gwangneung forest catchment in a complex landscape of monsoon Korea. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, 9(2), Yoo, J.-I., D.-H. Lee, J.-K. Hong, J. Kim, Principles and Applications of Multi-Level H2O/CO2 Profile Measurement System. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, 11(1), 반응가스기상청, 2015 : 2014 지구대기감시보고서. pp292 IPCC, 2013: climate change The Physical Basis Working Group I 제 4 장지구대기감시자료통계방법 175

179 Contribution to the Accessment Report. 3.3 에어로졸 Anderson, T. L., D. S. Covert, S. F. Marshall, M. L. Laucks, R. J. Charlson, A. P. Waggoner, J. A. Ogren, R. Caldow, R. L. Holm, F. R. Quant, G. J. Sem, A. Wiedensohler, N. A. Ahlquist, and T. S. Bates, 1996: Performance Characteristics of a High-Sensitivity, Three-Wavelength, Total Scatter/Backscatter Nephelometer, American Meteorological Society, 13, Hansen, A. D. A., H. Rosen, and T. Novakov, 1984: The aethalometer - an instrument for the real-time measurement of optical absorption by aerosol particles. Sci. Total Environ., 36, IPCC, 2014: Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I. Schmid, O., P. Artaxo, W. P. Arnott, D. Chand, L. V. Gatti, G. P. Frank, A. Hoffer, M. Schnaiter, and M. O. Andreae, 2006: Spectral light absorption by ambient aerosols influenced by biomass burning in the Amazon Basin. I: Comparison and field calibration of absorption measurement techniques. Atmos. Chem.Phys., 6, Zhuang, B. L., T. J. Wang, J. Liu, Y. Ma, C. Q. Yin, S. Li, M. Xie, Y. Han, J. L. Zhu, X. Q. Yang, and C. B. Fu, 2015: Absorption coefficient of urban aerosol in Nanjing, west Yangtze River Delta, China, Atmos. Chem. Phys., 15, 대기복사 A. Roesch1, M. Wild1, A. Ohmura1, E. G. Dutton2, C. N. Long3, and T. Zhang, 2011 : Assessment of BSRN radiation records for the computation of monthly means. Atmos. Meas. Tech., 4, , C. N. Long and E. G. Dutton, 2002 : BSRN Global Network recommended QC tests, V 성층권오존 지구대기감시보고서

180 김준, 조희구, 이윤곤, 오성남, 백선균, 2005: 서울상공의최신성층권오존변화경향, 대기, 15(2), 일본기상청, Annual Report of Ozone Layer Monitoring : 2008, 조희구, 백선균, 김준, 오성남, 2003: 서울상공의근인위적오존층변화경향, 대기, 13(1), 조희구, 이재원, 1990: 반전관측에의한서울의연직오존분포, Asia-Pacific J. Atmos. Sci., 26(4), 조희구, 이승만, 최치영, 1989: 서울의오존전량변동, Asia-Pacific J. Atmos. Sci., 25(1), 자외선조희구, 이방용, 이준석, 박선욱 2001 : 한국전역의지표홍반자외선복사의계절기후, 한국기상학회지, 37, 5, Manney, G. L., M. L. Santee, M. Rex, N. J. livesey, M. C. Pitts, P. Veefkind, E. R. Nash, I. Wohltmann, R. Lehmann, L. Froidevaux, L. R. Poole, M. R. Schoeberl, D. P. Haffner, J. Davies, V. Dorokhov, H. Gernandt, B. Johnson, R. Kivi, E. Kyro, N. Larsen, P. F. Levelt, A. Makshtas, C. T. McElroy, H. Nakajima, M. C. Parrondo, D. W. Tarasick, P. von der Gathen, K. A. Walker, and N. S. Zinoviev, 2011: Unprecedented Arctic ozone loss in 2011, Nature, doi: /nature Hwang, S. -H., J. Kim, G. -R. Cho, 2007: Observation of secondary ozone peaks near the tropopause over the Korean peninsula associated with stratosphere-troposphere exchange, J. Geophys. Res., 112, D doi: / Park, S. S., J. Kim, H. K. Cho, H. Lee, Y. Lee, K. Miyagawa, 2012: Sudden Inrease in the total ozone density due to secondary ozone peaks and its effect on total ozone trends over Korea, Atmos. Env., 47, Wayne, R. P., 1991: Chemistry of Atmosphere. Oxford Science Publication, New York. 2nd Edition. World Meteorological Organization (WMO), The Global Climate System Review: Climate System Monitoring, June November, 참고문헌 177

