(2023) 지구대기감시 보고서

표제지

목차

요약 4

제1장 지구대기감시업무 7

1.1. 한반도 기후변화 입체감시망 및 위탁관측소 소개 7

1.2. 기후변화감시 요소 10

1.3. 세계기상기구 지구대기감시(WMO/GAW) 12

제2장 온실가스 13

2.1. 이산화탄소(CO₂) 14

2.2. 메탄(CH₄) 16

2.3. 아산화질소(N₂O) 17

2.4. 육불화황(SF6) 18

2.5. 염화불화탄소류(CFCs) 19

2.6. 산림생태계 이산화탄소(CO₂) 플럭스(서울대학교) 20

2.7. 온실가스 입체 감시 21

제3장 반응가스 26

3.1. 지표오존(O₃) 27

3.2. 일산화탄소(CO) 28

3.3. 질소산화물(NOx) 30

3.4. 이산화황(SO₂) 31

제4장 에어로졸 32

4.1. 에어로졸 광학 특성 33

4.2. 에어로졸 물리 특성 42

4.3. 서해상 에어로졸 관측 46

4.4. 에어로졸 화학 특성 48

제5장 성층권오존 56

5.1. 오존전량 57

5.2. 오존연직분포 62

5.3. 남극 오존홀(극지연구소) - 봄철(9~11월) 성층권오존 특성 66

제6장 자외선 68

6.1. 자외선A 69

6.2. 자외선B(홍반자외선) 70

6.3. 자외선 장기특성 71

6.4. 서울 자외선 복사량(연세대학교) 72

제7장 대기복사 74

7.1. 직달일사와 산란일사 75

7.2. 태양하향복사(전천일사), 태양상향복사 77

7.3. 지구하향복사, 지구상향복사 79

7.4. 순복사 80

7.5. 대기복사 장기특성 81

제8장 총대기침적 82

8.1. 습성침적 관측 82

8.2. pH(산성도) 및 전기전도도 83

8.3. 강수이온성분 85

8.4. 총대기침적 90

제9장 수증기와 방사성물질 92

9.1. 중층대기수증기(숙명여자대학교) 92

9.2. 방사성물질(라돈; Radon-222, 제주대학교) 93

[부록 1] 지구대기감시요소 95

[부록 2] 지구대기감시 관측 자료 98

1. 온실가스 98

2. 반응가스 105

3. 에어로졸 110

4. 성층권 오존 118

5. 자외선 122

6. 대기복사 130

7. 총대기침적 137

판권기 141

표 1.1.1. 한반도 기후변화감시 정보 8

표 1.2.1. 기후변화감시소의 지구대기감시 요소 10

표 1.2.2. 기후변화 입체감시망 및 관측요소 11

표 2.7.1. 2014~2023년 FTS 온실가스 전량농도의 연도별 및 총기간의 평균과 표준편차 값 23

표 5.1.1. 안면도(AMY), 고산(GSN)지역의 오존전량 일일차 변화율 월 평균값 59

표 5.1.2. 서울 상공의 장기 오존전량 및 참조값(1984~2022년)과 2022년 값과의 비교, 장기기후 평균값(1984~2023년) 및 극값(최대와 최소) 60

표 5.1.3. 서울 지역의 오존전량 일일차 변화율에 대한 월평균, 연평균(1984~2023년) 61

표 5.2.1. 서울 상공의 오존 월별 최대 농도 64

그림 1.1.1. 한반도 기후변화 입체감시망 9

그림 1.1.2. 남극과학기지 위탁감시망 위치 9

그림 1.3.1. WMO/GAW 프로그램의 현재 구조 12

그림 2.1.1. 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD), 독도(DOK)와 전지구(Global)의 CO₂ 배경농도 14

그림 2.1.2. 10년간(2013~2023년)의 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD), 독도(DOK)의 대기중 CO₂ 배경농도 15

그림 2.2.1. 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD), 독도(DOK)와 전지구(Global)의 CH₄ 배경농도 16

