• 대기
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• 제19권3호
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• pp.243-253
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• 2009

In other to interpret the long-term variations of sunshine duration, cloud lifetime, and precipitation intensity observed in and around Seoul and Busan for the period from 1986 to 2005, aerosol indirect effect was employed and applied. For the identification of long-term trend of aerosol concentration, observed visibility and AOT of AERONET sunphotometer data were also used over the same regions. The result showed that the time series of visibility was decreased and those of AOT increased, especially trends were remarkable in 2000s. In both regions, occurrence frequencies of observed cloudiness (cloud amount ${\leq}6/10$) and strong precipitation (rain rate > $0.5mmhour^{-1}$) have been steadily increased while those of cloudiness (cloud amount > 7/10) and weak precipitation (rain rate ${\leq}0.2mmhour^{-1}$) decreased. These results are corresponding to the trend of both visibility and AERONET data, implying the aerosol indirect effect that makes size of cloud droplet reduce, cloud life-time longer and precipitation efficiency decreased. Our findings demonstrate that, although these phenomena are not highly significant, weather and climate system over Korean urban area have been changed toward longer lifetime of small cloudiness and increasing precipitation intensity as a result of increased aerosol indirect effect.

• 한국대기환경학회지
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• 제22권2호
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• pp.235-247
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• 2006

Aerosol indirect radiative forcing of climate change is considered the most uncertain forcing of climate change over the industrial period, despite numerous studies demonstrating such modification of cloud properties and several studies quantifying resulting changes in shortwave radiative fluxes. Detection of this effect is made difficult by the large inherent variability in cloud liquid water path (LWP): the dominant controlling influence of LWP on optical depth and albedo masks any aerosol influences. Here we have used ground-based remote sensing of cloud optical depth (${\tau}_c$) by narrowband radiometry and LWP by microwave radiometry to determine the dependence of optical depth on LWP, thereby permitting examination of aerosol influence. The method is limited to complete overcast conditions with liquid-phase single layer clouds, as determined mainly by millimeter wave cloud radar. The results demonstrate substantial (factor of 2) day-to-day variation in cloud drop effective radius at the ARM Southern Great Plains site that is weakly associated with variation in aerosol loading as characterized by light-scattering coefficient at the surface. The substantial scatter suggests the importance of meteorological influences on cloud drop size as well, which should be analyzed in the further intensive studies. Meanwhile, it is notable that the decrease in cloud drop effective radius results in marked increase in cloud albedo.

• 한국환경과학회지
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• 제29권11호
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• pp.1065-1078
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• 2020

The statistical characteristics of aerosol-cloud interactions over East Asia were investigated using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer satellite data. The long-term relationship between various aerosol and cloud parameters was estimated using correlation analysis, principle component analysis, and Aerosol Indirect Effect (AIE) estimation. In correlation analysis, Aerosol Optical Depth (AOD) was positively Correlated with Cloud Condensation Nuclei (CCN) and Cloud Fraction (CF), but negatively correlated with Cloud Top Temperature (CTT) and Cloud Top Pressure (CTP). Fine Mode Fraction (FMF) and CCN were positively correlated over the ocean because of sea spray. In principle component analysis, AOD and FMF were influenced by water vapor. In particular, AOD was positively influenced by CF, and negatively by CTT and CTP over the ocean. In AIE estimation, the AIE value in each cloud layer and type was mostly negative (Twomey effect) but sometimes positive (anti-Twomey effect). This is related to regional, environmental, seasonal, and meteorological effects. Rigorous and extensive studies on aerosol-cloud interactions over East Asia should be conducted via micro- and macro-scale investigations, to determine chemical characteristics using various meteorological instruments.

• 한국환경과학회지
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• 제17권6호
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• pp.623-631
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• 2008

Many recent studies have concentrated upon the radiative effects of atmospheric aerosols. Though their scattering and absorption of radiation, aerosols can also induce some other important environment effects. In this study, new radiation code and aerosol data within Atmosphere General Circulation Model (AGCM) is used to assess the aerosol radiative forcing and to analyze relative climate effects. The new Kangnung National University AGCM Stratospheric-15 (KNU AGCM ST15) was integrated by using two sets of radiative effect of aerosols: CTRL as not a radiative effect of aerosols and AERO as a radiative effect of aerosols. Two cases show the difference of net shortwave radiation budget at top-of-atmosphere (TOA) is found to be about $-3.4Wm^{-2}$, at the surface (SFC) is about $-5.6Wm^{-2}$. Consequently the mean atmospheric absorption due to aerosol layer in global is about $2.2Wm^{-2}$. This result confirms the existence of a negative forcing due to the direct effect of aerosols at the surface and TOA in global annual mean. In addition, it is found that cooling over at the surface air temperature due to radiative effect of aerosols is about $0.17^{\circ}C$. It is estimated that radiative forcing of the net upward longwave radiation taken as the indirect effect of aerosol is much smaller than that of the direct effect as there is about $0.2Wm^{-2}$ of positive forcing both at TOA and at SFC. From this study, It made an accurate estimation of considering effect of aerosols that is negative effect. This may slow the rate of projected global warming during the $21^{st}$ century.