181 1993, WMO No. 819, pp. 150, World Meteorological Organization (WMO), Scientific Assessment of Ozone Depletion: Rep. 44, Global Ozone Reseach and Monitoring Project, Geneva, 총대기침적심상규, 강창희, 김용표, 1994: 제주도에서의빗물이온농도분석, 한국대기보전학회지, 10(2), Ho, K. F., S. C. Lee, C. K. Chan, J. C. Yu, J. C. Chow, X. H. Yao, 2003: Characterization of chemical species in PM2.5 and PM10 aerosols in Hong-Kong, Atmospheric Environment, 37(1), Keene, W. C., A. A. P. Pszenny, J. N. Galloway, and M. E. Hawley, 1986: Sea-salt corrections and interpretation of constitutent ratios in marine precipitation. J. Geophys. Res, 91, Park, M. H., Y. P. Kim, C. H. Kang, 2003: Aerosol composition change due to dust storm: Measurements between 1992 and 1999 at Gosan, Korea, Water, Air, & Soil Pollution : Focus, 3(2), Vet, R. J., 1991: Wet deposition: measurement techniques. The Handbook of Environmental Chemistry, Springer-Verlag, Berlin, pp252olsen, A. R., E. C. Voldner, D. S. Bigelow, W. H. Chan, T. L. Clark, M. A. Lusis, P. K. Misra, and R. J. Vet, 1990: Unified wet deposition data summaries for North America: data summary procedures and results for Atmospheric Environment, 24A, Wayne, R. P., 1991: Chemistry of atmosphere(2nd Edition.). oxford science publication, New York. pp417. WMO, 2004: Manual for the GAW Precipitation Chemistry Programme. (WMO TD No. 1251) 3.8 기타 Chambers, S. W. Zahorowski, K. Matsumoto, M. Uematsu (2009) Seasonal variability of radon-derived fetch regions for Sado 지구대기감시보고서

182 Island, Japan, based on 3 years of observations: , Atmospheric Environment, 43(2), Kim, E.H., P.S. Kim, C.Y. Kim, K.S. Lee, and K.D. Kwon (1985) Determination of the Mixing Height in Seoul by the Radioactivity Measurement of Radon in Air, Bulletin of Environmental Sciences(Research Institute for Environmental Sciences Hanyang University), 6(2), Kim, Y.S., C.M. Lee, K.Y. Kim, H.J. Jeon, J.C. Kim, and Takao Iida (2007) Time Series Observations of Atmospheric Radon Concentration in Seoul, Korea for an Analysis of Long-Range Transportation of Air Pollutants in the North-East Asia, Kor. J. Env. Hlth., 33(4), Omori, Y., I. Tohbo, H. Nagahama, Y. Ishikawa, M. Takahashi, H. Sato, T. Sekine (2009) Variation of atmospheric radon concentration with bimodal seasonality, Radiation Measurements, 44, Chambers, S., W. Zahorowski, A. G. Williams, J. Crawford, A. D. Griffiths (2013) Identifying tropospheric baseline air masses at Mauna Loa Observatory between 2004 and 2010 using Radon-222 and back trajectories, J. Geo. Res., 118, , doi: /2012jd Pitari G., E. Coppari, N. De Luca, P. Di Carlo (2014) Observations and boc model analysis of radon-222 in the atmospheric surface layer at L'Aquila, Italy: March 2009 case study, Environ. Ear. Sci., 71(5), WMO/GAW, GLOBAL ATMOSPHERE WATCH MEASUREMENTS GUIDE (No. 143), WMO TD No. 1073, July Zahorowski, W., S. Chambers, T. Wang, C.H. Kang, I. Uno, S. Poon, S.N. Oh, S. Wercqynski, J. Kim, A. Henderson-Sellers (2005) Radon-222 in boundary layer and free tropospheric continental outflow events at three ACE-Asia sites, Tellus, 57(2), 참고문헌 179

183 지구대기감시보고서

184 부록 1. 지구대기감시관측자료 2. 지구대기감시현황 3. 기후변화감시기술노트목록 4. 기후변화감시관측자료활용논문목록 5. 기후변화감시기술특허보유 ( 출원 ) 현황 6. 지구대기감시보고서작성자 부록 181

185 1. 지구대기감시관측자료 온실가스평균자료 안면도 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 이산화탄소 ( CO 2 ) [ 단위 : ppm] 메탄 ( CH 4 ) [ 단위 : ppb] "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

186 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 아산화질소 ( N 2O ) [ 단위 : ppb] 염화불화탄소 11 ( CFC-11 ) [ 단위 : ppt] "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 부록 1_ 지구대기감시관측자료 183

