주풍에 따른 강수의 산성도, 전기전도도, 이온 성분의 변화를 알아보기 위하여 2009년 부산지역 강수를 분석하였다. 부산지역에서는 남서풍과 북동풍이 우세하게 나타났다. 주풍이 서풍인 경우, 강수의 산성도는 약 pH 7로 중성으로 나타났으나 전기전도도는 약 200 μscm-1로 다른 풍향에 비해 월등히 높게 나타나 강수에 이온성분이 많이 함유된 것을 알 수 있었다. 양이온 K+와 음이온 Cl-가 다른 이온에 비해 높게 나타났으며, 북풍과 남서풍이 불 때 다른 풍향에 비해 전체적으로 높은 농도로 나타났다. 산성비의 주 원인물질인 NO3-/SO42-의 구성비는 북풍에서 3 이상으로 월등히 높은 값이 나타났다. 다른 풍향에 비해 북동풍, 동풍, 남서풍, 서풍에서의 K+의 중화기여도는 전체적으로 1 이상으로 높은 값을 나타내었는데, 이는 산성이온을 중화시키는데 있어서 알카리성 이온인 K+의 중화기여도가 크게 작용하였음을 알 수 있다. 또한 해염입자는 북풍, 북동풍, 남서풍에서 800 μsm-3 이상으로 다른 풍향에 비해 상대적으로 많은 양을 나타내었다. 역궤적 분석 결과, 북풍, 서풍, 북서풍계열에서는 봄, 가을, 겨울철에 만주, 내몽골 고원, 중국, 러시아 지역으로부터 공기덩어리의 이동을 볼 수 있었다. 반면, 동풍, 북동풍, 남서풍계열에서는 여름철에 해양으로부터 공기덩어리의 이동을 볼 수 있었다. 따라서 부산지역의 강수중 산성도, 전기전도도, 이온 성분 농도는 내륙과 연안해역의 특성을 가진 주풍에 의한 변동 특성을 잘 나타내고 있음을 알 수 있었다.

동아시아 지역 봄철에 주로 발생하는 황사의 물리적 특성을 알아보기 위하여 부산지역에서 발생한 2009년 황사 기간의 종관 일기도와 자동기상관측장비(AWS)를 이용한 기상해석, PM10 샘플러와 레이저입자계수기(LPC)를 이용한 대기입자상 물질농도 분석, 위성영상과 역궤적분석 모델을 이용한 발생원을 조사하였다. 2009년 2월 20일의 경우 (사례 1), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-1.0μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 1.0-10.0μm의 큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 지상의 풍향은 북풍에서 남서풍으로 변하였으며, 전체 에어로솔 농도는 감소하였다. PM10과 1.0-10.0μm의 큰 입자 농도의 상관계수는 0.9 이상으로 높은 양의 상관관계를 나타내었다. 이는 내몽골 지역에서 발달된 황사가 중국 고비 사막을 통과하여 한반도로 유입된 것으로 추측할 수 있었다. 2009년 4월 25일의 경우 (사례 2), PM10 농도가 급격히 증가할 때 0.3-0.5μm의 작은 입자의 에어로솔 체적 농도 분포가 감소한 반면 0.5-10.0μm의 큰 입자의 농도는 증가하였다. 그 후 PM10 농도가 감소할 때 0.3-0.5μm의 작은 입자의 농도는 증가한 반면 0.5-10.0μm의 큰 입자의 농도는 감소하였다. 이 때 지상의 풍향은 북동풍에서 남서풍으로 변한 후 다시 북동풍으로 변하였다. PM10과 1.0-10.0μm의 큰 입자의 농도의 상관계수는 약 0.9에 가까운 높은 양의 상관관계를 나타내었다. 입자의 역궤적 수송 모델 분석 결과, 만주지역과 중국 동쪽 해안으로부터 한반도로 유입된 것으로 추측할 수 있었다.

