WRF/Chem을 이용한 황사 광학 두께 산출에 동아시아 황사의 비구형성이 미치는 영향 연구

Abstract

본 연구에서는 비구형 입자를 가정하여 빛의 산란을 모의하는T-matrix 방법을 WRF/Chem 기반 황사 배출 모델에 접합하여 입자의 비구형성이 황사의 광학적 특성 산출에 미치는 영향을 살펴보았다. 입자 형태에 따른 위상함수는 비구형 입자를 가정한 경우, 산란강도가 구형 입자에 비교하여 상대적으로 크게 나타났으며 특히, 15°미만과 110°에서 160°사이에 두드러진 차이를 보였다. 입자의 형태에 따른 에어러솔 소산효율의 차이는 입자의 크기와 비구형 정도가 클수록 증가하였고, T-matrix 방법에서 종횡비가 1.2, 1.4, 1.6인 경우 각각 2.6 ± 4.2%, 3.2 ± 4.6%, 4.6 ± 6.3% 의 차이를 보였다. 2007년 4월 1일과 2010년 3월 16일에 우리나라에 발생한 황사 사례 모의를 통해서, T-matrix방법으로 계산된 소산계수는 Mie방법에 비해서 높은 값을 보이며, 특히 소산계수가 상대적으로 높은 고도에서 약 5% ~ 8% 의 차이가 나타남을 알 수 있었다. 소산계수를 연직으로 적분하여 계산되는 황사의 광학적 두께 또한 비구형을 가정한 T-matrix방법으로 모의된 광학적 두께가 Mie방법에 의한 값에 비하여 컸으며, 본 연구에서 선정한 황사 사례에서 우리나라 주변과 같이 고농도 황사가 발생한 경우에는 약 5% 정도의 차이가 있는 것으로 모의되었다. 또한 T-matrix방법에서 입자의 비구형 정도가 증가할수록, Mie방법으로 계산된 광학적 두께와의 차이가 커지는 것을 알 수 있었다. 본 연구에서 T-matrix와 Mie방법으로 계산된 소산계수 및 광학적 두께 차이는 기존 연구와 유사하게 약 8% 이내로 그 차이가 미미하지만, 상대적으로 고농도 황사가 발생한 경우 계산되는 광학적 두께는 황사 입자의 형태를 가정하는 방법에 따라서 영향을 받을 수 있음을 확인할 수 있었다.