그림 2.2.2. 최근 10년 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD), 독도(DOK)의 CH₄ 배경농도 16

그림 2.3.1. 안면도(AMY)의 고산(GSN), 울릉도(ULD) N₂O의 배경농도와 전지구(Global) 배경농도 17

그림 2.3.2. 최근 10년 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD)의 N₂O 배경농도 17

그림 2.4.1. 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD), 전 지구(Global)의 SF6 배경농도 18

그림 2.5.1. 안면도(AMY)의 (a) CFC-11, (b) CFC-12, (c) CFC-113의 배경농도와 전지구(Global) 배경농도 19

그림 2.6.1. 광릉 활엽수림의 월별 CO₂ 플럭스의 평균 일 변동, (a) 봄(3~5월), (b)여름(6~8월), 가을(9~11월), 겨울(12~2월). 오차막대는 각 시간대의 가용한 자료들의 표준편차를 나타냄 20

그림 2.6.2. 광릉 활엽수림에서 관측된 2006~2023년 일적산 CO₂ 플럭스 20

그림 2.7.1. 2018~2023년 기상항공기 관측 누적(총203일) 항공경로 21

그림 2.7.2. (a) CO₂와 (b) CH₄의 항공관측 농도(3km 고도 이상, 2018~2023년 총 203일 일평균 및 표준편차)와 안면도(AMY), 전 지구의 배경농도 비교 21

그림 2.7.3. 기상관측선 35.3~37.8°N, 124.8°E를 중심으로 왕복 운항경로 22

그림 2.7.4. (a) CO₂, (b) CH₄의 매년 봄철 기상관측선(GISANG 1) 농도 분포(상자의 세로선 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색은 평균)와... 22

그림 2.7.5. (a) XCO₂, (b) XCH₄ 농도의 경년변동 특성으로 중앙 붉은색 실선은 연평균 농도 증가율이며, 붉은색 음영은 중앙값으로부터 변동되는 범위를 나타냄. 즉 XCO₂는 작은 변동으로... 23

그림 2.7.6. GOSAT 위성으로 관측한 봄철 동아시아 CO₂ 평균 농도 (a) 2010년(390.8ppm), (b) 2017년(407.2ppm), (c) 2023년(420.18ppm)과 여름철 동아시아 CH₄ 평균 농도... 25

그림 2.7.7. GOSAT 위성으로 관측한 (a) 동아시아지역 월평균 CO₂ 농도 및 (b) CH₄ 농도 25

그림 3.1.1. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b) 고산(GSN)의 지표오존 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와... 27

그림 3.1.2. 안면도(AMY, 1998~2023년)와 고산(GSN, 2012~2023년)에서 관측한 지표오존의 연변화(선은 월평균, 음영은 월 최댓값과 월 최솟값의 차이를 나타냄) 27

그림 3.2.1. 2023년 (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD)의 CO 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값,... 28

그림 3.2.2. 안면도(AMY, 1998~2023년), 고산(GSN, 2012~2023년), 울릉도(ULD, 2015~2023년)에서 관측한 CO의 연변화(선은 월평균, 음영은 월 최댓값과 월 최솟값의 차이를 나타냄) 29

그림 3.3.1. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b) 고산(GSN)의 NOx 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와... 30

그림 3.3.2. 안면도(AMY, 1998~2023년)와 고산(GSN, 2012~2023년)에서 관측한 NOx의 연변화(선은 월평균, 음영은 월 최댓값과 월 최솟값의 차이를 나타냄) 30

그림 3.4.1. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b) 고산(GSN)의 SO₂ 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와... 31

그림 3.4.2. 안면도(AMY, 1998~2023년)와 고산(GSN, 2012~2023년)에서 관측한 SO₂의 연변화(선은 월평균, 음영은 월 최댓값과 월 최솟값의 차이를 나타냄) 31

그림 4.1.1. 2023년 안면도(AMY)의 550㎚ 광산란계수(Mm-1)의 월변화(상자의 세로 실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와... 33

