겨울철 한반도 PM10 농도의 경년 변동에 대한 북극 해빙의 영향 :Impact of Arctic Sea Ice Concentration on Interannual Variability of PM10 Concentration in the Korean Peninsula during winter season

김정훈

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김정훈 (공주대학교, 공주대학교 대학원)

지도교수: 김맹기

발행연도: 2019

저작권: 공주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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2023

겨울철 한반도 초고농도 PM₁₀ 오염에 대한 북극/고위도 대규모 원격상관 패턴의 영향

김정훈 , 김맹기 , 김성중 외 4명 한국기상학회 학술대회 논문집 2023.11 학술대회자료

북극/북대서양 대기 변동성이 겨울철 한반도 초고농도 PM₁₀ 오염에 미치는 영향

김정훈 , 김맹기 , 김성중 외 2명 한국기상학회 학술대회 논문집 2023.04 학술대회자료

2021

북대서양-동아시아 원격상관이 1월 한국 초고농도 PM₁₀ 사례에 미치는 영향

김정훈 , 김성중 , 윤대옥 외 4명 한국기상학회 학술대회 논문집 2021.10 학술대회자료

2019

겨울철 한반도 PM10 농도의 경년 변동에 대한 북극 해빙의 영향

김정훈 대기과학과 2019.01 학위논문

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최근 중국과 한국에서는 고농도 미세먼지 오염이 빈번하게 발생함에 따라 미세먼지에 대한 관심이 커지고 있다. PM10 농도는 배출, 침적, 대기 안정도, 대기 환기 효과 등에 의해서 영향을 받지만 북반구 규모의 대기 순환과 북반구 기후 인자가 한반도 PM10 농도의 변동성에 미치는 영향에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 최근 16년간(2001~2016) 한국 국립환경과학원에서 제공하는 71개 관측소의 시간 별 PM10 농도 자료와 최근 38년간(1979~2016) NCEP/NCAR Reanalysis 2의 기상장 자료를 사용하여 겨울철 1월 한반도 PM10 농도의 경년 변동성에 영향을 미치는 북반구 대기 순환의 특성을 분석하였다. 또한, 이 연구에서는 고농도 PM10 오염 사례를 유발하는 북극의 기후 인자를 찾기 위하여, 최근 16년간(2000~2015) NOAA OISST v2의 해빙 농도와 해수면 온도 자료를 분석하였다. 분석 결과, 겨울철 한반도 PM10 농도는 두 환기 효과 중 연직 안정도보다는 수평 환기 효과에 더 지배적인 영향을 받으며, 두 지수의 선형 결합으로 정의되는 잠재오염농도 지수는 PM10 농도의 주요한 경년 변동을 설명할 수 있었다. 특히, 한반도 PM10 농도의 경년 변동성은 제트의 남북 이동 및 시베리아 고기압과 알루샨 저기압의 강도에 의해 주로 영향을 받으며, 한파가 약화되는 대기 순환 구조에서 고농도 PM10 오염이 발생한다. 이러한 대기 순환 구조는 선행하는 11월에서 12월까지(ND)의 북극 바렌츠 해의 해빙 농도와 밀접한 관련이 있다. 즉, 선행하는 계절(ND)에서 바렌츠 해의 해빙 농도 감소가 감소하면 이듬해 겨울철 1월 한반도 지역에서 고농도 PM10 오염이 발생하기에 유리한 대기 순환 패턴이 유도된다. 이것은 미래에 북극 해빙 농도의 감소와 이에 따른 북반구 대기 순환 패턴의 변화가 한반도 고농도 PM10 오염을 유발하는 강력한 잠재적인 인자라는 것을 의미한다.

In recent years, there has been a growing interest in fine dust particles in South Korea and China due to frequent serious air pollution episodes. Particulate matter with a diameter <10?m (PM10) concentration is affected by emissions, deposition, atmospheric stability, and ventilation effects, but the effects of large-scale atmospheric circulation and associated climate factors in the Northern Hemisphere on the PM10 concentration in the Korean Peninsula are not well known. In this study, using the hourly mean PM10 concentration data of 71 monitoring stations in the Korean Peninsula provided by the Korea Institute of Environmental Research for the period 2001-2016 and the data of the NCEP/NCAR Reanalysis 2 data for the period 1979-2016, the characteristics of the Northern Hemisphere atmospheric circulation affecting interannual variability of PM10 concentration in winter were analyzed. In addition, in order to find climatic factors in the Arctic that lead to high-concentration cases of the PM10 contamination, the sea ice concentration and sea surface temperature data of NOAA OISST v2 were analyzed for the period 2000-2015. Results show that the PM10 concentration in the Korean Peninsula in winter was more sensitive to the horizontal ventilation effect than the vertical stability effect, and the pollution potential index defined as a linear combination of the two ventilation indices could explain major interannual variability of the PM10 concentration in the Korean peninsula. In particular, the interannual variability of PM10 concentration in the Korean peninsula is mainly affected by the northward movement of the jet stream, the intensity of Siberian high pressure, and the intensity of the Aleutian low pressure, implying that a high concentration of PM10 in the Korean peninsula occurs in the atmospheric circulation structure where the cold wave weakens. The atmospheric circulation structure is closely related to the variability of the sea ice concentration of the Arctic Barents Sea during the preceding season from November to December(ND), indicating that the decrease in the sea ice concentration of the Barents Sea in the preceding season(ND) can lead to an atmospheric circulation pattern favorable for the occurrence of high concentration PM10 contamination in the Korean peninsula in the following winter season. The results imply that future decreases in Arctic sea ice concentration and associated consequent changes in the Northern Hemisphere atmospheric circulation pattern are strong potential factors for high-concentration of the PM10 contamination in the Korean peninsula.

#PM10 #해빙 #대기오염 #기후변동성

I. 서론 1
II. 연구 자료 및 방법 3
1. 연구 자료 3
2. 연구 방법 4
III. 연구 결과 6
1. 한반도 PM10 농도의 경년 변동성 6
2. 한반도 PM10 농도와 연관된 북반구 대기 순환 패턴 13
3. 한반도 고농도 PM10 오염 유발 메커니즘 22
IV. 요약 및 결론 29
ABSTRACT 34

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