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기상항공기 개요

기상항공기 개요
기상항공기 개요
· 기종: Beechcraft King Air 350
· 형식: 쌍발 터보플롭(Twin Turboprop)
· 최대임무 비행가능 고도: 32,000 ft (~10 km)
· 최대임무 비행가능 시간: 6시간
· 최대임무 비행가능 속도: 70~120 m/s
· 탑승자: 총 5명(조종사 2명, 장비운영자 2명, 연구자 1명)
· 대기관측을 위한 공기 흡입구: 비행기 동체 첫 창에 설치

온실가스 관측 장비 개요

온실가스 관측 장비 개요
기상항공기 개요
· 관측장비: 공동감쇠분광기 Cavity Ring Down
   Spectroscopy, (CRDS) G2401m 분석기
· 측정요소: CO2, CH4, H2O
· 관측 방법: 그림의 모식도와 같이 외부공기를 위한 ½̎ 흡입구는 항공기 앞단에 설치되어 있다. 공기시료는 물방울/먼지 제거 필터와 Nafion 제습제를 통과하여 수분이 제거된 후 ⅛̎ 스테인레스 라인을 거쳐 장비에 주입되어 농도를 관측한다.
기상항공기 개요


항공관측 임무 개요

항공관측 임무 개요
기상항공기 개요
◈ 임무명: 연직 CO2와 CH4에 대한 항공·모델·위성의 종합비교분석
- 고도: 0.5 ~ 9 km
- 지역: 안면도 기후변화감시소 근처
◈ 목적:
- 연직 CO2와 CH4의 항공·위성·모델의 종합비교
- 한반도 배경대기 온실가스 연직분포 장기 관측 자료 생산
◈ 임무 2: 한반도 CO2, CH4분포의 특성 분석
- 고도: ~ 1.5 km
- 지역: 서울, 경기, 충청, 전라
◈ 목적:
- 지역별, 계절별 온실가스 공간분포 특성 분석
- 인위적 온실가스 배출특성 분석


관측 정확도 분석

관측 정확도 분석
Uncertainties CO2 (ppm) CH4 (ppb) CO (ppb)
장비의 정밀도 (1-σ) 0.02 0.1 2.2
£ 압력 민감도 재현성 실험 (1-σ) 0.03 0.5 3.0
수분보정 불확도 0.05 0.01 2.0
$기상항공기 온실가스 장비의 전체 불확도(1-σ) 0.06 0.5 4.2
§NOAA 표준가스의 확장 불확도 0.19 3.4 0.9
£: 항공관측의 대기압 변동에 따른 모의 재현성 실험
$: 장비의 정밀도 실험, 재현성 실험, 수분보정 실험을 모두 포함하여 계산한 장비의 전체 불확도
§: NOAA표준가스의 확장 정확도: 표준가스 제조과정에서의 모든 불확도 포함 (예: 1차 표준가스 생산과정, 실린더 안정성 불확도 등)
※ 항공관측 자료 활용시 본 연구에서 보고하는 내부 불확도(장비 자체의 정확도)와 외부 불확도(NOAA 표준가스 정확도)를 함께 고려하여야 함.

CO2의 수평농도 분포도 사례

관측항목 장비명 관측주기
기상항공기 개요
2019.5.15(파랑)와 7.4(빨강) 관측한 CO2농도에서 배경농도를 제거한 값을 관측경로에 따라 칼라바 막대그래프로 표시. CO2의 배경농도는 해당 관측 임무일 2 km이상에서 관측한 CO2 평균농도를 적용하였다.


CH4의 수평농도 분포도 사례

관측항목 장비명 관측주기
기상항공기 개요
2019.5.15(파랑)와 7.4일(빨강) 관측한 CH4농도에서 배경농도를 제거한 값을 관측경로에 따라 칼라바 막대그래프로 표기. CH4의 배경농도는 해당 관측 임무일 2 km이상에서 관측한 CH4 평균농도를 적용하였다.


연직 고농도 사례 분석

관측항목 장비명 관측주기
기상항공기 개요 기상항공기 개요
12월 겨울철 관측한 연직분포 사례 분석:
- 저고도 (1 km 이내) 고농도 사례: 한반도, 중국 산동반도 화석연료 배출 영향
- 자유대류권(5 km) 고농도 사례: 인도 북부 농업활동 배출 영향


2019년도 월별 연직농도 분포도

관측항목 장비명 관측주기
기상항공기 개요 기상항공기 개요
한반도 온실가스의 2019년 월별 연직분포특성은 지역적인 배출량과 대류에 의한 영향인 것으로 추정됨
항공기 온실가스 관측 참고 논문:
이선란 등, 항공기를 이용한 온실가스 CO2와 CH4의 연속관측: 안면도 겨울철 연직분포사례 분석, 대기지, Vol. 29, No. 5 (2019)