• 대기
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• 제32권3호
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• pp.223-233
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• 2022

Recent studies have shown that Madden-Julian Oscillation (MJO) is modulated by Quasi-Biennial Oscillation (QBO) during the boreal winter; MJO becomes more active and predictable during the easterly phase of QBO (EQBO) than the westerly phase (WQBO). Despite growing evidences, climate models fail to capture the QBO-MJO connection. One of the possible reasons is a weak static stability change in the upper troposphere and lower stratosphere (UTLS) by neglecting QBO-induced ozone change in the model. Here, we investigate the possible impact of the ozone-radiative feedback in the tropical UTLS on the QBO-MJO connection by integrating the Global Seasonal Forecasting System 5 (GloSea5) model. A set of experiments is conducted by prescribing either the climatological ozone or the observed ozone at a given year for the EQBO-MJO event in January 2006. The realistic ozone improves the temperature simulation in the UTLS. However, its impacts on the MJO are not evident. The MJO phase and amplitude do not change much when the ozone is prescribed with observation. While it may suggest that the ozone-radiative feedback plays a rather minor role in the QBO-MJO connection, it could also result from model biases in UTLS temperature and not-well organized MJO in the model.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제40권3호
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• pp.101-111
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• 2023

We conducted a statistical study of polar mesospheric summer echoes (PMSEs) in relation to magnetic local time (MLT), considering the geomagnetic conditions using the K-index (or K). Additionally, we performed a case study to examine the velocity profile, specifically for high velocities (≥ ~100 m/s) varying with high temporal resolution at high K-index values. This study utilized the PMSE data obtained from the mesosphere-stratosphere-troposphere radar located in Esrange, Sweden (63.7°N, 21°E). The change in K-index in terms of MLT was high (K ≥ 4) from 23 to 04 MLT, estimated for the time PMSE was present. During the near-midnight period (0-4 MLT), both PMSE occurrence and signal-to-noise ratio (SNR) displayed an asymmetric structure with upper curves for K ≥ 3 and lower curves for K < 3. Furthermore, the occurrence of high velocities peaked at 3-4 MLT for K ≥ 3. From case studies focusing on the 0-3 MLT period, we observed persistent eastward-biased high velocities (≥ 200 m/s) prevailing for ~18 min. These high velocities were accompanied with the systematic motion of profiles at 85-88 km, including large shear formation. Importantly, the rapid variations observed in velocity could not be attributed to neutral wind effects. The present findings suggest a strong substorm influence on PMSE, especially in the midnight and early dawn sectors. The large zonal drift observed in PMSE were potentially energized by local electromagnetic fields or the global convection field induced by the electron precipitation during substorms.

• 대기
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• 제33권5호
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• pp.493-503
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• 2023

This study investigates the downward influences of sudden stratospheric warming (SSW) in February 2018 using a subseasonal-to-seasonal forecast model, Global Seasonal forecasting system version 6 (GloSea6). To quantify the influences of SSW on the tropospheric prediction skills, free-evolving (FREE) forecasts are compared to stratospheric nudging (NUDGED) forecasts where zonal-mean flows in the stratosphere are relaxed to the observation. When the models are initialized on 8 February 2018, both FREE and NUDGED forecasts successfully predicted the SSW and its downward influences. However, FREE forecasts initialized on 25 January 2018 failed to predict the SSW and downward propagation of negative Northern Annular Mode (NAM). NUDGED forecasts with SSW nudging qualitatively well predicted the downward propagation of negative NAM. In quantity, NUDGED forecasts exhibit a higher mean squared skill score of 500 hPa geopotential height than FREE forecasts in late February and early March. The surface air temperature and precipitation are also better predicted. Cold and dry anomalies over the Eurasia are particularly well predicted in NUDGED compared to FREE forecasts. These results suggest that a successful prediction of SSW could improve the surface prediction skills on subseasonal-to-seasonal time scale.