187 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 염화불화탄소 12 ( CFC-12 ) [ 단위 : ppt] 염화불화탄소 113 ( CFC-113 ) [ 단위 : ppt] 육불화황 ( SF 6 ) [ 단위 : ppt] "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

188 고산 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 이산화탄소 ( CO 2 ) [ 단위 : ppm] 아산화질소 ( N 2O ) [ 단위 : ppb] 울릉도 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 이산화탄소 ( CO 2 ) [ 단위 : ppm] 독도 화학종연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 이산화탄소 ( CO 2 ) [ 단위 : ppm] 부록 1_ 지구대기감시관측자료 185

189 반응가스평균자료 오존 (O 3 ) [ 단위 : ppb] 지역연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 안면도 고산 *2012 년 6 월부터관측시작 * "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 일산화탄소 (CO) [ 단위 : ppb] 지역연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 안면도 고산 *2012 년 6 월부터관측시작 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

190 질소산화물 (NO X ) [ 단위 : ppb] 지역연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 안면도 고산 *2012 년 6 월부터관측시작 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 이산화황 (SO 2 ) [ 단위 : ppb] 지역연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 안면도 고산 *2012 년 6 월부터관측시작 * "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 부록 1_ 지구대기감시관측자료 187

191 에어로졸평균자료 안면도 PM10 질량농도 [ 단위 : μg / m3 ] PM 10 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 (86) (94) (84) (92) (96) (93) (96) (97) (97) (99) (100) (100) (97) (97) (80) (95) (100) (99) (100) (97) (97) (99) (98) (99) (99) (86) (90) (80) (100) (99) (83) (93) (96) (91) (99) (99) (94) (96) (99) (98) (99) (100) (100) (96) (99) (95) (92) (91) (96) (91) (93) (100) (100) (100) (99) (100) (100) (91) (97) (99) (97) (94) (96) (100) (100) (100) (99) (99) (100) (99) (99) (98) (99) (87) (100) (98) (99) (91) (98) (97) (99) (96) (98) (84) (96) (93) (99) (94) (100) (100) (99) (100) (99) (96) (96) (95) (97) (96) (100) (98) (99) (82) (96) (99) (98) (100) (98) (98) (98) (99) (94) (99) (100) (100) (100) (100) (99) (99) (99) (98) (96) (99) (96) (100) (84) (100) (99) (100) (100) (99) (90) (97) (96) (99) (96) (99) (99) (99) (98) (98) (97) (99) (100) (99) (99) (99) (100) (95) (99) 35 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 괄호안의숫자는평균값산출에사용된유효자료비율 (%) 로, 유효한시간평균값이해당월의 75% 이상일때만월평균산출 고산 PM10 질량농도 [ 단위 : μg / m3 ] PM 10 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 (100) (100) (100) (100) (97) (97) (98) (98) (93) (100) (98) (97) (100) (99) (98) (99) (97) (91) (98) (93) (99) (99) (100) (98) (99) (99) (99) (97) (98) (98) (97) (98) (96) (99) (97) (98) (98) (98) (97) (92) (88) (99) (96) (98) (97) (97) (100) (99) (98) (99) (98) (97) (99) (98) (99) (93) (99) 31 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 괄호안의숫자는평균에사용된유효자료비율로, 유효한시간평균값이해당월의 75% 이상일때만월평균을산출 지구대기감시보고서

192 안면도크기별수농도 ( μm) [ 단위 : μ m3 / cm3 ] 월통계요소 월 2월 3월 4월 5월 6월 자료비율 100% 100% 98% 97% 100% 100% 100% 96% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 71% 99% 72% 100% 99% 46% 100% 90% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 94% 100% 98% 95% 100% 100% 99% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 55% 100% 86% 100% 100% 98% 100% 100% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 0% 100% 99% 100% 100% 100% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 67% 100% 0% 95% 100% 100% 8% 100% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 189

193 월 통계요소 자료비율 100% 100% 82% 100% 100% 95% 24% 93% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 97% 100% 100% 99% 100% 100% 97% 96% 98% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 95% 100% 74% 99% 97% 100% 98% 99% 72% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 98% 100% 100% 100% 95% 30% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 100% 99% 95% 97% 95% 89% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 97% 65% 96% 100% 98% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

194 고산크기별수농도 ( μm) [ 단위 : μ m3 / cm3 ] 월 통계요소 자료비율 100% 100% 100% 0% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 99% 50% 100% 67% 99% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 100% 100% 100% 86% 99% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 97% 98% 100% 90% 97% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 98% 100% 100% 91% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 99% 100% 100% 97% 84% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 191