그림 4.1.2. 안면도(AMY) 에어로졸 광산란계수(550㎚, Mm-1)의 연변화 33

그림 4.1.3. 안면도(AMY) 산란옹스트롬 지수 월변화(상자의 세로 실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 평균(점-실선) 34

그림 4.1.4. 안면도(AMY) 산란옹스트롬 지수(450-700㎚)의 연변화 34

그림 4.1.5. 안면도(AMY) 에어로졸 광흡수계수(550㎚, Mm-1)의 월변화(상자의 세로 실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와... 35

그림 4.1.6. 안면도(AMY) 에어로졸 광흡수계수(550㎚, Mm-1)의 연변화 35

그림 4.1.7. 2023년 안면도(AMY) AOD 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 36

그림 4.1.8. 2023년 안면도(AMY) 옹스트롬 지수 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 36

그림 4.1.9. 2023년 고산(GSN) AOD 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 37

그림 4.1.10. 2023년 고산(GSN) 옹스트롬 지수 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 37

그림 4.1.11. 2023년 울릉도(ULD) AOD 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 38

그림 4.1.12. 2023년 울릉도(ULD) 옹스트롬 지수 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95% 값, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값, 빨간색 삼각형은 평균)와 2013~2022년 월평균(점-실선) 38

그림 4.1.13. 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD) AOD의 연변화 39

그림 4.1.14. 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD) 에어로졸 옹스트롬 지수의 연변화 39

그림 4.1.15. 광주과학기술원 연평균 에어로졸 AOD, 초미세입자(fine particles) AOD, 조대입자(coarse particles) AOD의 변화(2007-2023) 40

그림 4.1.16. 광주과학기술원 초미세입자 AOD 월변화 41

그림 4.1.17. 광주과학기술원 조대입자 AOD 월변화 41

그림 4.2.1. 2023년 (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD)의 PM10 질량농도 월변화(상자의 세로실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값,... 42

그림 4.2.2. 안면도(AMY)와 고산(GSN), 울릉도(ULD) PM10 질량농도의 연변화 43

그림 4.2.3. (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN)의 총수농도(#/㎤) 월변화. 2023년 월별분포(상자의 세로실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값,... 44

그림 4.2.4. 안면도(AMY)와 고산(GSN) 총수농도(#/㎤)의 연변화 44

그림 4.2.5. (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD)의 2023년 크기별(0.5~20㎛) 부피 농도(㎛³/㎤) 45

그림 4.2.6. 2023년 안면도(AMY) 미세입자 크기별(0.01~1.0㎛) 수농도 분포(#/㎤) 45

그림 4.3.1. 2018~2023년 서해상대기질 입체관측 기상관측선, 안면도, 550 nm 광산란계수의 (a) 월별 (b) 연도별 변화(상자의 세로실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값,... 46

그림 4.3.2. 2020~2023년 서해상대기질 입체관측 기상관측선, 안면도, 550 nm 광흡수계수의 (a) 월별 (b) 연도별 변화(상자의 세로실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값,... 47

그림 4.3.3. 2018~2023년 서해상대기질 입체관측 기상관측선, 안면도, 고산, 울릉도 PM10 질량농도의 (a) 월별 (b) 연도별 변화(상자의 세로실선 양끝은 5%, 95% 값, 상자 양끝은 25%, 75% 값,... 47

그림 4.4.1. 2023년(안면도(AMY), 고산(GSN))과 안면도 최근 10년(2013~2022년) PM10 수용성 이온성분의 연평균 (a) 농도, (b) 조성비 49

그림 4.4.2. 2008~2023년 안면도(AMY) PM10 수용성 이온성분의 연도별 (a) 농도, (b) 조성비 50

그림 4.4.3. 2008~2023년 PM2.5 안면도(AMY) 수용성 이온성분의 연도별 (a) 농도, (b) 조성비 51

그림 4.4.4. 2022년~2023년 고산(GSN)) PM10 수용성 이온성분의 연평균 (a) 농도, (b) 조성비 52

그림 4.4.5. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 안면도(AMY) PM10 수용성 이온성분의 계절별 평균 (a) 농도, (b) 조성비(Winter: 전년도 12월~당해년도 1, 2월 평균값) 53