• 대기
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• 제22권4호
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• pp.437-447
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• 2012

There is still large uncertainty in estimating aerosol indirect effect despite ever-escalating efforts and virtually exponential increase in published studies concerning aerosol-cloud-precipitation interactions (CAPI). Probably most uncertainty comes from a wide range of observational scales and different platforms inappropriately used, and inherent complex chains of CAPI. Therefore, well-designed field campaigns and data analysis are required to address how to attribute aerosol signals along with clouds and precipitation to the microphysical effects of aerosols. Basically, aerosol influences cloud properties at the microphysical scales, "process scale", but observations are generally made of bulk properties over a various range of temporal and spatial resolutions, "analysis scale" (McComiskey & Feingold, 2012). In the most studies, measures made within the wide range of scales are erroneously treated as equivalent, probably resulting in a large uncertainty in associated with CAPI. Therefore, issues associated with the disparities of the observational resolution particular to CAPI are briefly discussed. In addition, the dependence of CAPI on the cloud environment such as stability and adiabaticity, and observation characteristics with varying situations of CAPI are also addressed together with observation framework optimally designed for the Korean situation. Properly designed and observation-based CAPI studies will likely continue to accumulate new evidences of CAPI, to further help understand its fundamental mechanism, and finally to develop improved parameterization for cloud-resolving models and large scale models.

• 한국입자에어로졸학회지
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• 제5권2호
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• pp.45-52
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• 2009

Black carbon, which is a by-product of combustion of fossil fuel and biomass burning, is the component that imposes the largest uncertainty on quantifying aerosol climate effect. The direct, indirect and semi-direct climate effects of black carbon depend on its state of the mixing with other water-soluble aerosol components. The process that transforms hydrophobic externally mixed black carbon particles into hygroscopic internally mixed ones is called "aging". In most climate models, simple parameterizations for the aging time scale are used instead of solving detailed dynamics equations on the aging process due to the computation cost. In this study, a new parameterization for the black carbon aging time scale due to condensation and coagulation is presented as a function of the concentration of hygroscopic atmospheric components and the black carbon particle size. It is shown that the black carbon aging time scale due to condensation of sulfuric acid vapors varies to a large extent depending on the sulfuric acid concentration and the black carbon particle size. This result indicates that the constant aging time scale values suggested in the literature cannot be directly applied to a global scale modeling. The aging time scale due to coagulation with internally mixed aerosol particles shows an even stronger dependency on particle size, which implies that the use of a particle-size-independent aging time scale may lead to a large error when the aging is dominated by coagulation.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권3호
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• pp.301-311
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• 2017

에어로솔의 광학특성과 연직고도는 태양 복사의 반사와 흡수과정을 통하여 지구복사수지에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 복사전달모델과 위성관측자료를 이용하여 동북아시아 지역에서 구름의 존재 시 에어로솔 층에 의한 복사특성을 분석하였다. 복사전달 모의 결과는 구름이 하부에 존재하는 경우에 에어로솔 층의 고도가 높아짐에 따라 대기 온난화 효과가 증가하였다. 이러한 관계는 에어로솔의 광 흡수성이 커질수록, 지표 반사도가 증가할수록 비례하는 경향을 나타내었다. 그리고 연구대상지역 ($20-50^{\circ}N$, $110-140^{\circ}E$)에서 주요 에어로솔 이벤트 사례에 대하여, UV Absorbing Aerosol Index (AAI) derived from Total Ozone Mapping Spectrometer (TOMS), cloud parameters derived from the Moderate Resolution Imaging Spectro-radiometer (MODIS), with Upward Shortwave Flux (USF) Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES) 위성관측자료를 이용하여 광 흡수성 에어로솔에 의한 영향을 정량적으로 분석하였다. 각 사례에 대한 평균적인 복사효과는 약 6 - 26 %에 해당하는 상향 단파 복사량의 감쇄효과가 나타났다. 이러한 결과는 에어로솔에 의한 직접효과와 간접효과를 정량화 하기 위한 중요성을 설명해 준다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권6호
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• pp.578-593
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• 2023

