이어도 해양종합과학기지에서의 에어로솔 수 농도 변동에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 여름철 몬순시 해상에서의 에어로솔 수 농도 분포 특성을 알아보기 위하여 2008년 6월 23일부터 7월 5일까지 한반도 남서해상에 위치한 이어도 해양종합과학기지에서 기상 및 에어로솔 수 농도 관측을 실시하였다. 에어로솔 수 농도 분포는 LPC, 지상 기상상태는 AWS와 우량계, 상층 기상상태는 라디오존데, 종관 상태와 수평 발산장의 변화는 NCEP/NCAR 재분석자료를 이용하여 분석하였으며 결과는 다음과 같다. 첫째, 사례분석 1에서는 3∼10 ㎛범위인 큰 입자영역에서의 에어로솔 수 농도가 강수시 강한 변동이 나타났고, 0.3∼1 ㎛ 범위인 작은 입자영역에서의 에어로솔 수 농도 분포는 풍속과 풍향이 급격히 변하는 시간에 강한 변동이 나타났다. 첫 번째 강수를 제외하고 두 번째, 세 번째 강수시 에어로솔 수 농도가 비강수시보다 모든 영역에서 증가하였고, 두 번째 강수시 최대값, 두 번째 소강상태에 최소값을 보였다. 강수가 강하게 지속되는 6월 28일 03시에 강한 수렴이 나타났고, 이때 0.3∼0.5 ㎛ 입자영역의 에어로솔 수 농도가 높은 값이 나타났으며, 강수후 발산 값이 증가함에 따라 0.3∼0.5 ㎛의 작은 입경 영역에서 감소하였다. 또한 강수소강시 온도의 증가에 따라 에어로솔 수 농도가 감소하였다. 강수후 에어로솔 수 농도는 3 ㎛를 기준으로 강수전에 비해 작은 입자에서는 증가, 큰 입자에서는 감소하였다. 강수후 3∼5 ㎛와 5∼10 ㎛범위의 입자가 약 89 %와 94 %감소를 보였으며, 0.5∼1 ㎛범위의 입자는 약 4.2배 증가하였다. 둘째, 사례분석 2에서는 3∼5 ㎛범위의 입자에서 강수, 풍향, 풍속 등 기상요소에 따라 강한 변동을 보였고, 5∼10 ㎛범위의 입자는 그다지 관측되지 않았다. 0.5∼1 ㎛범위의 입자수는 강수중 일정하게 유지되었고, 1∼3 ㎛범위에서는 오히려 강수중에 그 개수가 증가하였다. 강수후 0.3∼0.5 ㎛와, 3∼5 ㎛의 입자영역에서 에어로솔 수 농도가 감소하였고, 0.5∼3 ㎛의 입자영역에서 에어로솔 수 농도가 증가하였다. 강수시 900 hPa이하의 하층에서는 발산값이 -1.4 × 10^(-6)/sec로 아주 약한 수렴상태가 나타났고, 강수후에는 -3.3 × 10^(-6)/sec로 상대적으로 발산값이 작아지며, 에어로솔 수 농도는 상대적으로 증가하였다. 강수후 에어로솔 수 농도는 강수전에 비해 모든 영역에서 감소하였고, 특히 3~10 ㎛영역에서 약 97 %와 99 %의 감소를 보였다. 따라서 해상에서 에어로솔 수 농도는 강수시 대부분의 해염입자가 저기압에 의한 상승류의 영향으로 1 ㎛보다 큰 입자영역에서 증가하고, 작은 입자영역에서 비슷하게 유지 되었으며, 지표온도가 상승하고, 풍속이 증가하여 확산과 희석이 잘되고 이에 따라 수 농도가 감소하였다. 또한 고립된 해상에서도 바람장의 수렴과 발산에 따라 에어로솔 수 농도의 변동이 일어나고 있고, 이는 대기 중 에어로솔 수 농도 변동이 대기의 수렴과 발산에 크게 관계하고 있음을 알 수 있었다.

To study the fluctuations of aerosol number concentration with different size in the boundary layer of marine area during summer season, aerosol particles were sampled at the Ieodo Ocean Research Station, which is located 419 ㎞ southwest of Marado, the southernmost island of Korea from 24 June to 4 July, 2008. The Laser Particle Counter (LPC) which can count the size ranges of 0.3∼0.5, 0.5∼1, 1∼3, 3∼5, and 5∼10 ㎛ in the diameter was used to know aerosol particles size distribution. NCEP/NCAR data and sounding data were used to analyze the synoptic condition. In the CASE 1 (June 27~28, 2008) and 2 (June 29 ~ July 1, 2008), the distribution of aerosol number concentration has a large variation at bigger particles than 3 ㎛ in diameter during precipitation. Smaller particles than 1 ㎛ in diameter had large variation with wind direction. The aerosol number concentration decreases with increasing of the temperature. An increase (decrease) of small aerosol (0.3~0.5 ㎛ in diameter) number concentration was caused by convergence (divergence) of wind fields. The aerosol number concentration of bigger size than 3 ㎛ in diameter after rainfall was removed as much as 89∼99 % compared with before precipitation. It is considered that the larger 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 increase mechanism of aerosol in marine boundary layer.