TOMS 오존전량의 시공간 변동

Abstract

오존전량의 추세 및 시공간 변동을 1979년-1992년과 1997년-2002년의 두 기간에 대하여 비교 분석하였다. 후자 기간에 대하여는 Earth Probe/TOMS 복사계로부터 유도된 월별 오존전량 자료를 이용하였고, 전자 기간에 대하여는 선행 연구 결과들 (유정문·이혜란. 2000; 유정문·전원선, 2000)을 이용하였다. 또한 열대 지역에서 대류권 오존의 계절별 연직 분포를 조사하기 위하여 SHADOZ에서 제공하는 1998년-2003년 기간에 남반구 열대 지역의 여덟 개 지점에서 관측한 오존존데 자료를 이용하였다. 두 기간 (1979년-1992년, 1997년-2002년)의 계절별 및 연평균 분포의 비교하였다. 본 연구에서 1997년-2002년 기간에 오존전량의 분석 자료를 산출하였다. 선행 연구 (유정문·이혜란, 2000) 기간에 비하여 본 연구 기간에 오존전량이 전지구적으로 10 DU 정도 감소한 반면에, 일부 지역(0°-20N의 아프리카, 남아메리카, 인도네시아)에서는 증가하였다. 또한, 두 기간 (1979년-1992년, 1997년-2002년)에 대하여 전구를 다섯 개 지역 (전구, 북반구, 남반구, 열대, 한반도), 그리고 해륙 분포 (해양, 육지, 해양과 육지)에 따라 세분화하여 오존 경년 변화를 비교 분석하였다. 오존전량의 아노말리가 선행 연구 (유정문·전원선, 2000) 기간에 전지구적으로 감소(-6.30 DU/decade)한 반면 본 연구 기간에 북반구에서 감소 (-3.60 U/decade)하였으나, 남반구 (6.60 DU/decade)와 열대 지역 (7.44 DU/decade)에서 증가하여 전지구적으로 증가하였다 (0.12 DU/decade). 따라서 오존전량의 추세는 1992년-1997년을 기점으로 감소에서 증가로 전환되었음을 알 수 있다. 오존전량의 시공간 변동을 조사하기 위하여 월평균 오존전량값과 그 아노말리에 대하여 각각 경험직교함수 분석을 전구 여덟개 지역별로 실시하였다. 본 연구 기간에 월평균 오존전량의 시공간 분석에서 연주기를 나타내는 모드1이 모든 지역에서 지배적이었다(≥42.9%). 모드2도 모드1과 비슷하게 연주기를 보였다. 모드3은 준2년 주기 진동(QBO)과 준3년 주기 진동(QTO)를 나타냈다. 적도에서 오존 최대값은 70 hPa 고도에서 풍계가 동풍에서 서풍으로 바뀌는 시기에 나타났다. 또한 흑점 수가 증가한 2000년 초에 태양 에너지의 감소로 인하여 오존의 광하학적 파괴 작용이 저하되게 되어 대부분의 열대 지역에서 오존이 증가하였다. 엘니뇨를 반영하는 모드4에서는 오존이 엘니뇨 기간 (1997년 4월-1998년 6월)에 열대 동태평양에서 감소하였고, 열대 서태평양에서는 증가하였다. 반면, 라니냐 기간 (1998년 7월-2000년 8월)에 열대 동태평양에서 증가하였고, 열대 서태평양에서 감소하였다. 엘니뇨/라니냐의 영향으로 열대 지역에서 오존전량이 동서 방향의 시소형태를 보였다. 월평균 오존전량 아노말리에 대한 시공간 분석에서 모드1은 ENSO와 Nyamuragira 화산 폭발의 영향을 나타냈다. 모드2는 QBO 및 QTO, 그리고 모드4는 ENSO를 반영하였다. 열대 지역에서 대류권 오존 최대값은 Natal, Ascension Is., Nairobi, La Reunion 지역에서, 그리고 최소값은 Am. Samoa, Watukosek, Fiji 지역에서 나타났다. 열대 지역에서 대류권 오존의 연직 분포가 동서방향 파수 (zonal wavenumber) 1의 공간변동 형태를 보였다. 계절별로 비교해 보았을 때, 오존 최소값은 봄(3월-5월)에, 오존 최대값은 가을(9월-11월)에 나타났다. 이러한 오존의 계절적 변화는 생물 자원 연소, 대류, 성층권-대류권 상호작용 (STE), 번개, 대규모 순환 (Walker and Hadley), 엘니뇨 등의 복합적인 현상과 관련이 있는 것으로 추정되었다. 본 연구는 기후 및 환경 변화와 관련된 성층권과 대류권 오존 변화의 원인 규명에 도움을 줄 수 있다.;This study examined the ozone fluctuation trend during the periods of 1979-1992 and 1997-2002 in order to investigate the variation trend of total ozone over the globe. The variation trend of total ozone was calculated by the monthly total ozone drawn from Earth Probe/TOMS during the period of 1997-2002 and was compared with the previous study during the period of 1979-1992. Specifically, the distributions of seasonal and annual total ozone during two periods were comparatively analyzed. While the total ozone of this study period globally decreased by about 10 DU compared with that of the previous study period, it increased in some regions including 0°-20N Africa, South America, and Indonesia. This study comparatively analyzed interannual variations of ocean, land, and ocean and land in Northern, Southern, Tropics, Globe