195 월 통계요소 자료비율 99% 99% 99% 99% 96% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 98% 100% 100% 98% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 69% 21% 100% 100% 11% 89% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 99% 37% 100% 100% 30% 95% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 96% 99% 99% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 97% 100% 65% 96% 73% 92% 71% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

196 안면도미세입자크기별수농도 ( μm) [ 단위 : 개 cm-3] 월통계요소 자료비율 51% 91% 100% 81% 100% 97% 100% 21% 100% 99% 98% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 월 3월 4월 5월 자료비율 100% 77% 100% 98% 100% 100% 100% 91% 100% 100% 96% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 91% 98% 81% 96% 100% 100% 100% 90% 100% 98% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 99% 100% 100% 100% 100% 100% 98% 97% 98% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 76% 58% 100% 100% 28% 100% 100% 100% 100% 100% 99% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 96% 48% 100% 100% 51% 100% 100% 93% 100% 100% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 193

197 월통계요소 자료비율 94% 75% 92% 100% 77% 98% 100% 30% 97% 100% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 53% 76% 70% 79% 96% 100% 100% 88% 81% 99% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 13% 70% 65% 100% 100% 99% 100% 59% 100% 98% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 69% 99% 97% 97% 100% 100% 79% 100% 21% 94% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 95% 100% 32% 92% 96% 100% 23% 89% 100% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 99% 85% 97% 100% 99% 97% 96% 100% 52% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

198 고산응결핵수농도 ( μm) [ 단위 : 개 cm-3] 월 통계요소 자료비율 100% 100% 100% 84% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 100% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 99% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 96% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 100% 100% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 100% 99% 평균 월 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 195

199 월통계요소 자료비율 100% 100% 99% 99% 99% 평균 월 8 월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 59% 100% 100% 100% 100% 92% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 11% 97% 52% 평균 월 10월 11월 12월 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 30% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 99% 100% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 100% 100% 100% 96% 100% 평균 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

200 안면도광산란계수 [ 단위 : M/m] 연 통계요소 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월연평균 2003 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 197

201 연통계요소 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2009 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 안면도본동옥상단독흡입구 ( 비도체튜브사용 ) 로연속관측 (2003 년 ~2004 년 ) 안면도연구동이전통합흡입구 ( 도체튜브사용 ) 로연속관측 (2005 년 ~ 2006 년 ) 광학특성측정장비샘플링시스템개선적용 (2007 년 ~ 2012 년 ) 광학특성측정장비표준에어로졸샘플링시스템구축적용 (2013 년 ~ 2015 년 ) 지구대기감시보고서

202 안면도광흡수계수 [ 단위 : M/m] 연 통계요소 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월연평균 2001 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료수 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 199

203 연통계요소 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2009 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 안면도본동옥상단독흡입구 ( 비도체튜브사용 ) 로연속관측 (2003 년 ~ 2004 년 ) 안면도연구동이전통합흡입구 ( 도체튜브사용 ) 로연속관측 (2005 년 ~ 2006 년 ) 광학특성측정장비샘플링시스템개선적용 (2007 년 ~ 2012 년 ) 광학특성측정장비표준에어로졸샘플링시스템구축적용 (2013 년 ~ 2015 년 ) 지구대기감시보고서

204 안면도옹스트롬지수 연 통계요소 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월연평균 2003 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 부록 1_ 지구대기감시관측자료 201

205 연통계요소 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월연평균 2009 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 자료비율 (%) 평균 표준편차 최댓값 최솟값 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 안면도본동옥상단독흡입구 ( 비도체튜브사용 ) 로연속관측 (2003 년 ~ 2004 년 ) 안면도연구동이전통합흡입구 ( 도체튜브사용 ) 로연속관측 (2005 년 ~ 2006 년 ) 광학특성측정장비샘플링시스템개선적용 (2007 년 ~ 2012 년 ) 광학특성측정장비표준에어로졸샘플링시스템구축적용 (2013 년 ~ 2015 년 ) 지구대기감시보고서

206 대기복사평균자료 직달일사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 고산 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임 부록 1_ 지구대기감시관측자료 203

207 산란일사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 고산 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임 태양상향복사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임 지구대기감시보고서

208 태양하향복사 ( 전천일사 ) [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 고산 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임. 부록 1_ 지구대기감시관측자료 205

209 지구상향복사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임 지구하향복사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임 지구대기감시보고서

210 순복사 [ 단위 : W/m 2 ] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 안면도 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달일평균값 50% 미만으로제거한값임. 부록 1_ 지구대기감시관측자료 207

