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지상원격측정 MAX-DOAS 시스템과 위성 OMI센서로 서울에서 산출된 이산화질소 층적분농도의 비교연구
이한림 ( Han Lim Lee ) 大韓遠隔探査學會 2013 大韓遠隔探査學會誌 Vol.29 No.2
NO2 vertical column densities were retrieved via ground based Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS) measurements for the first time for 6 months over the spring season in 2007 and 2008 in Seoul, one the megacities in the Northeast Asia. The retrieved NO2 vertical column densities were compared with those obtained from space borneOzone Monitoring Instrument (OMI). Over the entire measurement period, the NO2 vertical column densities measured by MAX-DOAS ranged from 1.0×10 15 molec · cm -2 to 6.0×10 16 molec · cm -2 while those obtained by OMI ranged 1.0×10 15 molec · cm -2 to 7.0×10 16 molec · cm -2. The correlation coefficient between NO2 vertical column densities obtained from MAX-DOAS and OMI is 0.73 for the entire measurement period whereas the correlation coefficient of 0.85 is found for the dates under the clear sky condition. The cloudy condition is thought to play a major role in increase in uncertainty of the retrieved OMI NO2 vertical column densities since air mass factor may induce high uncertainty due to the lack of cloud and aerosol vertical distribution information. 본 연구에서는 2007년과 2008년 봄 기간 중 동북아 지역의 주요 메가시티 중 하나인 서울에서 Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy(MAX-DOAS) 관측을 처음으로 수행하고, 측정된 스펙트럼의 차등흡수분광 분석을 통하여 이산화질소의 수직층적분농도를 산출 하였다. MAXDOAS로부터 산출된 값들과 Ozone Monitoring Instrument(OMI) 위성센서로부터 산출된 서울지역의 대류권 이산화질소 산출물과의 비교를 통하여 OMI로부터 산출된 이산화질소 수직층적분농도의 상대적 정확성 규명을 수행하였다. MAX-DOAS로터 산출된 이산화질소는 1.0×10 15 molec · cm-2에서 6.0×10 16 molec · cm -2 정도 분포로 보였으며, OMI의 대류권 수직층적분농도는 1.0×10 15 molec · cm -2에서 7.0×10 16 molec · cm -2 정도 분포로 보였다. 관측전체기간인 6개월 동안 두 관측결과의 상관관계를 보여주는 상관계수(R)는 0.73으로 비교적 양호한 상관 관계를 보였다. 구름이 없는 기간 동안에는 상관계수가 0.85로 두 관측결과의 높은 상관관계는 확인 할 수 있었다.두 센서의 산출알고리즘 모두 구름이 있을 경우 대기질량인자의 계산에 있어서 높은 불확실성으로 인해 이산화질소농도의 산출오차가 높은 것으로 판단된다.
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오존전량 및 대류권 오존 프로파일 산출을 위한 지상관측 MAX-DOAS 원시자료 기반의 최적추정(Optimal Estimation) 기술
박준성,홍현기,최원이,김대원,양지원,강형우,이한림 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.2
In this present study, we, for the first time, retrieved total column of ozone (O3) and tropospheric ozone vertical profile using the Optimal Estimation (OE) method based on the MAX-DOAS measurement at the Yonsei University in Seoul, Korea. The optical density fitting is carried out using the OE method to calculate ozone columns. The optical density between the MAX-DOAS data obtained by dividing the measured intensities for each viewing elevated angle by those at the zenith angle. The retrieved total columns of the ozone are 375.4 and 412.6 DU in the morning (08:13) and afternoon (17:55) on 23 May, 2017, respectively. In addition, under 10 km altitude, the O3 vertical profile was retrieved with about 5% of retrieval uncertainty. However, above 10 km altitude, the O3 vertical profile retrieval uncertainty was increased (>10%). The spectral fitting errors are 16.8% and 19.1% in the morning and afternoon, respectively. The method suggested in this present study can be useful to measure the total ozone column using the ground-based hyper-spectral UV sensors. 본 연구에서는 한반도 서울의 연세대학교에서 Multi-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS)장비로부터 산출된 원시자료를 이용하여 처음으로 최적추정(Optimal Estimation; OE)을 사용하여 오존전량 및 오존의 대류권 프로파일을 산출하였다. 오존전량 및 오존의 대류권 프로파일을 산출하기 위하여 최적추정을 통하여 MAX-DOAS자료의 광학두께 피팅을 수행하였다. 광학두께 피팅은 MAX-DOAS 장비로부터 각각의 기기 고도각별로 관측된 값을 천정각에서 관측된 값으로 나누어 계산된 자료를 통하여 수행하였다. 오존전량은 2017년 5월 23일 오전(08:13)과 오후(17:55)에 각각 375.4와 412.6 DU로 산출되었다. 오존의 대류권 프로파일(<10 km)은 참 값 오존존데와 비교하여 약 5% 이내의 오차로 산출되었다. 하지만 10 km 이상의 높은 고도에서는 산출 에러가 커져 10% 이상 과대추정 하는 것으로 산출되었다. MAX-DOAS 자료의 스펙트럼 피팅에 의한오차는 오전과 오후에 각각 16.8%와 19.1%로 계산되었다. 본 연구에서 제시한 방법은 지상관측 기반의 초분광UV 센서를 이용하여 오존전량과 대류권 오존 프로파일을 산출하는데 유용하게 사용될 수 있다.
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Lee, H.,Irie, H.,Gu, M.,Kim, J.,Hwang, J. Pergamon Press ; Elsevier [distribution] 2011 Atmospheric environment Vol.45 No.32
Multi Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy (MAX-DOAS) measurements were taken during 12 hazy days in December 2006 in Fresno, USA. We obtained vertical distributions of aerosol extinction coefficients (AECs) and aerosol optical depths (AODs) at UV wavelengths of 353 and 380 nm by applying a recently developed aerosol retrieval algorithm based on O<SUB>4</SUB> slant column densities (SCDs) from MAX-DOAS measurements. A linear correlation coefficient (R) of 0.74 (0.73) was obtained between surface PM<SUB>2.5</SUB> concentrations and AECs at 353 (380) nm within the 0-1 km layer under hazy conditions. AODs obtained from MAX-DOAS measurements were validated by comparison with those measured by a collocated sunphotometer. AODs derived at both wavelengths were overestimated under the hazy atmospheric conditions compared with those retrieved from sunphotometer measurements. A coefficient of determination (R<SUP>2</SUP>) of 0.58 (0.79) was obtained for AODs at 353 (380) nm from MAX-DOAS and sunphotometer during the hazy period, and AODs obtained using MAX-DOAS agreed with sunphotometer data within 50% and 40% for the different wavelengths, respectively.
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연구 논문 : 지상 MAX-DOAS를 이용한 중국 베이징에서의 이산화질소 연직분포 산출 및 지상자료와 비교를 통한 검증연구
류재용 ( Jae Yong Ryu ) 대한원격탐사학회 2014 大韓遠隔探査學會誌 Vol.30 No.6
NO2 vertical profiles were retrieved via ground based MAX-DOAS measurements for the summer period in 2006 in Beijing, one of the megacities in the Northeast Asia. Large portion of NO2 load was observed at the 0-1 km layer. We found that NO2 rapidly decreases up to the altitude of 3 km. In addition, the retrieved NO2 mixing ratios within 0-1 km layer were compared with those observed at the surface by in-situ monitor. The correlation coefficient (R) between NO2mixing ratios within 0-1 km layer and those at the surface was calculated to be 0.7. The major causes of such discrepancy are thought to be both differences in measured areas and rapid decrease in NO2 mixing ratio with height.
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