연안 지역 실시간 조간대 토지피복 변화에 따른 기상 및 대기질 예측 영향 연구

Abstract

이 연구에서는 조간대 내의 시간 변화하는 토지 피복이 기상 예측과 대기 질에 미치는 영향을 2020년 여름(7월 4~8일) 동안 한국 서해안에서 평가했습니다. 조간대의 시간 변화 공간 분포는 대기-해양 결합 모델과 랜드샛-8 위성 데이터를 사용하여 생성되었습니다. 시뮬레이션은 조간대 내에서 시간 변화(TIDE)와 고정 토지 피복(CTRL)을 사용하는 두 가지 토지 피복 조건에서 수행되었습니다. 그 결과 조간대 내 기온(평균 +6.2℃)과 행성경계층 높이(PBLH, +576m)가 크게 증가하고 조간대 내 습도(RH)가 감소(-29%)하는 현상이 낮에 썰물 때 발생하는 것으로 나타났습니다. 반대로 야간에는 기온이 평균 -1.6℃ 감소하고 RH는 +1.4% 증가했습니다. 또한, 야간 WS는 조간대와 외해 사이의 온도 구배가 심해지면서 표면 거칠기 길이가 증가해 가장 큰 폭으로 감소(평균 -1.3 m s-1)했고, 주간 WS는 완만한 증가(0.3 m s-1)를 보였다. 이러한 기상 변화는 PM10, PM2.5, 오존(O3)을 포함한 대기 오염 농도에 영향을 미쳤습니다. 낮 시간대 간조 시 PM10(평균 -10.8 μg m-3)과 PM2.5(-3.9 μg m-3) 농도가 감소한 것은 수직 및 수평 확산이 증가하면서 PBLH와 WS가 증가했기 때문으로 분석됩니다. 반대로 야간에 RH와 WS가 감소한 것은 PM10(0.2 μg m-3) 및 PM2.5(1.4 μg m-3) 농도 증가에 기여했습니다. O3 농도는 낮과 밤에 모두 증가하여 PM10 및 PM2.5와 구별되었습니다. 이러한 증가는 낮 동안의 기온 상승으로 인해 O3의 광반응(낮 4.6ppb, 밤 2.3ppb)이 강화되어 낮의 농도 증가를 밤에도 유지했기 때문일 수 있습니다. 이 연구는 조간대 내 토지피복 변화가 기상 및 대기질 조건에 유의미한 영향을 미친다는 것을 시사합니다.|In this study, the effect of time-varying land cover within the intertidal zone on meteorological predictions and air quality was evaluated on the west coast of South Korea during the summer of 2020 (July 4-8). Time-varying spatial distributions of the intertidal zone were generated using a coupled atmosphere-ocean model and Landsat-8 satellite data. Simulations were conducted under two land cover conditions: using time-varying (referred to as TIDE) and fixed land cover (referred to as CTRL) within the intertidal zone. The results showed that the significant increase in Temp (average +6.2 ℃) and planetary boundary layer height (PBLH; +576 m) and decrease in RH (-29%) within the intertidal zone occurred during low tide in the daytime. Conversely, during nighttime, the Temp decreased by an average of -1.6 ℃ and the RH increased by +1.4%. Furthermore, the nighttime WS exhibited the most significant decrease (average -1.3 m s-1), mainly due to an increase in surface roughness length, and daytime WS exhibited the moderate increase (0.3 m s-1), due to an intensified Temp gradient between the intertidal zone and the open sea. These meteorological changes had implications for air pollution concentrations, including PM10, PM2.5, and ozone (O3). At low tide during the daytime, the decrease in PM10 (average –10.8 μg m-3) and PM2.5 (–3.9 μg m-3) concentrations is attributed to the increase in PBLH and WS, leading to increase in vertical and horizontal diffusion. Conversely, the decrease in RH and WS during the nighttime contributed to increased the PM10 (0.2 μg m-3) and PM2.5 (1.4 μg m-3) concentrations. The O3 concentration increased both day and nighttime, distinguished from the PM10 and PM2.5. This increase might be attributed to enhanced photoreactions of O3 (4.6 ppb (day), 2.3 ppb (night)) due to increased Temp during the daytime and maintained the increase in concentration at the daytime during the nighttime. This study suggests the meaningful influence of land cover changes within the intertidal zone on meteorological and air quality conditions.