해양에서 발달하는 강수시스템의 연직풍에 따라 변동하는 해양성 에어러솔의 입경별 특성을 알아보기 위하여 마라도에서 남서쪽으로 419 km 지점에 위치한 이어도 해양종합과학기지에서 2009년 6월 8일부터 22일까지 에어러솔수 농도와 연직풍 관측을 실시하였다. 에어러솔 수 농도와 연직풍은 레이저입자계수기와 초음파 3차원 풍향 풍속계를 이용하였으며, 지상일기도, NCEP/NCAR 재분석자료, 라디오존데 자료를 이용하여 종관상태를 분석하였다. 그 결과, 전체적으로 1.0 μm 이상의 크기의 에어러솔 수 농도 분포가 강수 중에 크게 변동하였으며, 하강류에서 상승류로 연직풍이 변함에 따라 크게 증가하였다. 강수 중에는 큰 입자(1.0 μm 이상)의 에어러솔 수 농도가 약 5배 증가하였고, 이때 상승류가 약 0.4 ms-1로 나타났다. 또한 축적모드(1.0 μm 미만)와 큰 입자(1.0 μm 이상)의 에어러솔 수 농도는 강수 중과 비교하여 약 45%와 92%가 제거되었다. 이는 독립된 해양지역에서의 큰 입자(1.0 μm 이상) 에어러솔 수 농도 증가는 수평풍 보다는 상승류에 의해 크게 영향을 받고, 강수에 의한 세정효과도 나타났다. 따라서 해양경계층 내 에어러솔의 생성 및 발달 메커니즘에 상승류의 영향이 크게 기인함을 알 수 있었다.

In this study, we improved the water-based condensation particle counter in Atmospheric Research Aircraft NARA and investigated the condensation particle number concentration over the Korean peninsula. Pump and set point information were changed to improve the instrument used by aircraft for observation. Ground-based observational result showed that the error between two instruments, which are water-based condensation particle counter and butanol-based condensation particle counter, was 4.7%. Aerial observational result revealed that the number concentration before improvement indicate large variation with unstable condition, whereas the number concentration after improvement indicate a reasonable variation. After improvement, the number concentration was 706±499 particle/㎤ in the West Sea and 257±80 particle/㎤ in Gangwon-do, and these are similar to the concentration range reported in previous studies. Notably, this is the first attempt to use aerial observation with water-based condensation particle counter to investigate condensation particle number concentration.

In this study, we investigated the characteristics of the meteorological and environmental conditions for a cloud seeding experiment over the Korean peninsula and estimated the available days for the same. The conditions of available days appropriate for a cloud seeding experiment were classified according to four purposes: water resources, drought relief, forest fire prevention, and air quality improvement. The average number of available days for a cloud seeding experiment were 91.27 (water resources), 45.93–51.11 (drought relief), 40.28–46.00 (forest fire prevention), and 42.19–44.60 days/year (air quality improvement). If six experiments were carried out per available day for a cloud seeding experiment, the number of times cloud seeding experiments could be conducted per year in a continuously operating system were estimated as 547.62 (water resources), 275.58–306.66 (drought relief), 241.68–276.00 (forest fire prevention), and 253.14–267.60 times/year (air quality improvement). From this result, it was possible to determine the appropriate meteorological and environmental conditions and statistically estimate the available days for a cloud seeding experiment. The data on the available days for a cloud seeding experiment might be useful for preparing and performing such an experiment.