그림 4.4.6. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 안면도(AMY) PM2.5 수용성 이온성분의 계절별 평균 (a) 농도, (b) 조성비(Winter: 전년도 12월~당해년도 1, 2월 평균값) 54

그림 4.4.7. 2018~2023년 안면도(AMY)에서 관측한 PM10, PM2.5 원소성분 농도(ng/㎥) 55

그림 5.1.1. 2023년 (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN) 오존전량의 월별분포(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 상자 가운데 실선은 중간값, 붉은색 점은 월평균)와... 57

그림 5.1.2. 안면도(AMY)의 (a) 오존전량, (b)일일차변화율과 고산(JGS, GSN)의 (c) 오존전량, (d) 일일차변화율 시계열 58

그림 5.1.3. 포항(오존분광광도계와 오존존데, POH), 안면도(AMY), 고산(GSN) 지점과 위성(SAT)에서 관측된 북위 30~40° 지역의 연평균 오존 시계열 59

그림 5.1.4. 서울 상공 오존전량의 (a) 2023년 연변화(회색 박스 플롯 2023년의 오존전량 ; 상자 선의 양끝 10, 90% 상자 양끝 25, 75% 상자가운데 선은 중앙값 검은 점은 최댓값 및 최솟값)... 60

그림 5.1.5. (a) 1984년부터 2023년까지 일 오존전량의 장기 시계열 및 (b) 1984년부터 2023년까지 연평균 값의 경년 변화 61

그림 5.1.6. 서울 지역 오존 전량의 일일차 변화율의 (a) 시계열 및 (b) 증가 경향의 일일차 변화율에 대한 관측횟수 61

그림 5.2.1. 2023년 포항지역의 (a) 오존농도 연직분포 및 (b) 최근 평균(2013~2022년) 대비 월별 차이값 62

그림 5.2.2. 포항 지점에서 관측된 연직오존 시계열 63

그림 5.2.3. 2023년 서울 오존 월별 평균 연직분포 64

그림 5.2.4. 2013~2023년 서울 상공 성층권 오존의 연직분포 변동 64

그림 5.2.5. 2023년 서울 오존 연직분포의 계절 평균 65

그림 5.3.1. 장보고기지에서의 봄철 (a) 최근 8년(2015~2022년, 검정색)과 2023년(빨강색) 연직 오존농도 연직분포 및 (b) 2015~2023년 연직오존 농도 분포 변화 66

그림 5.3.2. 2015~2023년 9~11월 월평균 오존전량의 경년 변동 67

그림 6.1.1. 2023년 (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD), (d) 포항(POH) 자외선A 일 누적 복사량의 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값,... 69

그림 6.2.1. 2023년 (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD), (d) 포항(POH) 자외선B(홍반자외선) 복사량의 일 최댓값 월변화(상자의 세로 실선 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%,... 70

그림 6.3.1. 지점별 (a) 자외선A와 (b) 자외선B(홍반자외선)의 월별/연별 관측값의 변화(AMY:안면도, GSN:고산, ULD:울릉도, POH:포항) 71

그림 6.4.1. 서울 상공 일 적산된 홍반 자외선의 시계열(2004.10~2023.12) 72

그림 6.4.2. 서울 상공 일 적산된 홍반 자외선의 2023년 연 변화(회색 박스 플롯 2023년의 홍반 자외선: 상자의 세로 실선 양끝 10%, 90%, 상자 양끝 25%, 75% 값, 상자 가운데 실선은 중간값,... 72

