Simulation results of Asian Dust Aerosol Model (ADAM) for the period of April 7-9, 2006 were analyzed, comparing with observed PM10 data. ADAM simulated around ten times lower than on-site PM10 concentration in the source regions: Zhurihe, Tongliao, Yushe, Dalian and Huimin. As the result of this low concentration, transported amounts of Asian Dust were under-estimated as well. In order to quantify a forecasting accuracy, Bias and RMSE were calculated. Even though remarkably negative Biases and high RMSEs were observed, ADAM simulation had followed well up the time of dust outbreak and a transported path. However, the emission process to generate dust from source regions requires a great enhancement. The PM10 concentration at the surface reached up to $2,300{\mu}gm^{-3}$ at Baeknyoungdo and Seoul (Mt. Gwanak), up to $1,750{\mu}gm^{-3}$ at KGAWO about 18:00 LST in April 8, respectively; however, ADAM did not simulate the same result on its second peak. It is considered that traveling Asian dust might have been lagged over the Korean peninsula by the blocking of surface high pressure. Moreover, the current RDAPS's 30 km grid resolution (which ADAM adopts as the meteorological input data) might not adequately represent small-scale atmospheric motions below planetary boundary layer.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.31
no.2
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pp.131-142
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2015
This study investigated physicochemical and optical characteristics for three episodes of Asian dust, stagnant haze and long-range transport haze and for one clean day. $PM_{10}$ mass concentration during Asian dust and two haze days was increased by 2~9 times compared to that of clean episode. During Asian dust episode, coarse particle concentration was increased and the mass concentration of calcium in a coarse mode ($1.8{\sim}10{\mu}m$) was $5.4{\mu}g/m^3$ which was 7 times higher than that of clean episode. The calcium was presented as a form of $CaCO_3$ in a coarse mode. During the two haze episodes, fine particle (< $1.8{\mu}m$) concentration was increased and secondary inorganic pollutants such as sulfate, ammonium and nitrate composed of 90% of the total ions. $(NH_4)_2SO_4$ and $NH_4NO_3$ were dominant in a fine mode for stagnant haze episode. But they were the most dominant form in both fine mode and coarse mode for long-range transport haze episode. According to the optical properties for each episode (Asian dust, stagnant haze and long-range transport haze) were classified as dust, black carbon and mixture, respectively.
This study investigated the prediction skill of the Asian dust seasonal forecasting model (GloSea5-ADAM) on the Asian dust and meteorological variables related to the dust generation for the period of 1991~2016. Additionally, we evaluated the prediction skill of those variables depending on the combination of the initial dates in the sub-seasonal scale for the dust source region affecting South Korea. The Asian dust and meteorological variables (10 m wind speed, 1.5 m relative humidity, and 1.5 m air temperature) from GloSea5-ADAM were compared to that from Synoptic observation and European Centre for medium range weather forecasts reanalysis v5, respectively, based on Mean Bias Error (MBE), Root Mean Square Error (RMSE), and Anomaly Correlation Coefficient (ACC) as evaluation criteria. In general, the Asian dust and meteorological variables in the source region showed high ACC in the prediction scale within one month. For all variables, the use of the initial dates closest to the prediction month led to the best performances based on MBE, RMSE, and ACC, and the performances could be improved by adjusting the number of ensembles considering the combination of the initial date. ACC was as high as 0.4 in Spring when using the closest two initial dates. In particular, the GloSea5-ADAM shows the best performance of Asian dust generation with an ACC of 0.60 in the occurrence frequency of Asian dust in March when using the closest initial dates for initial conditions.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.28
no.1
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pp.86-93
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2012
We present a retrieval method to obtain dust backscatter coefficient from the mixed Asian dust and pollutant layer. In the present study, vertically resolved quartz (silicon dioxide, silica) concentration was calculated using Raman scattering signals from quartz at 546 nm. Dust concentration was obtained based on typical mass percentage of quartz in Asian dust. The highest value of dust concentration at 3.7 km in March 21, 2010 was 22.3 and 10.9 ${\mu}gm^{-3}$ according to the quartz percentage in Asian dust as 65 and 30% based on literature survey, respectively. OPAC (Optical Properties of Aerosol and Clouds) simulations were conducted to calculate dust backscatter coefficient. The retrieved dust concentration was used as an input parameter for the OPAC calculations. Utilization of quartz Raman channel in Lidar measurements is considered useful for distinguishing optical properties of dust and nondust aerosol in the mixing state of Asian dust.
