WRF-CMAQ 모델을 이용한 한반도 CH4배출의 기여농도 추정 및 검증

Abstract

이 연구의 목적은 한반도에서 <TEX>$CH_4$</TEX> 농도의 수치모의 검증을 통하여 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출원의 기여 농도를 추정하는 것이고, 이 수치모의에 사용된 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량을 상자모델로부터 추정된 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량과 비교하는 것이다. 한반도에서 2010년 4월 1일부터 8월 22일까지 <TEX>$CH_4$</TEX>의 평균 농도를 추정하기 위해 WRF-CMAQ 모델이 사용되었다. 모델에서 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량은 전지구 배출량인 EDGAR와 한국에서의 온실기체 배출량인 GHG-CAPSS로부터 인위적 배출 인벤토리와 전지구 자연적 인벤토리인 MEGAN이 적용되었다. 이들 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량은 안면도 및 울릉도에서 측정된 <TEX>$CH_4$</TEX> 농도와 모델링 농도 자료를 비교함으로써 검증되었다. 울릉도에서 국내 배출원으로부터 추정된 <TEX>$CH_4$</TEX>의 기여 농도는 약 20%로 나타났고, 이것은 한반도 내 농장(8%), 에너지 기여 및 산업공정(6%), 일반폐기물(5%), 생체 및 토지이용(1%) 등 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출원으로부터 기원하였다. 그리고 중국으로부터 수송된 <TEX>$CH_4$</TEX>의 기여 농도는 약 9%였고, 나머지 배경농도는 약 70%로 나타났다. 박스모델로 추정된 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량은 WRF-CMAQ 모델에서 사용한 <TEX>$CH_4$</TEX> 배출량과 유의미한 결과를 얻었다. The purpose of this study was to estimate the contributed concentration of each emission source to <TEX>$CH_4$</TEX> by verifying the simulated concentration of <TEX>$CH_4$</TEX> in the Korean peninsula, and then to compare the <TEX>$CH_4$</TEX> emission used to the <TEX>$CH_4$</TEX> simulation with that of a box model. We simulated the Weather Research Forecasting-Community Multiscale Air Quality (WRF-CMAQ) model to estimate the mean concentration of <TEX>$CH_4$</TEX> during the period of April 1 to 22 August 2010 in the Korean peninsula. The <TEX>$CH_4$</TEX> emissions within the model were adopted by the anthropogenic emission inventory of both the EDGAR of the global emissions and the GHG-CAPSS of the green house gases in Korea, and by the global biogenic emission inventory of the MEGAN. These <TEX>$CH_4$</TEX> emission data were validated by comparing the <TEX>$CH_4$</TEX> modeling data with the concentration data measured at two different location, Ulnungdo and Anmyeondo in Korea. The contributed concentration of <TEX>$CH_4$</TEX> estimated from the domestic emission sources in verification of the <TEX>$CH_4$</TEX> modeling at Ulnungdo was represented in about 20%, which originated from <TEX>$CH_4$</TEX> sources such as stock farm products (8%), energy contribution and industrial processes (6%), wastes (5%), and biogenesis and landuse (1%) in the Korean peninsula. In addition, one that transported from China was about 9%, and the background concentration of <TEX>$CH_4$</TEX> was shown in about 70%. Furthermore, the <TEX>$CH_4$</TEX> emission estimated from a box model was similar to that of the WRF-CMAQ model.