그림 6.4.3. 서울 상공 일 평균 자외선 지수(UV-Index)의 시계열(2004.10~2023.12) 73

그림 6.4.4. 서울 상공 일 평균 자외선 지수(UV-Index)의 2023년 연 변화(회색 박스 플롯 2023년의 자외선 지수: 상자의 세로 실선 양끝 10%, 90%, 상자 양끝 25%, 75% 값,... 73

그림 7.1.1. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b)고산(GSN)의 직달일사 월변화(상자 선의 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균).... 75

그림 7.1.2. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b) 고산(JGS, GSN)의 산란일사 월변화(상자 선의 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균).... 76

그림 7.2.1. 2023년 (a) 안면도(AMY)와 (b) 고산(JGS, GSN)의 태양하향복사 월변화(상자 선의 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균).... 77

그림 7.2.2. 2023년 안면도(AMY)의 태양상향복사 월변화(상자 선의 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균). 회색 점과 실선은 2013~2022년... 78

그림 7.3.1. 2023년 안면도(AMY)의 (a) 지구하향복사, (b) 지구상향복사의 월변화(상자 선의 양끝은 5%, 95%, 상자 양끝은 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균)와... 79

그림 7.4.1. 2023년 안면도(AMY) 순복사의 월변화(상자 선의 양끝 5%, 95%, 상자 양끝 25%, 75%값, 가운데 선 중간값, 붉은색 점 평균)와 2013~2022년 평균(회색 점-실선) 80

그림 7.5.1. 안면도(AMY)의 (a) 태양복사요소 및 (b)지구복사요소와 (c) 고산(GSN)의 태양복사요소의 연도별 변화(SDT: 직달일사, SDF: 산란일사, SDN: 태양하향복사, SUP: 태양상향복사,... 81

그림 8.1.1. 2013~2023년 연도별 총 강수량(㎜)(안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD)) 82

그림 8.1.2. 감시소별 최근 10년(2013~2022년) 평균 강수량(㎜)과 2023년 총 강수량(㎜) 82

그림 8.2.1. 연도별 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD)의 부피가중평균의 (a) pH(산성도) (b) 전기전도도 변화 83

그림 8.2.2. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) (a) 안면도(AMY), (b) 고산(GSN), (c) 울릉도(ULD) 강수의 산성화(pH) 빈도 84

그림 8.3.1. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 안면도(AMY), 고산(GSN), 울릉도(ULD)의 강수성분 연도별 부피 가중평균 (a) 농도, (b) 조성비 86

그림 8.3.2. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 안면도(AMY)의 강수성분 계절별 부피가중평균 (a) 농도, (b) 조성비(Winter: 전년도 12월~당해년도 1, 2월 평균값) 87

그림 8.3.3. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 고산(GSN)의 강수성분 계절별 부피가중평균 (a) 농도, (b) 조성비(Winter: 전년도 12월~당해년도 1, 2월 평균값) 88

그림 8.3.4. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 울릉도(ULD)의 강수성분 계절별 부피가중평균 (a) 농도, (b) 조성비(Winter: 전년도 12월~당해년도 1, 2월 평균값) 89

그림 8.4.1. 안면도(AMY)의 연도별 건성 및 습성 침적량의 (a) 농도와 (b) 비율 90

그림 8.4.2. 2023년과 최근 10년(2013~2022년) 안면도(AMY)의 계절별, 이온성분별 건성ㆍ습성 (a) 침적량과 (b) 침적량 비율 91

그림 9.1.1. 2023년 월평균 중층대기 수증기 연직분포 92

그림 9.1.2. 2006~2023년 서울 상공의 중층대기 수증기 연직분포 변동 92

그림 9.2.1. 2023년 고산관측소 라돈 농도 시계열 변화 93

그림 9.2.2. 고산관측소 라돈 농도 2001~2023년 장기 시계열 변화 93

그림 9.2.3. 2023년 고산관측소 (a) 계절별, (b) 월별 라돈 농도 비교 94

그림 9.2.4. 2023년 고산관측소의 일간(a), 계절별 일간(b) 라돈 농도 비교 94