In this study, we investigated the optimal meteorological conditions for cloud seeding using aircraft over the Korean Peninsula. The weather conditions were analyzed using various data sources such as a weather chart, upper air observation, aircraft observation, and a numerical model for cloud seeding experiments conducted from 2018 to 2019 by the National Institute of Meteorological Sciences, Korea Meteorological Administration. Cloud seeding experiments were performed in the seasons of autumn (37.0%) and winter (40.7%) in the West Sea and Gangwon-do. Silver iodide (70.4%) and calcium chloride (29.6%) were used as cloud seeding materials for the experiments. The cloud seeding experiments used silver iodide in cold clouds. Aircraft observation revealed relatively low temperatures, low liquid water content, and strong wind speeds in clouds with a weak updraft. In warm clouds, the cloud seeding experiments used calcium chloride. Observations included relatively high temperatures, high liquid water content, and weak wind speeds in clouds with a weak updraft. Based upon these results, we determined the comprehensive meteorological conditions for cloud seeding experiments using aircraft over the Korean Peninsula. The understanding of optimal weather conditions for cloud seeding gained from this study provide information critical for performing successful cloud seeding and rain enhancement.

The statistical characteristics of aerosol–cloud interactions over East Asia were investigated using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer satellite data. The long-term relationship between various aerosol and cloud parameters was estimated using correlation analysis, principle component analysis, and Aerosol Indirect Effect (AIE) estimation. In correlation analysis, Aerosol Optical Depth (AOD) was positively Correlated with Cloud Condensation Nuclei (CCN) and Cloud Fraction (CF), but negatively correlated with Cloud Top Temperature (CTT) and Cloud Top Pressure (CTP). Fine Mode Fraction (FMF) and CCN were positively correlated over the ocean because of sea spray. In principle component analysis, AOD and FMF were influenced by water vapor. In particular, AOD was positively influenced by CF, and negatively by CTT and CTP over the ocean. In AIE estimation, the AIE value in each cloud layer and type was mostly negative (Twomey effect) but sometimes positive (anti-Twomey effect). This is related to regional, environmental, seasonal, and meteorological effects. Rigorous and extensive studies on aerosol–cloud interactions over East Asia should be conducted via micro- and macro-scale investigations, to determine chemical characteristics using various meteorological instruments.

Asian dust (or yellow sand) occurring mainly in spring in East Asia is affected by the distribution of weather systems. This study was performed to investigate the characteristics of suspended particulate for Asian dust at Busan, Korea in 20 March 2010, which was one of the extreme case for the last 10 years. There was used the data of weather chart, satellite, automatic weather system (AWS), PM10, laser particle counter (LPC), and backward trajectories model. In synoptically, the high pressure was located in the northwestern part and low pressure was located in the northeastern part of Korea. The strong westerly winds from surface to upper layer makes it possible to move air masses rapidly. Air masses passing through Gobi Desert in Mongolia and Inner Mongolia plateau covered the entire Korean peninsula. As the results of aerosol analysis, PM10 concentration at Gudeok mountain in Busan was recorded 2,344 ㎍/m3 in 2300 LST 20 March 2010 and their concentration was markedly increased at coarse mode particle. In surface condition, westerly wind about 3 ∼ 5 m/s was dominant and small particles of 0.3 ∼ 0.5 ㎛ were distributed on the whole. In heavy metal components analysis, the elements from the land was predominated.

The seasonal variation of pH and ion components in precipitation were investigated from January to December 2009 at Busan, Korea. The precipitation was acidic with a volume-weighted mean pH concentration of 5.32, which ranged from 3.79 to 8.66. The volume-weighted mean conductivity showed 86.77 μS/cm and indicated higher concentration about 96.69 μS/cm in summer. The volume-weighted mean equivalent concentration of components followed the order: K+ > Ca2+ > nss-Ca2+ > NH4 + > Mg2+ > Na+ > Li+ in cations and Cl- > SO4 2- > nss-SO4 2- > NO3 - > NO2- > F- > Br- in anions. Particularly, concentration of K+ and Cl- showed 56 and 78 % in cations and anions. The higher concentration in K+, Na+, Mg2+ and Cl- were shown in Busan city as compared to the other cities. The neutralization factors have been found to have higher value for potassium ion in winter compared with different seasons, indicating significant neutralization of acidic components over the region by potassium. Therefore, the precipitation characteristics at Busan had both continental and coastal as consequence of pH, conductivity and ionic analyses.