and Korean peninsula during two periods. Interannual variation showed a global decrease tendency by the decline in all the regions during the former period (-6.30 DU/decade). However, interannual variation during the latter period showed an increase tendency over the Southern and Tropics (30S-30N). So, interannual variation showed an increase over the Globe (2.52 DU/decade). The decline tendency of total ozone was changed from decrease to increase during the period of 1992-1997. In order to analyze temporal and spatial variability of total ozone, the empirical orthogonal function (EOF) analysis has been performed on the monthly mean total ozone and its anomaly over eight regions during the period of 1997-2002. In the EOF analysis of monthly mean total ozone, the first mode that showed annual cycle was predominant all over the regions(≥42.9%). The second mode also showed annual cycle. The third mode of total ozone mean over the tropical Pacific indicated Quasi-Biennial Oscillation (QBO) and Quasi-Triennial Oscillation (QTO) in time series that had a spatial distribution symmetrical to the equator and total ozone maxima occurred westerly shear phases at 50 hPa begin. And this mode indicated solar cycle. In the early 2000 when sunspot number was the maximum, total ozone maximum occurred except intertropical convergence zone (ITCZ). The fourth mode was associated with El Nino Southern Oscillaion (ENSO) event. This mode appeared in a dumbbell-shaded spatial pattern almost symmetrical to the equator during El Nino, and with total ozone minima which were located in the north(10N) and south(10S) areas of the tropical easter(~150W) Pacific, consistent with previous studies. In the EOF analysis of monthly total ozone anomalies, the first mode showed QBO, ENSO, and the eruption of volcano. The second mode showed QBO and the fourth mode showed ENSO. In order to investigate tropical tropospheric ozone distribution and seasonal change, ozonesondes data of eight regions in southern hemisphere have been used. The data were derived from SHADOZ. The maxima were showed in Natal, Ascension Is., Nairobi, La Reunion, and the minima in Am. Samoa, Watukosek, Fiji. Tropical tropospheric ozone distribution showed the zonal wavenumber 1. In seasonal comparison, tropospheric ozone maximum was shown in spring. Tropospheric ozone distribution was influenced by the biomass burning, convection, STE, lighting, circulation (Walker and Hadley), and El Nino. Biomass burning is well correlated with rainfall. In contrast, tropospheric ozone minimum was shown in fall. This study suggests that the recent decline tendency of total ozone is in slowdown and the analysis of tropical tropospheric ozone distribution contributes to identifying the reason of tropospheric ozone variation.