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.

본 연구는 동아시아 영역에 속해있는 5개 SKYNET 관측소(서울, 지바, 엣추 지마, 후쿠에 지마, 헤도 미사키)에서 6년 간 관측한 AOT 자료를 활용하여 MODIS에서 산출된 AOT를 검증하였고, 아울러 에어로솔 기후장 분석도 함께 수행하였다. 검증연구를 위해 관측소 25 km 이내의 MODIS AOT를 평균하였고, MODIS 관측시각 30분 전후 SKYNET AOT를 평균하여 시공간 일치 자료를 생산하였다. 시공간 일치 자료의 비교 결과 MODIS AOT의 정확도는 에어로솔 종류에 크게 영향을 받지 않았으나, MODIS AOT 산출과정 중 거대 입자 모형의 사용비율이 높아질수록 SKYNET AOT에 비해서 비교적 큰 값을 산출하는 경향을 보였다. 또한 AOT가 낮은 대기에서 MODIS AOT는 과대 추정하는 경향을 보였고 그 경향성은 AOT가 높아질수록 줄어들었다. MODIS-SKYNET AOT간의 회귀분석 결과 기울기는 0.86, Y절편은 0.16으로 나타났고 결정계수(R2)는 0.61로 나타났다. 이러한 통계적 결과로 미루어 볼 때 동아시아 영역에서 산출된 MODIS AOT는 지상 관측에 견줄 만큼 정확하다고 볼 수 있다.

본 연구는 부산지역의 먼지 농도와 황사발원지의 기후학적 요소를 주기분석 함으로써 부산지역의 먼지농도 주기에 영향을 주는 기후학적 조건, 특히 황사 발생과의 관련성에 대하여 고찰하였다. 부산지역에서 관측된 먼지 농도 시계열 자료를 이용한 단일스펙트럼분석을 수행한 결과 배출량이나 강수 효과 등에 의해 나타난 일반적인 주기(1년, 7일) 이외에, 상대적으로 3-4년 주기가 우세하게 나타났으며, 먼지 농도와 부산지역의 기상자료 및 황사발원지에서의 풍속과의 교차스펙트럼 분석을 통한 주기 분석을 수행해 본 결과, 3-4년 주기일 때 먼지농도와 풍속, 기압은 양의 상관관계, 기온, 상대습도와는 각각 음의 상관관계가 나타났다. 이는 황사 발생 조건과 잘 부합되는 것으로 나타나, 3-4년의 먼지 농도 주기는 황사의 장거리 수송과 관련이 있는 것으로 판단된다. 또한 황사 발생은 발원지의 지표 상태에 따라 발생빈도가 달라지므로, 여러 기후학적 요소들 중 황사발원지에서의 강수량과의 주기 분석을 수행해 본 결과, 발원지에서의 강수량 그 자체보다는 발원지에서의 가뭄지수(EDI)의 시계열이 우리나라 먼지 농도의 3-4년 주기와 더 연관이 있는 것으로 나타났고 이는 기후학적으로 황사 발원지에서의 지표건조 특성의 변동성과 연관이 있는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 충청남도 공주시에 위치한 공주대학교 자연과학대학 옥상에 설치된 분광복사측정기의 일종인 스카이라디오미터(Sky-radiometer)로 측정된 직달 및 산란 일사량을 이용하여 간접적으로 공주지역의 에어로솔의 광학적 특성을 분석하였다. 분석기간은 2004년 1월부터 12월까지이며 에어로솔의 광학적 특성의 분석에 활용된 알고리즘은 Skyrad.pack.3(Nakajima et al., 1996)이다. 주요 분석요소는 에어로슬의 광학두께(AOT), 단일 산란알베도(SSA), 옹스트롬 지수α 및 에어로솔의 크기별 분포이며 분석결과의 질을 높이기 위하여 초기 관측 자료의 품질검사를 수행하였다. 공주지역의 연평균 AOT, α 및 SSA는 각각 0.46, 1.14, 그리고 0.91이며 계절 및 기상현상에 따라 큰 시간변동을 보이고 있다. 크기별 입자분포에서는 미세입자와 조대입자에서 최대치가 나타나는 쌍봉(bi-modal) 형태를 보이고 있으며 황사(Asian dust) 기간인 봄에는 조대입자의 총 부피가 크게 증가하고 여름에는 반대로 미세입자의 부피가 증가하는 계절변동을 보이고 있다. 이러한 현상은 봄철동안에 AOT와 SSA가 각각 크게 증가하고 감소하는 점에서도 확인되고 있다. 또한 공주지역의 에어로솔의 광학적 특성은 계절에 따라서 변화가 크게 나타나고 있으나 풍향의 영향은 거의 받지 않는 것으로 나타나고 있다.

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.

To examine the fluctuations of aerosol number concentration with different size in the boundary layer of marine area during summer season, aerosol particles were assayed in the Ieodo Ocean Research Station, which is located 419 km southwest of Marado, the southernmost island of Korea, from 24 June to 4 July, 2008. The Laser Particle Counter (LPC) was used to measure the size of aerosol particles and NCEP/NCAR reanalysis data and sounding data were used to analyze the synoptic condition. The distribution of aerosol number concentration had a large variation from bigger particles more than 3 μm in diameter to smaller particles more than 1 μm in diameter with wind direction during precipitation. The aerosol number concentration decreased with increasing temperature. An increase (decrease) of small size of aerosol (0.3∼0.5 μm in diameter) number concentration was induced by convergence (divergence) of the wind fields. The aerosol number concentration of bigger size more than 3 μm in diameter after precipitation was removed as much as 89∼94% compared with aerosol number concentration before precipitation. It is considered that the larger aerosol particles would be more efficient for scavenging at marine boundary layer. In addition, the aerosol number concentration with divergence and convergence could be related with the occurrence and mechanism of aerosol in marine boundary layer.

To understand the development mechanism of the aerosols in the surface boundary layer, the variation in the aerosol number concentration due to the divergence and convergence of the wind fields was investigated. The aerosol number concentration was measured in the size ranges of 0.3∼10.0 ㎛ using a laser particle counter(LPC) from 0000 LST on 03 Feb. to 0600 LST on 07 Feb. 2004 at Mokpo in Korea during snowfall. The Velocity Azimuth Display(VAD) technique was used to retrieve the radar wind fields such as the horizontal wind field, divergence, and deformations including the vertical air velocity from a single Doppler radar. As a result, the distribution of the aerosol number concentration is apparently different for particles larger than 1 ㎛ during snowfall, and it has a tendency to increase at the beginning of the snowfall. The increase and decrease in the aerosol concentration due to the convergence and divergence of the wind fields corresponded to the particles with diameters greater than 1 ㎛. It is found that the fluctuations in the aerosol number concentration are well correlated with the development and dissipation of snowfall radar echoes due to the convergence and divergence of horizontal wind fields near the surface boundary layer in the inland during the snowfall.