대기경계층연구실

대기경계층(Planetary Boundary Layer; PBL)이란 지표의 영향을 받는 대기 하부 약 1 ~ 2 km 정도의 대기층을 말한다. 대기역학적 측면에서는 대기경계층과 상부의 자유대기로 크게 구분하며, 이 때 대기경계층은 지표에서 대기로 방출하거나 흡수하는 에너지 플럭스의 일변화에 즉각 반응하는 대류권의 가장 낮은 부분이다. 대기경계층 내에서는 풍속, 기온, 습도 등 대부분의 기상 변수들이 일변화를 보이며, 일반적으로 대기경계층 상부에는 역전층(Inversion Layer)이 존재하여 인간이 배출한 대기 오염물이 대기경계층 고도 위로 빠져나가지 못하고 대기경계층 내부에 잔류 한다. 따라서 각종 대기 오염물질이 대기경계층 내에서 큰 일변화를 보이며, 대기경계층 두께의 변화는 결국 대기오염물질의 농도 예측에 즉각적으로 영향을 미치게 된다.

대기경계층 정보는 여러 경계층 변수들의 일변화와 이에 영향을 미치는 지면에너지 플럭스를 정량화하여, 대기 모델에 의해서 모의하는 대기경계층 구조와 특성의 비교 검증은 매우 중요한 연구이다. 대기경계층 이론에서는 대기권에서의 대기경계층에 대한 일반적인 규칙성을 연구한다. 경계층 위에는 간헐성 난류(Intermittent Turbulence)가 나타나기도 하고 대기경계층과 대류권 사이의 교환 과정은 유입대(Entrainment Zone)에서 발생한다.

현재 대기질 모델링을 위해 WRF-CMAQ, WRF-Chem, FLEXPART 등 다양한 3차원 중규모 기상 및 대기오염 모델을 통해 연구하고 있으며, 이를 통해 미세먼지 예보율 향상 및 동북아시아 대기질 진단 등에 다양하게 활용하고 있다. 대기경계층 내의 대기는 우리가 숨쉬는 공기이다. 육상에서는 약 1-2 km이고 해상에서는 약 0.5 km인 대기경계층 두께의 10% 정도이다. 강한 안정 성층인 경우, 이 층의 두께는 약 10 m 미만이다. 그래서 특히 야간이 대기경계층 연구는 대기오염 참사와 같은 거대한 대기오염사건과 연관됨에도 불구하고, 관련 연구자는 턱없이 부족한 실정이다. 현재 우리나라, 나아가 동북아시아 대기질 연구의 요구가 증가되는 시점에서, 현재 및 미래의 대기경계층 연구의 필요성은 계속 증가하고 있다. 이러한 측면에서 향후 이 분야 전공자의 진로는 매우 밝으므로, 그 역할을 충실히 이행하기 위하여 심도 있는 연구와 대기경계층 연구 등 과학기술의 습득이 매우 중요하다고 할 수 있겠다.