The Asian dust (Hwangsa) forecasting model, Asian Dust Aerosol Model (ADAM) has been modified by using satelliate monitoring of surface vegetation, which enables to simulate dusts occuring not only in springtime but also for all-year-round period. Coupled with the Unified Model (UM), the operational weather forecasting model at KMA, UM-ADAM2 was implemented for operational dust forecasting since 2010, with an aid of development of Meteorology-Chemistry Interface Processor (MCIP) for usage UM. The performance analysis of the ADAM2 forecast was conducted with $PM_{10}$ concentrations observed at monitoring sites in the source regions in China and the downstream regions of Korea from March to December in 2010. It was found that the UM-ADAM2 model was able to simulate quite well Hwangsa events observed in spring and wintertime over Korea. In the downstream region of Korea, the starting and ending times of dust events were well-simulated, although the surface $PM_{10}$ concentration was slightly underestimated for some dust events. The general negative bias less than $35{\mu}g\;m^{3}$ in $PM_{10}$ is found and it is likely to be due to other fine aerosol species which is not considered in ADAM2. It is found that the correlation between observed and forecasted $PM_{10}$ concentration increases as forecasting time approaches, showing stably high correlation about 0.7 within 36 hr in forecasting time. This suggests the possibility that there is potential for the UM-ADAM2 model to be used as an operational Asian dust forecast model.
With the negative influences and damage from Asian dust increasing, it's getting important to investigate the climate and soil condition of the source region of Asian dust. There is a high possibility that the desertification and the drastic decrease of plants in China and Mongolia make worse the situation (bad effects of Asian Dust). To detect the movement of Asian dust caused by air circulation, we need to watch the state of the source region to get useful information for the prevention of the dust pollution, and to predict what part of China will become the source region. Therefore, using TOMS aerosol index data, NCEP reanalysis data that is Remote Sensing data from 1981 to 2000 (except 1993~1996, 4 years), for 16 years, examined the relation between the dust occurrence and weather elements. Dust occurrence appeared much in spring season from March to May in study areas. It had a dry climate during that season as follows : relative humidity about 20~40%, temperature about -5~5$^{\circ}C$, precipitation about 33-180 mm, wind speed about 4-10 ms-1. Dust occurrence and weather element annual change in study areas decreased gradually till 1990, but in Gobi desert the incidence of dust occurrence increased since 1997. As a result, found out that the more the precipitation, the less dust occurrence, because the precipitation and surface wind speed had a direct influence on the soil of the source region of dust.
The purpose of this study is to investigate the relationship of fine dust PM10 and heavy metals in PM10 in Asian dust flowing into Gwangju from 2013 to 2018. The migration pathways of Asian dust was analyzed by backward trajectory analysis using HYSPLIT (Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory) model, and the change of heavy metal concentration and heavy metal content per 1 ㎍/㎥ of fine dust PM10 in Gwangju area were analyzed. Also, the characteristics of the heavy metals were analyzed using the correlation between the heavy metals in PM10. As a result of analyzing Asian dust entering the Gwangju region for 6 years, the average concentration of PM10 measured in Asian dust was 148 ㎍/㎥, which was about 4.5 times higher than in non-Asian dust, 33 ㎍/㎥. A total of 13 Asian dust flowed into the Gwangju during 6 years, and high concentration of PM10 and heavy metals in that were analyzed in the C path flowing through the Gobi/Loess Plateau-Korean Peninsula. As a result of the correlation analysis, in case of Asian dust, there was a high correlation between soil components in heavy metals, so Asian dust seems to have a large external inflow. On the other hand, in case of non-Asian dust, the correlation between find dust PM10 and artificial heavy metal components was high, indicating that the influence of industrial activities in Gwangju area was high.