• 한국지구과학회지
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• 제21권6호
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• pp.703-718
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• 2000

전지구(全地球)에 대한 오존전량과 반사율의 경년(經年) 변화를 조사하기 위하여 1979-92년 기간의 Nimbus-7/TOMS 자료의 월평균과 그 아노말리 값을 사용하였다. 여기서 대기 열적 변화에 따른 오존의 경년 변화를 분석하기 위하여 TOMS 자료 외에 위성관측 MSU채널4(하부성층권) 자기온도와 두 개의 대기대순환 모델(NCEP, GEOS) 재분석 온도를 이용하였다. 또한 대기의 열적 및 강수(구름) 변화에 따른 반사율의 경년 변화를 분석하기 위하여는 MSU 채널1(하부 대류권)밝기온도를 이용하였다. 오존전량의 시계열은 뚜렷한 계절 변화와 함께 전구적으로 감소 경향(-6.3${\pm}$0.6 DU/decade)을, 그리고 엘니뇨보다는 화산폭발이 있었던 기간에 더 뚜렷한 변동을 보였다. 오존전량과 위성관측 및 모델 재분석의 하부 성층권 온도는 1980-92년 기간의 경년 변화에 있어서 서로 양의 상관(0.2-0.7)을 보였다. 반사율은 같은 기간에 전구적으로 다소 증가 경향(0.20${\pm}$0.06 %/decade)을 보였으며 1982-83년, 1991-92년의 엘니뇨 특징을 잘 반영하였다. 열대 지역에서의 반사율의 연주기 변동은 양반구의 고위도에 비하여 작게 나타났으며, 이는 아열대 고압대 및 열대 용승 지역에서 대기 침강으로 인하여 구름이 소산되거나 하층운의 발달로 인하여 낮은 반사율과 함께 그 변동도 작기 때문인 것으로 추정되었다. 전구에 대한 반사율과 MSU 하부 대류권 온도는 경년 변화에 있어서 서로 음의 상관(-0.9)을 보였으나, 대류활동이 활발한 열대 해양에서는 낮은 양의 상관(0.2)을 보였다. 이러한 양의 상관은 해양에서 구름 및 강수의 증가에 따라 채널1 밝기온도를 증가하게 하는 마이크로파 방출율의 효과를 반영하였다. 오존과 하부 성층권 온도 사이에, 그리고 반사율과 하부 대류권 온도 사이에 존재하는 유의적인 상관은 오존 및 반사율의 위성관측 자료가 기후변동에서의 피이드백 작용을 이해하는데에 유용하게 사용될수 있음을 본 연구는 제시한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제32권6호
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• pp.629-637
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• 2016

본 연구에서는 2005년부터 2007년 사이에 중국 공업지대에서 Ozone Monitoring Instrument (OMI) 센서에서 관측한 이산화황 값의 증가에 따른 Total Ozone Mapping Spectrometer (OMI-TOMS)와 Differential Optical Absorption Spectrometer (OMI-DOAS) 오존전량 값의 차이를 위성자료를 이용하여 비교를 수행하였다. 중국 공업지대에서는 Planetary boundary layer (PBL)내의 이산화황을 나타내는 PBL $SO_2$ 자료가 사용되었다. 중국 공업지대에서 PBL내의 이산화황 농도 증가에 대하여 두 오존 값의 차이가 증가하는 경향성(R (Correlation coefficient) = 0.36)이 나타났다. 이산화황 이외에 두 오존 산출 알고리즘에 모두 영향을 미칠 수 있는 에어로솔 광학 두께(AOD; Aerosol Optical Depth)가 증가하는 경우 이산화황과 두 오존 값의 차이 사이의 회귀식의 기울기($1.83{\leq}slope{\leq}2.36$)가 비슷하게 유지되는 경향이 나타났다. 이는 다양한 AOD 조건에서도 이산화황이 두 오존 값의 차이를 증가시키는 관계가 나타나는 경향은 거의 비슷하게 유지되는 것으로 생각된다. 중국 공업지대에서 PBL내에 존재하는 이산화황과 화산 폭발에 의하여 고층(Middle troposphere (TRM), Upper troposphere and Stratosphere (STL))에서 존재하는 이산화황의 농도가 1 DU 증가하는 경우 두 오존 값의 차이는 각각 1.6 DU, 3.9 DU, 4.9 DU로 계산되었다. 고층(TRM, STL)의 이산화황과 저층(PBL)의 이산화황이 증가하는 경우 두 오존 값의 차이가 다르게 나타나는 것은 이산화황이 존재하는 고도에 따라서 두 오존 값의 차이에 미치는 영향이 다름을 의미한다. 이는 OMI-TOMS 오존을 산출하는데 사용되는 파장영역(317.5 nm)에서 행성경계층에서 이산화황에 의해 흡수되는 복사휘도의 감소된 민감도에 의한 것으로 생각된다.

