A Comparative Analysis of Ozone Flux and Dry Deposition Velocity in the Urban Areas of Busan and Ulsan: Eddy Covariance Observations = 부산과 울산 도심에서의 오존 플럭스 및 건성침적속도 비교 분석: 에디 공분산 측정 기반

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 한국에서 아직 적용된 바 없는 에디 공분산법(eddy covariance method)을 이용한 오존(O3) 플럭스 측정 방법론을 확립하였다. 측정은 해안도시 부산과 울산에서 약 2-3주간씩 총 4차례 걸쳐 수행되었다.
모든 측정에서 주간에는 뚜렷한 지면 방향의 플럭스(부산: −3.2±1.7 nmol∙m^(-2)∙s^(-1), 울산 1차: −1.4±1.2 nmol∙m^(-2)∙s^(-1), 울산 2차: −6.3±3.1 nmol∙m^(-2)∙s^(-1), 울산 3차: −4.1±3.1 nmol∙m^(-2)∙s^(-1))가 나타났으며, 야간에는 부산을 제외한 울산 1-3차 측정에서 0에 근접하였다.
부산에서는 해안과 인접한 지리적 특성으로 인해 야간에도 비교적 강한 난류가 유지되어, 지속적인 지면 방향의 플럭스와 빠른 침적속도가 관측되었다. 해안에 인접한 부산과 울산 1차 측정의 주간 건성침적속도(부산: 0.20±0.15 cm·s^(-1), 울산 1차: 0.07±0.05 cm·s^(-1))는 기공 침적이 우세한 식생 지역에서 보고된 값보다 낮았으나, 비기공 침적이 주를 이루는 해양에서의 측정값보다는 높게 나타났다. 동일한 지점에서 측정을 수행한 울산 2차(여름)와 3차(겨울) 측정에서 주간 건성침적속도는 뚜렷한 계절적 차이가 확인되었으며, 겨울철의 침적속도가 여름철보다 작게 나타났다(여름: 0.46±0.17 cm·s^(-1),겨울: 0.22±0.18 cm·s^(-1)). 이는 겨울철의 잎의 탈락과 기공 활동 저하뿐만 아니라, 지표면 반응성이 낮아져 비기공 침적도 감소했기 때문이다. 다만, 선행연구에 비해 계절 간 침적속도 차이가 작은데, 이는 측정 기간이 짧고 여름철 기상 조건이 계절 대표성을 충분히 반영하지 못했기 때문으로 판단된다.
모든 측정에서 출근 시간대에는 차량으로부터 신규 배출된 NO에 의해 O3 농도 감소함에도 불구하고, 지면 방향의 플럭스와 침적속도가 강화되는 현상이 나타났다. 이는 도시 경계층 내 침적과정에 화학적 반응이 강하게 영향을 미쳤음을 시사한다.
본 연구는 다양한 지표면 환경에서의 장기적인 플럭스 모니터링의 중요성을 강조하며, 이를 통해 대기화학모델에서의 건성침적 과정의 제약을 개선하고 복잡한 토지 이용 구조를 가진 한국의 오존 수지를 보다 정확히 이해하는 데 기여할 수 있음을 보여준다.

목차 (Table of Contents)

• 1. Introduction 1
• 2. Materials and Methods 7
• 2.1 Measurement sites and periods 7
• 2.2 Instrumentation setup 12
• 2.3 Eddy covariance method 21
• 2.4 Data preprocessing for flux calculation 23
• 2.5 O3 concentration calibration 32
• 2.6 Quality control after flux calculation 36
• 3. Results 42
• 3.1 Variability of O₃ concentrations and meteorological parameters during the measurement periods 42
• 3.2 Results of O₃ flux and dry deposition velocity calculations 48
• 3.3 Diurnal variation characteristics of O₃ flux and dry deposition velocity in coastal cities (Busan and Ulsan Campaign 1) 52
• 3.4 Seasonal characteristics of O₃ flux and dry deposition velocity (Ulsan Campaigns 2 and 3) 60
• 3.5 Comparison with previous studies. 68
• 4. Conclusion 75