Development of the NO2 column density and vertical profile retrieval algorithm using the ground-based Pandora instrument

Abstract

본 연구에서는 GEMS Map of the Air Pollution (GMAP) 캠페인 기간동안 standard 버전 Pandora 장비 4대의 분광 특성을 반영하여 차등 흡수 분광 알고리즘을 최적화하고 NO2 전층 농도를 산출하였다. Pandora로부터 산출된 NO2 전층 농도를 이용하여 세계 최초 정지궤도 UV-Vis 초분광 센서인 Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS)의 NO2 데이터를 처음으로 검증을 수행하였다. 검증 수행 전 장비 간 산출 일치성을 확인하기 위하여 장비 간 상호 비교 기간을 가졌으며, Pandora 장비 간 상관관계는 0.99, 기울기는 1로 확인되었다. 직달광 관측 시 구름의 영향을 보기 위하여 GEMS Cloud fraction (CF)이 0.3 이상인 경우만 추출하여 상관관계를 확인했을 때는 평균적으로 0.97의 상관관계를 보여주었다. GEMS NO2 데이터와 비교에서는 GEMS CF에 따라 비교함으로써 구름이 미치는 영향을 확인하였고, Pandora 장비가 관측하는 방향 및 거리에 대해서 수평적 영향도 고려하여 비교를 수행하였다. GEMS CF 경계값 0.3, 0.5, 0.7 순서대로 Pandora와 GEMS의 평균 상관관계는 0.64, 0.52, 0.45였으며, 수평적 영향을 고려하였을 때는 평균 상관관계가 0.67로 CF가 0.3일 때보다 약 0.03 높았다. 그리고 추가적으로 2021년 GMAP캠페인 동안 평택에서 Extended 버전의 Pandora 장비를 이용한 다각도의 산란광 관측 수행을 통해 NO2 프로파일을 산출하고자 하였다. 본 연구에서는 산란광 관측 및 OE 방법을 이용하여 NO2 연직 프로파일 산출 알고리즘을 개발하였다. 그리고 Aerosol optical Thickness (AOT) 값을 실제로 측정한 값으로부터 산출 및 알고리즘에 적용을 통해서 NO2 프로파일을 산출을 하도록 설계하였다. 이를 통해서 하나의 장비에서 NO2 전층 농도뿐만 아니라 대류권의 분포를 알 수 있는 가능성을 제시하고자 한다.