• 한국환경과학회지
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• 제16권2호
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• pp.179-185
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• 2007

Nitrous oxide ($N_2O$) is an important trace gas in the atmosphere not only because of its large global warming potential (GWP) but also because of the role in the ozone depletion in the stratosphere. It has been known that soil is the largest natural source of $N_2O$ in global emission. However, anthropogenic sources contributing from industrial section is likely to increase with rising the energy consumption, and transportation as well. In this study, a total of 32 gasoline-powered passenger vehicles (ranging from small to large engine's displacement and also ranging from aged catalyst to new catalyst) were tested on the chassis dynamometer system in order to elucidate the characteristics of $N_2O$ emission from automobiles under different driving modes. Ten different driving modes developed by NIER were adapted for the test. The results show that the $N_2O$ emission decreases logarithmically with increase of vehicle speed over the all test vehicles ($N_2O$) emission = -0.062 Ln (vehicle speed) + $0.289,\;r^2=0.97$). It revealed that the larger engine's displacement, the more $N_2O$ emission were recorded. The correlation between $N_2O$ emission and catalyst aging was examined. It found that the vehicles with aged catalyst (odometer record more than 8,0000km) emit more $N_2O$ than those with new catalyst. Average $N_2O$ emission was $0.086{\pm}0.095\;N_2O-g/km$ (number of samples=210) for the all test vehicles over the test driving modes.

• 공업화학
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• 제19권1호
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• pp.17-26
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• 2008

기후변화협약에 이은 교토의정서가 발효되면서 온실가스 저감은 세계적인 당면 문제가 되어 있는 가운데 청정개발체제(CDM) 및 공동이행(JI) 등을 통한 배출권 확보가 국가적인 경쟁이 되고 있다. 이산화탄소($CO_2$) 및 메탄가스($CH_4$)와 더불어 대표적인 온실가스의 하나인 $N_2O$는 온난화효과가 $CO_2$에 비해 310배에 이르며 120년의 분해기간이 소요될 만큼 대기 중에서 매우 안정하여 성층권에서 오존층을 파괴하는 물질로 알려져 있다. 또한 $N_2O$는 분해하기가 쉽지 않아 고온 열분해 시키는 방법 외에 $400^{\circ}C$ 이상에서 촉매에 의해 선택적으로 분해시키는 방법이 알려져 있으나 대개 NOx가 같이 존재하여 $N_2O$ 분해를 방해하는 역할을 한다. 본 보문은 국내외의 $N_2O$ 발생원에 대한 내역과 더불어 각종 온실가스 저감사업에 의한 배출권 거래현황과 탄소시장의 성장 및 $N_2O$ 저감사업의 위치, $N_2O$ 촉매 분해에 관한 기술개발의 현황과 방향, 그리고 CDM 사업으로서의 전망 등을 분석 집약하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권9호
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• pp.1045-1050
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• 2014

아산화질소($N_2O$, Nitrous Oxide)는 이산화탄소($CO_2$, Carbon Oxide), 메탄($CH_4$, Metane)이어 세 번째로 지구온난화에 기여하는 물질로 알려져 있다. $N_2O$의 지구온난화 계수는 대기 중에서 안정하고, 성층권에서 광분해 된 후 이차적인 오염의 원인이 되기 때문에 $CO_2$의 310배에 이른다. $N_2O$의 생성에 대한 조사는 보일러와 같은 연속적인 연소를 갖는 동력원에 대하여 몇몇의 연구자들에 의한 보고가 있었다. 하지만, 디젤엔진에 있어서 연료의 성분이 $N_2O$ 배출에 미치는 영향에 대한 조사는 실시되어지지 않은 상태이다. 그러므로 본 연구에서는 디젤엔진에서 연료 중에 질소와 황 농도에 의해 변화되는 $N_2O$ 배출율에 대하여 조사하였다. 실험에 사용한 엔진은 12kW/2400rpm의 4행정 직접분사식 디젤엔진이고, 실험엔진의 운전조건은 75% 부하에서 이루어졌다. 연료 중의 질소와 황 농도는 Pyridine, Indole, Quinoline, Pyrrol, Propionitrile, Di-tert-butyl-disulfide의 6 종류 첨가제를 사용하여 증가시켰다. 결과에 의하면, 질소성분 0.3% 이하를 갖는 디젤연료는 첨가제의 종류와 농도와 관계없이 $N_2O$ 배출률에 영향을 미치지 않았다. 하지만, 연료 중 황 첨가제의 증가는 배기가스 중의 $N_2O$ 농도를 증가시켰다.

