광양지역에 자주 발생하는 해풍에 의한 대기오염물질의 농도분포 특성을 알아보기 위해, 2003년부터 2005년까지 3년간의 기상자료와 대기질 관측자료를 분석하였다. 해풍이 발생한 날은 총 231일 이었으며, 해풍이 발생한 날의 $SO_2$와 $O_3$의 농도는 비해풍일 경우보다 높게 나타나고 있어 광양지역의 대기질의 분포에 해풍의 영향이 중요한 인자임을 알 수 있다.
본 연구는 강릉 연안지역의 해풍 선정기준과 단 시간 해풍의 기후학적 특성에 관한 것이다. 강릉 연안지역에서의 해풍 선정기준은 다음과 같다. 즉, 육풍에서 해풍으로, 그리고 그 반대로의 분명한 풍향 변화가 있는 가운데 북동 기류와 같이 지형적 원인에 의한 풍향 변화는 해풍 선정에서 제외시켰다. 그리고 해풍이 1시간 또는 2시간만 지속된 경우도 포함시켰다. 이렇게 선정된 해풍 가운데 강릉 연안 지역에서의 가장 큰 특징인 단 시간 해풍에 대한 기후학적 특성을 10년동안(1988년${\sim}$1997년)의 자료를 통해 분석하였고 계절별 발생빈도, 발생시간, 풍향, 풍속, 기온으로 구성되었다. 마지막으로 본 연구는 강릉 연안지역 뿐만 아니라 동해안 지역 해풍의 기후학적 특성활용에 대해 간략히 논하였다.
연안도시의 경우 해양 배경농도의 영향과 내륙과 비교해 강한 풍속조건이 형성됨으로 오존농도의 일변화 폭이 적으며 야간에 농도상승 현상이 빈번히 나타난다. 또한 일반적으로 여름철 주로 발생하는 해풍에 의해 고농도를 경험하게 되는데, 이는 해풍역전으로 인한 연직혼합의 억제와 (Lu and Turco, 1994) 해풍전선의 이동 (McElroy and Smith, 1991), 해풍의 내륙침투 시 생기는 Fumigation 효과(Entwistle, et al., 1997; Zhang et al., 1998) 등으로 설명되어 진다. 아울러 해륙풍순환으로 생기는 오전의 대기정체현상은 오후의 오존의 광화학 생성과 축적에 기여하게 되며 (Liu et al., 1994), 해풍 발달 시에는 오존 및 전구물질이 내륙 수송되어 풍하측 지역에 고농도가 나타나게 된다(Zhang et al., 1998). (중략)
최근 10년간(1977년~1986년) 제주시와 서귀포시의 지상기상자료를 분석하여 제주도지방의 해륙풍의 기후학적 특성을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 해륙풍의 발생빈도는 월별로는 8월(약 15.5%)이 가장 높고 그 다음이 9월, 10월, 5월, 11월의 순이다. 춘계보다는 추계가 더 발생빈도가 높으며 동계 매월 평균(약 5%)가 가장 낮다. 2. 해풍은 제주도의 북부해안이 남부해안보다 연평균 약 30분 정도 더 일찍 발생하고 약 1시간정도 늦게 소멸한다. 반대로 육풍은 남부해안이 북부보다 연평균 1시간 정도 일찍 발생하나 연평균 소멸시각은 남북해안이 비슷하다. 제주도지방의 해풍의 발생시각은 연평균 9~10시로 남해안 지방(13~14시)보다 약 4시간 이르며, 소멸시각은 연평균 17~19시로 역시 남해안지방(19~21시)보다 약 2시간 정도 이르다. 3. 해풍의 연평균 지속시간은 북부해안이 남부해안보다 약 1시간 정도 길고, 육풍의 그것은 반대로 약 1시간 정도 짧게 나타난다. 계절별로는 해풍의 경우 하계가 동계보다 길고 육풍의 경우는 또 그 반대이다. 해풍에서 육풍으로의 전이시간은 하계가 길고 동계가 짧은 경향을 보이며, 육풍에서 해풍으로의 전이시간은 계절적인 특징이 나타나지 않는다. 4. 해풍의 최대풍속의 출현시각은 연 평균적으로 북부해안(14.0시)보다 남부(13.4)가 다소 일찍 나타나나, 육풍은 비슷한 양상(약 2.5시)을 보여주며, 해풍이나 육풍 모두 월평균 출현시각의 계절적 특징은 뚜렷하지 않다. 그리고 해풍과 육풍의 월평균 최대풍속은 각각 남북해안 모두 비슷하고 연평균으로는 해풍(약 4.1m/s)이 육풍(약 3.3m/s)보다 다소 강하다.
본 연구에서는 2016-2017년 봄철(3-5월) 동안 보성 지역에서의 해풍 발생 시 연직 기상 특성을 분석하기 위해, 해풍 발생에 대한 선정 기준을 마련하였다. 이를 위해 지상에서 측정된 강수량, 운량, 풍향과 지상과 해상 기온의 차이, 1km 고도에서의 윈드프로파일러 및 수치모델 자료를 이용한 풍속 값이 사용되었다. 선정 기준에 따라 보성지역에서의 해풍일을 분류하였고, 해풍 발생 시간 및 고도와 풍속의 크기 분석을 통해 해풍의 시공간적 특성을 파악하였다. 해풍의 발생일은 총 183일 중 23일(12%)로서, 보성지역의 경우 봄철 10일 중 최소 1.2일은 해풍이 나타났다. 해풍은 1200 LST부터 1800 LST로 낮 시간에 지상에서부터 700 m 고도까지 주로 발생하였다. 또한, 최대 풍속은 평균 4.9 m s-1로 1600 LST에 40 m 고도에서 나타나, 선행연구보다 비교적 낮은 값을 보였다. 이는 해안지형이 복잡하여 지형 효과에 따른 풍속 감소로 인한 것으로 보인다.