2017년 7월 15일 서울과 수도권에 집중호우를 발생시킨 깊은 대류운과 강수 발달에 대한 종관 기상 메커니즘을 규명하고 중국 동부지역으로부터의 PM_2.5 에어로졸의 간접효과를 WRF-Chem 실험을 통해 분석하였다. WRF-Chem 모델에 에어로졸과 복사의 피드백, 구름 화학 과정, 습식 세정을 모두 포함한 ARI (Aerosol Radiation Interaction) 실험과 에어로졸과 복사의 피드백을 제외하고 구름 화학 과정, 습식 세정만을 포함한 ACR (Aerosol Cloud Radiation interaction) 실험 결과의 차이로부터 PM_2.5 에어로졸 간접효과를 산출하였다. 2017년 7월 15일 새벽에 황해와 한반도에서는 동아시아 대륙에서 저기압-북서 태평양의 고기압 분포로 인해 중국 남동 지역과 동중국해로부터 덥고 습한 기류가 수렴하고 있었다. 이러한 황해의 종관 기상에 의해 발달하는 대류운은 높이 12 km 이상이며 고체 수상체를 형성하고 있었는데, 이는 주로 대륙 위에서 발달하는 한랭운(많은 빙정을 형성하며 운정고도가 8 km 이상)의 특성을 나타내고 있었다. 특히, WRF-Chem 모델 실험을 통해 중국 동부지역으로부터 확산하는 PM_2.5 에어로졸이 구름물 형성에 5.7%, 고체 수상체 형성에 10.4%, 그리고 액체 수상체 형성에 10.8%로 대류운이 한랭운으로 발달하는 데 기여하고 있었다. 본 연구는 황해 위에서 깊은 대류운이 발달하는 과정에 대한 기상적 메커니즘과 더불어 중국 동부지역으로부터 에어로졸에 의한 간접효과의 영향을 제시하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제5권2호
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• pp.1-15
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• 2002

대기중의 에어러솔은 지구복사수지에 영향을 미치는 요소이며 직 간접적인 복사강제효과로 인하여 기후변화인자로 간주되고 있다. 대기 에어러솔은 대기중 체류시간의 시 공간적 불확실성 때문에 GCM 등의 변수로 사용하기 어려운 점을 가지고 있다. 따라서 대기 에어러솔의 기후 및 대기복사에 대한 영향을 규명하기 위하여 대기 에어러솔의 물리 광학적 성질을 밝히는 것이 필요하다. 본 연구에서는 가시영역에서의 대기효과를 분석하기 위하여 대기복사전달 모델인 MODTRAN 3 (Moderate Resolution Transmittance)의 모사결과와 GMS-5 위성의 가시영역 채널을 이용하여 황사 에어로졸의 모니터링을 시도하였다. 본 연구에서는 황사사례를 중심으로 대기 에어러솔에 의한 대기효과를 정량화하기 위한 GMS-5 위성자료와 이를 시뮬레이션 하기 위한 MODTRAN 3 대기복사전달모델을 사용하였다. MODTRAN 3 시뮬레이션 결과로 위성의 채널 알베도와 에어러솔 광학 두께와의 관계를 계산하여 위성자료에서 에어러솔 광학두께에 관한 정보를 추출하였다. 후진궤적분석을 통하여 황사를 포함한 공기덩어리가 고비사막으로부터 중국을 거쳐 한반도에 도달하는 것과 이때 에어러솔 광학두께가 증가하는 현상을 지상관측자료에서 확인할 수 있었다. 또한 위성영상에서 보이는 황사영역은 황사의 이동 현상을 시간대별로 잘 나타나고 있고, 지상관측결과의 비교분석은 10% 내의 오차율을 가지는 범위 안에서 만족할 만한 결과를 보여주었다. 더욱이 같은 황사현상이 발생한 시간대에 한국, 중국과 일본에서 측정된 라이다 관측결과와 모델결과 자료는 황사 에어로졸의 특성을 잘 나타내고 있으므로 향후 대기에어로졸의 모니터링에 대한 중요한 역할을 할 수 있을 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제26권2호
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• pp.65-73
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• 2010

구름과 강수특성을 분석하기 위해 대관령에 구름물리관측시스템(Cloud physics Observation System, 이하 CPOS)을 2003년부터 운영해 오고 있다. 주요 관측 기기는 다음과 같다: FSSP (Forward Scattering Spectrometer Probe), OPC (Optical Particle Counter), VS (Visibility Sensor), PARSIVEL disdrometer, MWR (Microwave Radiometer), MRR (Micro Rain Radar). 앞의 4개 장비는 지상구름 (안개)과 강수 특성을, 뒤의 2개 장비는 연직구름의 특성을 실시간으로 관측하고 있다. CPOS 산출물을 검증하기 위해 FSSP는 흡습성 물질 시딩 실험 중 OPC와, MWR의 가강수량은 라디오존데와, PARSIVEL과 MRR은 우량계와 비교 연구가 수행되었다. 그 결과를 보면 대부분이 0.7이상의 좋은 상관도를 보인다. 이와 같이 신뢰도를 확보한 CPOS 관측 자료는 구름과 에어로솔의 간접효과나 기상조절 실험에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것이다. FSSP의 입자 크기 분포를 시정값으로 환산해 보았으며 FSSP 환산 시정값은 visibility sensors (SVS)와 PWD22 (Present Weather Detect 22)의 시정계 값에 비해 1.7~1.9배 과도한 경향을 보였다. 이는 FSSP에 의해 관측되는 입자 크기($2{\sim}47\;{\mu}m$)의 한계 때문으로 사료된다. 향후 다른 입자크기분포를 측정할 수 있는 장비를 도입하여 추가 분석을 추진할 계획이다.