211 성층권오존평균자료 서울오존전량 [ 단위 : Dobson Unit (DU)] 연도 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월평균 (378) (342) (351) (327) (304) (305) 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 괄호 ( ) 안의값은결측으로인하여 OMI-TOMS 자료를 Dobson 관측값으로환산한자료임 지구대기감시보고서

212 포항, 안면도오존전량 [ 단위 : Dobson Unit (DU)] 지역 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 연평균 포항 안면도 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측등한달관측일수 10 일미만으로제거한값임 부록 1_ 지구대기감시관측자료 209

213 자외선평균자료 안면도홍반자외선 [ 단위 : mw/m 2 ] 연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월평균 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 강릉홍반자외선 [ 단위 : mw/m 2 ] 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 평균 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

214 목포홍반자외선 [ 단위 : mw/m 2 ] 연 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월평균 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 포항홍반자외선 [ 단위 : mw/m 2 ] 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 평균 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 부록 1_ 지구대기감시관측자료 211

215 고산홍반자외선 [ 단위 : mw/m 2 ] 연 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 평균 월평균 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

216 총대기침적관측자료 안면도 연도 개수 강수량 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( mm ) ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 연평균 계절기간개수 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 2+ 겨울봄여름가을 부록 1_ 지구대기감시관측자료 213

217 울진 연도 개수 강수량 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( mm ) ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 연평균 계절기간개수 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 2+ 겨울봄여름가을 "-" 은장비수리, 점검등에의한결측을나타냄 지구대기감시보고서

218 고산 연도 개수 강수량 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( mm ) ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 연평균 계절기간개수 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 2+ 겨울 봄 여름 가을 년이전까지 ( 구 ) 고산기상대에서, 2012년부터고산기후변화감시소로이전하여관측함 부록 1_ 지구대기감시관측자료 215

219 울릉도 연도 개수 강수량 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( mm ) ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 연평균 계절기간개수 ph EC F - Cl - NO 3 - SO 4 2- Na + NH 4 + ( μs cm -1 ) ( μeq L -1 ) K + Mg 2+ Ca 2+ 겨울봄여름가을 지구대기감시보고서

220 2. 지구대기감시현황 2.1 세계기상기구지구대기감시프로그램 세계기상기구 (WMO) 는세계의기상관측체계수립, 기상관측의표준화, 기상정보의국제교환, 다른분야에대한기상학의응용을추진하기위해 1950년에설립된국제연합 (UN) 의특별기구이다. 우리나라는 1956년에이기구에가입하여활동하여왔다. 세계기상기구과학기술프로그램중의하나인지구대기감시프로그램 (GAW) 은지구온난화, 오존층파괴, 산성비등과같은환경문제에대처하기위해 1989년에전지구오존관측망 (GO 3 OS) 과배경대기오염감시망 (BAPMoN) 을통합하여시작되었다. 이프로그램은첫째, 지구대기의화학조성에대한과학적이고신뢰할수있는관측자료를제공하고, 둘째, 지구대기의자연적 인위적인조성변화정보를제공하며, 셋째, 대기 해양 생물간의상호작용과정에대한이해를높이는것을목적으로한다. 지구대기감시프로그램에는세계기상기구의모든회원국이참여하고있다. 현재, 지구급관측소 (global station) 36개소, 지역급관측소 (regional station) 650여개소, 그리고협력관측소 (contributing station) 280여개소가운영되고있다. 그림 2.1 세계기상기구지구대기감시프로그램의관측소현황 부록 2_ 지구대기감시현황 217

221 지구대기감시프로그램은중앙기구를두어관측자료의품질보증기술을지원하고있다. 중앙기구는그림 2.2와같이품질보증과학자문위원회 (QA/SAC), 세계표준센터 (WCC), 지역교정센터 (RCC), 중앙교정실험실 (CCL), 세계자료센터 (WDC), GAW관측소정보센터 (GAWSIS) 로구성되어있다. 과학자문단 (SAG) 은프로그램의과학적정책방향을결정하고지구대기감시프로그램사무국은중앙기구와지구대기감시관측소간의협력과운영을돕는다. 그림 2.2 세계기상기구지구대기감시 (GAW) 프로그램의운영구조 표 2.1 세계기상기구지구대기감시세계자료센터현황 세계자료센터이름 운영국가 주소 World Data Centre for Greenhouse Cases(WDCGG) 일본 World Radiation Data Centre (WRDC) 러시아 World Ozone and Ultraviolet 캐나다 Radiation Data Centre (WOUDC) World Data Centre for 노르웨이 Aerosols(WDCA) World Data Centre for Precipitation 미국 Chemistry (WDCPC) World Data Centre for Remote Sensing of the Atmosphere(WDC-RSAT) 독일 지구대기감시보고서