온산공업단지는 인근에 울산석유화학단지가 위치해 있고 동쪽에는 바다가 위치하고 있는 공업지역이다. 이러한 이유로 온산공업단지에서 배출되는 대기오염물질은 특히, 해풍과 같은 기상인자에 영향을 받기 쉽다. 본 연구에서는 기상자료를 분석하여 해풍과 박무발생 빈도를 평가하였으며, 온산공업단지 인근의 기상현상에 의해 영향을 받는 대기오염물질의 농도를 평가하기 위해 상층바람조건과 온위를 분석하였다. 분석결과, 박무와 해풍이 발생될 때, 미세먼지($PM_{10}$)는 각각 57.2%, 71.8%, 이산화황($SO_2$)은 46.6%, 57.7%로 고농도 현상이 나타났다. 이런 결과를 통해 박무와 해풍과 같은 기상현상이 대기오염물질의 고농도에 영향을 주는 것을 확인하였다. 온위와 상층바람조건을 활용한 상층기상을 분석한 결과, 해풍에 의한 울산석유 화학단지에서 배출된 대기오염물질의 이류가 온산공업단지 인근의 고농도 현상에 영향을 주는 것을 확인하였다. 특히, 안정한 대기조건에서 해풍이 발생했을 때, 온산공업단지의 평균농도에 비해 1.5배 이상 고농도 현상이 나타났다.
산천지방의 해풍은 사천부근의 지형, 특히 사천만과 소백산맥 등의 지형적인 영향으로 인하여 다음과 같은 특성을 가지고 있다. 1. 해륙풍의 발생빈도는 평균적 98.1일 (26.9%)로 김해지방의 56.8일 (15.5%) 및 부산지방의 65.8일 (19.0%)보다 높으며, 3월이 가장 많고 7월이 가장 작다. 2. 해풍의 평균 발생 시각은 13.3시로서 김해지방 (13.9시)보다 여름철을 제외하고는 빠르게 발생한다. 또, 평균 소면시각은 19.3시로서 김해지방 (20.3시)보다 빠르게 감소하며, 평균 지속시간은 5.9시간으로 김해지방(6.5시간)보다 겨울을 제외하고는 짧게 나타난다. 3. 해풍의 평균풍속은 5.8kts로서 김해지방 (6.8kts)과 부산지방(7.8kts)보다 약하며, 4월(7.7kts)이 가장 강하고 12월(4.8kts)이 가장 약하게 나타난다. 4. 해풍의 고도는 해풍발생과 함께 높아지고 해풍이 소멸되면서 점점 낮아진다. 때때로 21시 이후에도 1000 feet 이상의 고도까지 해풍이 존재한다
관측지점의 위치를 살펴보면 해안으로부터 수영은 약 5m정도이고 해운대는 약 1km정도 떨어져 있다. 하지만 해운대에서의 해풍시작시간이 수영보다 빨리 나타난다. 따라서 국지순환모형인 LCM을 이용하여 수영과 해운대에서 해풍시작시간에 대한 지형의 효과를 수치모의 하였다. 이러한 현상은 야간의 복사냉각에 의해 형성된 흐름에 의한 것으로 분석되었는데, 도심지를 둘러싸고 있는 고지대의 경사면을 따라서 수렴된 공기가 가장 저지대인 수영지역으로 흘러가기 때문에 나타난 것으로 이러한 현상은 일출 후에도 나타난다. AWS자료를 분석한 결과, 수영에서 해운대에 비해 약 3배정도 강한 강풍현상이 나타났는데, 이는 수영지역이 야간공기의 유출구이기 때문이다. 이를 통해 지형조건이 해풍의 시작에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있었다.
최근 인공위성 SAR를 이용한 기술은 해풍,파랑,해류 등과 같은 해양에서 발생되는 다양한 현상을 관측하고 연구하는데 펼수적인 기술로 대두되고 있다. CMOD4, CMOD-IFR2 모델은 해상풍의 크기를 구할 수 있으며,wave-SAR 변환 기법과 inter-look cross-spectra 기법은 파랑의 크기,방향과 같은 물리적 값을 추출할 수 있다. 또한 Doppler shift 기법을 적용하여 해류속도를 구할 수 있다. 본 연구에서는 위의 기법들을 종합적으로 적용하여 SOP (SAR Ocean Processor) 프로세서를 개발하였다. 이 프로세서를 한반도 연안 지역에 적용하여 RADARSAT-1 영상자료로부터 해풍,파랑,해류의 물리적 정보를 추출하였으며,이를 현장 관련 자료와 비교하여 신뢰할만한 결과를 얻을 수 있었다.
일반적으로 도시/국지규모의 기상조건은 오존의 광화학 생성과 고농도현상을 이해하는데 중요한 인자이다. 특히 연안 대도시의 경우, 대기오염물질의 축적과 수송에 큰 영향을 미치는 해륙풍 순환과정이 오존의 시ㆍ공간적 분포 특성을 결정짓는 중요한 역할을 한다. 해륙풍의 반전에 따른 오전의 약한 풍속은 오후 오존농도 상승에 기여하게 되며, 해풍유입은 오존 및 전구물질의 단거리 수송을 유발하여 풍하측 오존축적에 관여한다(Cheng, 2002; Liu et al, 2002). 아울러 해륙풍에 의한 오염물질의 재순환 과정 역시, 연안지역 오존오염 현상에 영향을 주게 된다. (중략)
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[게시일 2004년 10월 1일]
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