Analyses of Charged and Neutral Particles for Monitoring Environmental Changes

Abstract

1990 년대 후반부터 안면도 (36.5382◦ N, 126.3311◦ E, 고도 30 m 이상)에 설치 및 운영된 GAW (Global Atmosphere Watch) 관측소는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소(N2O), 프레온가스(CFCs), 육불화황(SF6) 등 여러 온실 가스(Green House Gases)를 감시하고 있습니다. GAW 관측소 내부에 별도의 지상 기반 고분해 태양광흡수분광간섭계(Ground Based Fourier Transform Spectrometer)를 2013년 설치하여 전 지구 지상 원격 탄소 칼럼 관측 망 (Total Carbon Column Observing Network)내의 안면도(AMY) 국제 관측소로 2014년 8월 지정되어 운영하고 있습니다. 고분해 태양광흡수분광간섭계(G-B FTS)는 탄소관측위성(GOSAT, OCO) 검증 및 고도에 따른 온실기체의 농도 산출을 목적으로 하고있습니다. G-B FTS에 의해 진단된 태양 흡수스펙트럼은 0.02 cm-1의 해상도로 3800 ~ 16000 cm-1의 스펙트럼 범위를 진단 하고 있습니다. G-B FTS 진단은 TCCON의 표준 분석 알고리즘 GGG2014 버전을 사용하여 총 칼럼 평균 CO2 및 CH4의 건조 몰 농도(XCO2, XCH4)을 분석 하였습니다. CO2의 스펙트럼 대역 (6220.0 및 6339.5 cm-1 중심 파수에서, 6002 cm -1 파수에서 CH4, 및 7880 cm-1 부근의 O2)을 사용하여 XCO2 및 XCH4를 산출 하였습니다. 또한 AMY 관측소에서 항공기와 g-b FTS 간의 XCO2 및 XCH4를 분석하여 스펙트럼의 도에 따른 수직농도분포를 검증 하였습니다. 그리고 g-b FTS와 OCO-2 (Orbiting Carbon Observatory) 위성간에 XCO2에 대한 13 개 동일의 관측치 비교가 2014 년 2 월에서 2017 년 11 월 사이의 기간 동안 수행되었습니다. OCO-2 관측은 g-b FTS 측정치 (R2 = 0.884)와 밀접한 관련이 있고 작은 양의 바이어스 (0.189 ppm)를 나타내는 것을 규명 하였습니다. 두 분석자료 모두 봄과 늦여름에 각각 최대 및 최소값으로 목표 종의 계절 변화를 포착합니다. 지구의 자기장은 태양의 플라즈마가 대기층으로 침투하지 못하도록 보호막 역할을 합니다. 이 에너지의 몇 퍼센트가 지구 근처로 전달된다면 지구환경에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 가장 흥미 진진한 발전 중 하나는 대류권 기후와 지상의 기후변화가 대기권과 전리층에 직접적이고 강한 영향을 미친다는 새로운 인식이었습니다. 이 대기권과 전리층의 활용 연구는 열구 구성 및 고도에 따른 온도변화에서 관찰되었습니다. 플라즈마 특성을 분석하기 퓨전 플라즈마 발생 장치인 KSTAR (Korean Superconducting Tokamak Advance Research)를 사용했습니다. 이 장치는 태양을 모사하며, 인공 위성에서 가장 많이 사용되는 것과 동일한 하전 입자 및 양극성 진단 장치로 감시하였습니다. 진단 장비인 전기탐침(Electric Probe)은 돔형 구조의 탄소 섬유 복합재 (Carbon Fiber Ccomposite)로 만들어졌으며, 흑연 타일의 표면에서 약 1mm 돌출되어 벽면에 설치 되었습니다. 이 전기탐침은 강하게 자화된 플라즈마에 노출되어 0 ~ 9도까로 입사하는 하전 입자를 통하여 이온 포화 전류 를 측정합니다. 이 진단은 모사 장치의 언저리 영역(리미터 및 다이 버터)의 하전 입자의 물리적 특성을 분석하며, -315V의 전압으로 설치 하였습니다. 전기탐침의 이온 포화 전류는 D-알파 신호와 비교하여 ELM (Edge Localized Mode)을 식별 할 수 있습니다. 전기 탐침으로 측정 된 플라즈마 거동에 대한 비교 연구는 EFIT (Equilibrium FITing code) 데이터의 이론적 예측 변수를 검증 하는데 사용하였습니다.