Interannual and seasonal variability of aerosol-cloud interactions over Korean peninsula using Terra-MODIS satellite data

Abstract

구름과 에어로솔 광학특성을 MODIS 자료를 통해 조사해봄으로서 에어로솔-구름간의 관계에 대해 알아보고자 하였다. 2000년부터 2009년까지 10년간 황해, 한반도 내륙, 동해 그리고 남해 지역으로 나누어 4개의 다른 지역에서 나타내는 에어로솔과 구름간의 연 변화와 계절 변화에 대해 알아보았다. 지점별로 살펴보면, R1지역인 황해에서는 에어로솔 광학두께 (AOD), 구름 얼음 반지름 (CIR), 에어로솔 지수 (AI)가 높게 나타났으며 타 지점에 비해 에어로솔 양이 많았으며, 전체 에어로솔 중 먼지와 같은 흡수 에어로솔이 많이 분포하였다. R2지역인 한반도 내륙에서는 미세입자비율 (FMF)의 평균값은 낮으나 6월부터 9월까지의 값은 매우 높게 나타났으며, 이 때 남쪽으로부터 온 에어로솔이 한반도 내륙에 풍부하게 존재하였다. R3지역인 동해에서는 미세입자비율과 구름 물 반지름 (CWR)이 높게 나타나 전체 에어로솔 중 작은 입자의 비율이 높았고, 구름 물 입자의 크기가 크게 나타났다. 이는 해양지역에서 축적모드 (accumulation mode) 입자들이 많이 존재함으로서 구름 응결핵으로서 작용하였을 가능성을 보여준다. 타 지점에 비해 위도가 낮은 R4지역인 남해에서는 구름 얼음 반지름이 낮게 나타났다. 계절별로 살펴보면, 봄철에 4지역 모두에서 에어로솔 광학두께, 구름 얼음 반지름과 에어로솔 지수가 높은 값으로 나타났다. 반면에 구름 물 반지름과 미세입자비율은 여름철에 높았으며, 가을에는 에어로솔 광학두께와 에어로솔 지수가 낮은 값을 보여 다른 계절에 비해 상대적으로 대기 중 에어로솔의 양이 적게 나타났다. 겨울에는 한반도 내륙에서 구름 얼음 입자의 크기가 크고 상대적으로 위도가 낮은 남해에서 작게 나타났다. 계절별 에어로솔 간접지수의 변화를 알아본 결과, 얼음 입자에서는 Twomey effect와 Anti-Twomey effect가 비슷한 비율로 나타났으며, 특히 봄철 황해에서는 에어로솔 입자의 증가로 Twomey effect가 0.09의 값으로 나타났다. 여름철 한반도 내륙에서는 강우량의 증가로 -0.04의 값을 가진 Anti-twomey effect가 나타났다. 물 입자에서는 Anti-Twomey effect가 대부분을 차지하였는데, 이는 해양에서의 에어로솔의 증가가 응결핵 역할을 하여 물 입자 형성에 도움을 준 것으로 생각된다. 특히 여름철 강수가 집중되는 장마기간을 대상으로 구름층별 에어로솔의 변화를 알아본 결과, 전체적으로 음의 에어로솔 간접지수가 산출되어 Anti-Twomey effect가 지배적으로 나타났다. 이는 장마철 한반도 주위의 습한 대기상태로 인해 구름 입자의 크기가 커지면서 강수 형성에 영향을 준 것으로 생각된다. 황해지역의 상층운에서는 얼음입자가 Twomey effect를 보였으나, 그 외 지점에서는 모두 Anti-Twomey effect를 보였다. 중층운에서는 상층운보다는 큰 음의 에어로솔 간접지수를 나타내었으나, 하층운보다는 작은 음의 값을 나타내었다. 하층운에서 다른 구름 층에 비해 Anti-Twomey effect가 특히 크게 나타났는데, 이는 에어로솔이 하층운에서 구름과 강수 형성에 보다 직접적인 역할을 한 것으로 사료된다.