It is important to understand the variability of tropospheric ozone since it is both a major pollutant affecting human health and a greenhouse gas influencing global climate. We analyze the characteristics of East Asia tropospheric ozone simulated in a chemistry-climate model. We use a global chemical transport model, driven by the prescribed meteorological fields from an air-sea coupled climate model simulation. Compared with observed data, the ozone simulation shows differences in distribution and concentration levels; in the vicinity of the Korean Peninsula, a large error occurred in summer. Our analysis reveals that this bias is mainly due to the difference in atmospheric circulation, as the anomalous southerly winds lead to the decrease in tropospheric ozone in this region. In addition, observational data have shown that the western North Pacific subtropical high (WNPSH) reduces tropospheric ozone across the southern China/ Korean Peninsula/Japan region. In the model, the ozone changes associated with WNPSH are shifted westward relative to the observations. Our findings suggest that the variations in WNPSH should be considered in predicting tropospheric ozone concentrations.

기후-전구대기화학모델을 이용하여 엘니뇨가 대류권 오존에 미치는 영향을 분석하였다. 40년간(1971-2010) 대류권 오존을 EOF 분석한 결과에서 열대 중앙-동태평양에서 오존의 감소가 관측과 유사하게 잘 모의되었다. 그러나 인도양-인도네시아 부근의 오존 증가는 관측에 비해 약하게 모의되었다. 엘니뇨에 의한 오존변동 과정을 이해하기 위하여 2006년 엘니뇨의 경우를 좀 더 자세히 분석하였다. 엘니뇨의 발생 시 중앙-동태평양의 오존 감소는 활발해진 상승운동과 그에 따른 수증기량 증가로 오존의 체류시간이 짧아졌음에 기인하였다. 해수면 온도 강제력으로 유도된 하강기류 편차와 수증기 감소로 인도양 대류권 상층 오존이 증가하였다.

This study observed the upper tropospheric ozone enhancement in the northern Atlantic for the Aerosols99 campaign in January-February 1999. To find the origin of this air, we have analyzed the horizontal and vertical fields of Isentropic Potential Vorticity (IPV) and Relative Humidity (RH). The arch-shaped IPV is greater than 1.5 pvus indicating stratospheric air stretches equatorward. These arch-shaped regions are connected with regions of RH less than 20%. The vertical fields of IPV and RH show the folding layer penetrating into the upper troposphere. These features support the idea that the upper tropospheric ozone enhancement originated from the stratosphere. Additionally, we have investigated the climatological frequency of stratospheric intrusion over the tropical north Atlantic using IPV and RH. The total frequency between the equator and 30˚N over the tropical north Atlantic exhibits a maximum in northern winter. It suggests that the stratospheric intrusion plays an important role in enhancing ozone in the upper troposphere over the tropical north Atlantic in winter and early spring. Although the tropospheric ozone residual method assumed zonally invariant stratospheric ozone, stratospheric zonal ozone variance could be caused by stratospheric intrusions. This implies that stratospheric intrusion influences ozone variance over the Atlantic in boreal winter and spring, and the intrusion is a possible source for the tropical north Atlantic paradox.

본 연구에서는 복사전달모델을 통하여 9.7μm오존 흡수대에 미치는 오존 및 열적(i.e., 지표 온도) 효과를 각각 조사하였다. 또한 오존주의보가 수도권 지역(37.2-37.7 N, 125.7-127.2 E)에 발령되었던 2003년 4일에 대한 위성(MODIS Aqua; ECT 13:30) 및 지상 오존(79개 관측소)의 동시 관측 자료를 기초로 지상 오존에 대한 원격탐사 방법을 제시하였다. 여기서 구름 효과를 제거하고 오존 연직 분포를 분석하기 위하여 종관기상 자료도 사용하였다. 주어진 오존 농도(327~391 DU)에 대하여 산출된 9.6μm에서의 상향 복사휘도는 표면온도 Ts = 290 K에서 5.52~5.78Wm-2sr-1, 그리고 Ts = 325 K에서는 9.00~9,57Wm-2sr-1이었다. 따라서 오존 흡수 세기(i.e., 11μm와 9.7μm 밝기온도 간의 차; T11-9.7)를 이용한 오존 원격탐사 시에 세기 변화에 대한 순수한 오존 효과는0.26Wm-2sr-1/64 DU, 그리고 열적 효과는 0.31Wm-2sr-1/35 K이었다. 본 연구에서는 흡수 세기와 지상 관측 간에 유의적인 상관을 보이는 경우에 대하여 적외선 위성 관측에서 지상 오존을 원격탐사하는 경험식을 유도하였다. 유도된 지상 오존 농도와 관측값과의 상관은 49~63%로 유의수준 1%에서 유의미하였다. 경험식을 개선하기 위하여는 지상 오존 대신에 대류권 오존 자료를 사용하고, 성층권 오존 변화도 고려하는 후속 연구가 요구된다.