토지피복 지도와 식생 배출계수가 오존농도 모의에 미치는 영향 (Influence of Land Cover Map and Its Vegetation Emission Factor on Ozone Concentration Simulation)

서지정보

· 발행기관 : 한국농림기상학회
· 수록지 정보 : 한국농림기상학회지 / 25권 / 1호 / 48 ~ 59페이지
· 저자명 : 김경수, 이승재

초록

본 연구에서는 새롭게 개발된 식생의 BVOCs 배출 계수를 기반으로 MEGANv2.1을 구동 후 BVOCs 배출량을 산출하여 질소산화물과의 결합을 통해 대류권 오존농도에 어떠한 영향을 미치는지 분석하고 그에 대한 신뢰성을 검토하고자 한다. BVOCs 대상물질은 이 소프렌(Isoprene)과 모노테르펜(Monoterpenes)으로 한정하였고, 모델링 도메인의 공간적 범위는 남한지역을 포함하는 한반도의 남부(위도 : 32.8N~39.3N, 경도 :123.4E~130.9E)와, 시간은 2008년 5월 1일부터 6월 30일까지를 대상으로 하였다. 식생 BVOCs 배출 모델의 입력자료를 생성하기 위해 토지피복 자료는 MODIS (MODerate resolution Imaging Spectroradiometer)의 MCD12Q1 (Land Cover type 5, PFT)와 환경부의 중분류 토지피복도를 사용하였고, 엽면적지수 자료는 MODIS의 MCD15A2를 사용하였다. 또한, 인위적 활동에 의한 배출량을 산출하기 위해 사용된 모델은 SMOKE-Asia 1.20 버전(Woo et al., 2009)이며, 오존 농도를 모의하기 위해 CAMx v6.0 모델을 사용하였다. 연구의 진행은 1) 기존에 우리나라에서 측정된 식생 배출 값들을 조사하여 새로운 식생 배출계수를 BVOCs 배출모델에 적용하고, 2) GIS S/W을 이용하여 식생 배 출모델(MEGAN)에 사용되는 입력자료를 생성하고, 3) MEGANv2.1을 구동하여 식생 배출량을 산출하고, 4) 인위적 배출을 산출하는 모델(SMOKE-Asia)을 구동하여 나온 인위적 배출량과 식생 배출량을 결합하여 대기화학 수송 모델(CAMx)의 입력자료로 사용하고, 5) 대기화학 수송 모델에서 구동된 오존농도의 결과 값을 실제 측정 값과 비교하여 식생 배출량 결과의 적정성에 대해 검토하였다. CAMx 모델을 통해 5개의 시나리오 (인위적+식생 VOCs 배출 시나리오 4개 : A, B, C, D / 인위적 VOCs 배출 시나리오 1개 : E)에 대해 오존 생성농도를 비교한 결과, 본 연구에서 새롭게 적용한 식생 배출계수와 MODIS PFT를 사용한 시나리오 C에서 오존농도가 가장 높게 모의되었고, 인위적 VOCs 배출만을 고려한 시나리오 E보다 지역별로는 최대 53 ppb, 도메인 평균으로는 2ppb 정도 높게 오존농도를 모의하고 있었다. 배출계수와 토지피복지도의 변화로 인한 오존농도의 차이 중에서는 배출계수의 변화로 인한 오존농도의 변화가 더 큰 것으로 확인되었다. 오존 농도에 대해 모델링한 결과를 6개 도시지역의 오존 측정망 값과 비교한 결과, 자연적 VOCs 배출량이 상대적으로 작은 대도시와 주변 도시지역에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 값의 변화가 작게 나타났고, 자연적 VOCs 배출량이 높은 중소 도시지역 에서는 시나리오에 따른 모델과 측정 값과의 결정계수 변화가 높게 나타났다.

영어초록

Ground-level ozone affects human health and plant growth. Ozone is produced by chemical reactions between oxides of nitrogen (NOx) and volatile organic compounds (VOCs) from anthropogenic and biogenic sources. In this study, two different land cover and emission factor datasets were input to the MEGAN v2.1 emission model to examine how these parameters contribute to the biogenic emissions and ozone production. Four input sensitivity scenarios (A, B, C and D) were generated from land cover and vegetation emission factors combination. The effects of BVOCs emissions by scenario were also investigated. From air quality modeling result using CAMx, maximum 1 hour ozone concentrations were estimated 62 ppb, 60 ppb, 68 ppb, 65 ppb, 55 ppb for scenarios A, B, C, D and E, respectively. For maximum 8 hour ozone concentration, 57 ppb, 56 ppb, 63 ppb, 60 ppb, and 53 ppb were estimated by scenario. The minimum difference by land cover was up to 25 ppb and by emission factor that was up to 35 ppb. From the modeling performance evaluation using ground ozone measurement over the six regions (East Seoul, West Seoul, Incheon, Namyangju, Wonju, and Daegu), the model performed well in terms of the correlation coefficient (0.6 to 0.82). For the 4 urban regions (East Seoul, West Seoul, Incheon, and Namyangju), ozone simulations were not quite sensitive to the change of BVOC emissions. For rural regions (Wonju and Daegu), however, BVOC emission affected ozone concentration much more than previously mentioned regions, especially in case of scenario C. This implies the importance of biogenic emissions on ozone production over the sub-urban to rural regions.

참고자료

· 없음