• 대기
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• 제26권3호
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• pp.387-400
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• 2016

In this study, the atmospheric $CO_2$ concentrations estimated by CT2013B, a recent version of CarbonTracker, are compared with $CO_2$ measurements from the Comprehensive Observation Network for Trace gases by Airliner (CONTRAIL) project during 2010-2011. CarbonTracker is an inversion system that estimates surface $CO_2$ fluxes using atmospheric $CO_2$ concentrations. Overall, the model results represented the atmospheric $CO_2$ concentrations well with a slight overestimation compared to observations. In the case of horizontal distribution, variations in the model and observation difference were large in northern Eurasia because most of the model and data mismatch were located in the stratosphere where the model could not represent $CO_2$ variations well enough due to low model resolution at high altitude and existing phase shift from the troposphere. In addition, the model and observation difference became larger in boreal summer. Despite relatively large differences at high latitudes and in boreal summer, overall, the modeled $CO_2$ concentrations fitted well to observations. Vertical profiles of modeled and observed $CO_2$ concentrations showed that the model overestimates the observations at all altitudes, showing nearly constant differences, which implies that the surface $CO_2$ concentration is transported well vertically in the transport model. At Narita, overall differences were small, although the correlation between modeled and observed $CO_2$ concentrations decreased at higher altitude, showing relatively large differences above 225 hPa. The vertical profiles at Moscow and Delhi located on land and at Hawaii on the ocean showed that the model is less accurate on land than on the ocean due to various effects (e.g., biospheric effect) on land compared to the homogeneous ocean surface.

• 청정기술
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• 제11권3호
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• pp.129-139
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• 2005

불소 화합물인 TFEA (2,2,2-trifluoroethanol)와 HFE (hydrofluoroether)는 분자 내에 염소를 함유하지 않으므로 오존층을 파괴하지 않으며, HFC, HCFC계 세정제에 비하여 지구온난화 영향력도 낮고, 탄화수소계 세정제보다 열적으로 안정하여 차세대 CFC 대체세정제로 주목받고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 CFC-113, 1,1,1-TCE, HCFC-141b 등의 오존파괴물질인 염소계 세정제와 차세대 대체세정제인 TFEA, HFE-7100, HFE-7200의 물성과 세정력을 비교 평가하고, 현재 대체세정제로사용하고 있는 IPA, methanol과의 물성, 세정력을 비교 평가하였다. 또한, TFEA를 기초로 하여 alcohols, HFEs와의 혼합 비수계세정제를 제조하고, 이들의 물리적 성질과 세정력을 측정하여 불소계 화합물의 대체세정제로서의 활용가능성을 평가하였다. 그 결과, TFEA와 HFEs는 현재 주요 기간산업에서 사용하는 다양한 오염물지릉 세정에서 염소계 세정제에 비하여 낮은 세정능력을 보여주었지만, 불소를 함유한 화합물이므로 불소함유 오일의 제거에는 우수한 세정력을 보였다. 또한 TFEA와 alcohols 또는 HFEs를 혼합하여 사용함으로써 플럭스와 절삭유에 대한 세정력을 100%까지 향상시킬 수 있어 불소계 화합물을 적절한 용제 또는 첨가제와 혼합하여 혼합세정제로 사용하면, 세정능력이 우수하고 환경친화적인 비수계세정제를 개발할 수 있을 것으로 기대되었다.