Characteristics of the Lidar Ratio Determined from Lidar and Sky Radiometer Measurements in Seoul

라이다와 스카이 라디오미터 관측 자료를 이용한 서울지역 라이다 비의 특성 분석

Aerosol lidar ratio (extinction-to-backscatter ratio) at 532 nm was determined using 4-year measurements of elastic-backscatter lidar and sky radiometer at Seoul National University of Seoul, Korea. The mean lidar ratio (with standard deviation) based on 4 years of measurements is found to be $61.7{\pm}16.5$ sr, and weak seasonal variations are noted with a maximum in JJA ($68.1{\pm}16.8$ sr) and a minimum in DJF ($57.2{\pm}17.9$ sr). The lidar ratios for clean, dust, and polluted conditions are estimated to be $45.0{\pm}9.5$ sr, $51.7{\pm}13.7$ sr, and $62.2{\pm}13.2$ sr, respectively. While the lidar ratio for the polluted condition is appears to be consistent with previous studies, clean and dust conditions tend to have larger ratios, compared to previous estimates. This discrepancy is thought to be mainly due to the anthropogenic aerosols existing throughout the year around Seoul, which may cause increased lidar ratios even for clean and dust conditions.

2006년 3월부터 4년간 서울대학교에서 관측한 라이다와 스카이 라디오미터 관측 자료로부터 에어러솔의 라이다 비를 산출하고 그 계절 변화 특성을 살펴 보았다. 서울지역의 라이다 비는 여름철에 $68.1{\pm}16.8$ sr로 가장 높고 점차 감소하여 겨울철에 $57.2{\pm}17.9$ sr로 가장 낮았으며 다시 증가하는 경향을 보였다. 그러나 전 기간 동안 산출된 라이다 비가 30 sr에서 최대 110 sr까지의 범위에서 분포하며 관측 전 기간의 표준편차가 16.46 sr인 것을 감안하면 계절변동은 두드러지지는 않았다. 이처럼 계절 변동이 약하게 나타나는 이유는 도심지역에 해당하는 서울의 지리적 특성에 기인한 것으로 연중 인위적인 오염물질이 지속적으로 배출되어 영향을 미치기 때문으로 판단된다. 라이다와 스카이 라디오미터 관측으로 얻은 옹스트롬 지수, 편광소멸도 및 에어러솔 광학두께와 산출된 라이다 비의 관계도 살펴 보았다. 옹스트롬 지수와 편광소멸도는 음의 상관관계가 뚜렷하게 나타나 에어러솔 입자의 크기가 클 경우 비구형을 띄며 크기가 작을수록 구형에 가까워 짐을 확인할 수 있었다. 또한, 라이다 비가 작게 나타나는 깨끗한 날을 제외하면 라이다 비는 옹스트롬 지수가 증가할수록 (편광소멸도가 감소할수록) 증가하는 경향을 가졌다. 이를 바탕으로 에어러솔 광학두께가 하위 10%에 해당하는 깨끗한 날과 옹스트롬 지수가 하위 10%에 해당하는 황사입자가 우세한 사례, 옹스트롬 지수가 상위 10%에 해당하는 오염물질이 우세한 사례로 나누어 라이다 비의 특성을 살펴보았다. 오염물질이 우세한 사례에서의 라이다 비는 $62.2{\pm}13.2$ sr로 기존의 오염물질에 의한 라이다 비와 잘 일치하는 모습을 보였다. 그러나 깨끗한 날과 황사가 우세한 사례의 경우는 각각 $45.0{\pm}9.5$ sr와 $51.7{\pm}13.7$ sr로 나타나 선행 연구 결과보다는 다소 높은 값을 보였다. 이는 앞에서 언급하였다시피 도심지역에 해당하는 서울은 항상 주변에서 발생하는 인위적인 오염물질의 영향을 받기 때문인 것으로 판단할 수 있다.