From April 29 to 30, 2011, under the influence of Asian dust originated from Mongolia, a high concentration of Asian dust was observed nationwide for 4 days in Korea. This study investigated the causes and characteristics of and weather conditions associated with Asian dust at high concentrations at its source in Mongolia. For analysis, Asian dust weather data, Asian dust monitoring tower data, satellite data, backward trajectory data, observation data (PM10 and OPC data), and ECMWF reanalysis data were used. In the synoptic analysis, it was observed that the intervals of isobars were densely distributed in the central region of Mongolia and the pressure gradient force was strong. It could be inferenced that Asian dust occurred due to strong winds. The temperature was relatively high, above 10℃, just before the occurrence of Asian dust, and it decreased sharply at the onset of the dust. The relative humidity had a low value of less than approximately 40%. After the occurrence of Asian dust, it increased sharply to over 50% and then showed a tendency to decrease. In the aerosol index shown by the COMS satellite, a high concentration value of over 25 was detected in Inner Mongolia, and it was consistent with the observations made with naked eyes. In the 72-hour backward trajectory, the northwest airflow streamed into Korea, and on May 2, Heuksando showed the highest PM10 concentration of 1,025 ㎍ m-3(times the average). Especially, in kinematic vertical analysis, it was observed that low pressure on the ground was strengthened by cyclonic relative vorticity developed in the upper layer. Also, the vertical velocity development is considered to have played a major role in the occurrence of high concentration Asian dust.
Asian dust(or yellow sand) occurs mainly in spring and occasionally in winter in east Asia, when the weather conditions are under an upper trough/cut-off low and surface high/low pressure system during blocking episode days associated with the stationary patterns of the upper level jet stream. The transport mechanism for Asian dust during the blocking episode days in spring 2001 was analyzed using the TOMS aerosol index and meteorological mesoscale model 5(MM5). Based on the E vector, an extension of an Eliassen-Palm flux, the blocking episode days were found to be associated with the development of an upper cut-off low and surface cyclones. Concurrently, the occurrence of dust storms was also determined by strong cold advection at the rear of a jet streak, which exhibited a maximum wind speed within the upper jet stream. As such, the transport mechanism for Asian dust from China was due to advection of the isentropic potential vorticity(IPV) and isentropic surfaces associated with tropopause folding. The transport heights for Asian dust during the blocking episode days were found to be associated with the distribution of the isentropes below the IPV At the same time, lee waves propagated by topography affected the downward motion and blocking of Asian dust in China. The Asian dust transported from the dust source regions was deposited by fallout and rain-out with a reinforcing frontogenesis within a surface cyclone, as determined from satellite images using TOMS and GMS5. Accordingly, these results emphasize the importance of forecasting jet streaks, the IPV, and isentropes with geopotential heights in east Asia.
Journal of Korean Society for Atmospheric Environment
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v.29
no.2
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pp.199-210
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2013
Detailed 3 dimensional structure of Asian dust plume has been analyzed from the retrieved aerosol data from two different satellites which are the Korea's $1^{st}$ geostationary satellite, namely the Communication, Ocean, Meteorological Satellite (COMS) spacecraft launched in 2010, and the NASA's Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). COMS spacecraft provides the first time resolved aerial aerosol maps by the systematically well-calibrated multispectral measurements from the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) instrument. GOCI data are used here to evaluate intensity, spatial distribution, and long-range transport of Asian dust plume during 1~2 May 2011. We found that the strong Asian dust plume showing AOT of 2~5 was lofted to the altitude around 2~4 km above the Earth's surface and transported over Yellow Sea with a speed of about 25 km/hr. The CALIPSO extinction coefficient and particulate depolarization ratio (PDR) profiles confirmed that nonspherical dust particles were enriched in the dust plume. This study is a first example of quantitative integration of GOCI and CALIOP measurements for clarifying the overall structure of an Asian dust event.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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