특정 지역에 대한 대기 역궤적 (Backward Trajectory) 분석 방법

• 대기 환경과 관련된 연구를 진행하다보면, 오염물질의 장거리 및 단거리 이동에 의한 특정 지역에서의 영향을 확인하고자 할 때가 있다. 
• 우리나라의 경우, 국내 배출원이 아닌 다른 곳에서 발생하여 이동해 오는 황사의 영향이 대표적이라고 할 수 있다.
• 이 때, 연구자들은 특정 날짜, 특정 지역, 특정 고도 등에 대한 대기의 이동 경로를 역추적하여 오염물질의 이동을 확인하고 배출원을 특정할 수 있다. 
• 대기 역궤적 분석 시, 우리는 미국 상무부(US Department of Commerce)의 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration)에서 제공하는 HYSPLIT 모델 기반의 대기 이동 모델링을 활용 할 수 있다.
• 이번 글에서는 대기 역궤적 분석의 기본적인 사용법을 알아보고자 한다.

1. 먼저 HYSPLT 모델 실행을 위한 사이트에 접속한다. 

• Air Resources Laboratory 링크

• 위의 링크를 타고가면 아래와 같은 화면이 나타나는데, 여기서 "Run HYSPLIT Trajectory Model"을 클릭한다. 

2. 그리고 "Compute archive trajectories"를 클릭한다.

3. 다음 화면은 역궤적을 확인할 장소의 수 및 궤적 타입을 설정하는 부분인데, 연구 목적에 따라 적절히 지정하면된다. 자세한 설명은 "Note" 및 "Detail" 부분을 잘 읽어보자.

• 이 글에서는 "1" 및 "Normal"로 설정했다.

4. 다음에는 "기상 데이터" 및 "역추적 장소"를 특정하는 창이 나타난다. 

• "Meteorology"의 드롭박스를 클릭하면 다양한 기상 데이터 포맷이 나오는데, 연구 목적에 맞게 적절히 설정해주면 된다. 
• 여기에서는 Global Data Assimilation System (GDAS, 1 degree)  데이터베이스를 설정했다. 
• 기상 데이터베이스 정보 링크
• 기상 데이터를 설정한 후, 아래 쪽에서 "역추적 장소"의 위도/경도 또는 그 지역을 특정 할 수 있는 정보를 입력해주면 된다. 
• 위도/경도는 여러 지도 사이트(구글 지도, 네이버 지도 등)에서 확인이 가능하며, 여기에서는 "울산시청"을 선정하였다. 

5. 다음 화면에서는 역궤적 분석을 위한 자세한 설정을 변경 할 수 있는 창이 나타난다. 

• 먼저 "Trajectory direction" 부분에서 "Backward"를 선택해 준다.
• 그리고 "Start time"을 지정해준다. 여기서는 "8월 12일 00시"에 시작하는 것으로 설정했다.
• "Total run time (hours)"에서 총 역궤적 시간을 설정해 준다. 여기서는 "24"시간으로 설정했다.
• 제일 아래쪽에서는 "고도"를 설정 할 수 있으며, 지상고도(Above Ground Level, AGL) 및 해발고도(Metres Above Sea Level, MASL) 설정도 가능하다. 여기에서는 500, 250, 100m의 지상고도를 설정하였다.
• 총 설정 내용은 "8월 12일 00시"부터 "24시간"동안 "울산 시청"으로 500m, 250m, 100m 지상고도에서 이동한 대기의 흐름을 "역궤적분석(Backward)"하는 것이다.

• 아래로 스크롤 해보면, "Display Options"가 나온다.
• "Googld Earth" 포맷으로도 output이 가능하다. 
• 제일 아래쪽에서는 기상데이터의 포함 여부 또한 설정이 가능하다.
• 연구 목적에 맞게 적절히 설정하자.

6. 궤적분석 요청 버튼을 "한번만" 클릭하면 처음에는 바로 아래와 같은 화면이 나타나는데, 잠시만 기다리면 그 다음 화면으로 자동으로 새로고침된다. 

• 기본적으로 "GIF Plots"및 "PDF Plots"가 나타나지만, 여기에서는 "Google Earth" 포맷을 설정하였기 때문에 이 또한 함께 나타났다. 
• 표 아래 ".gif", ".pdf", ".kmz" 등을 클릭하면 해당되는 포맷으로 결과를 다운로드 할 수 있다. 

7. 결과를 다운로드 한 결과이다. (GIF 및 Google Earth)

• "Google Earth"의 경우에는 대기의 이동 경로를 영상으로도 확인이 가능하다.
• 해보진 않았지만 파워포인트 등과 같은 발표 자료 만들 때 좀 더 이쁘게 꾸밀 수 있을 것 같다. 

• 이상으로 대기 역궤적(Backward Trajectory) 분석 방법을 간단하게 알아보았다.
• HYSPLIT 모델은 이 글과 같이 간단한 분석과 함께 "화산재 확산" 등과 같이, 대규모 오염물질의 대기 이동에 의한 영향을 파악하는데 유용하기 때문에, 필요하다면 더욱 공부하여 활용 범위를 높이는 것도 좋을 것 같다. 

참고문헌

1. 미국 해양대기청 ARL, https://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php
2. 항공위키, 지상고도(AGL), https://www.airtravelinfo.kr/wiki/index.php/AGL
3. 미국 해양대기청, https://www.ncdc.noaa.gov/data-access/model-data/model-datasets/global-data-assimilation-system-gdas
4. 위키백과, 해발고도(MAGL), https://ko.wikipedia.org/wiki/%ED%95%B4%EB%B0%9C%EA%B3%A0%EB%8F%84
5. 구글맵, 울산시청, https://www.google.co.kr/maps/place/35°32'22.9"N+129°18'41.5"E/@35.5396941,129.3109898,19z/data=!3m1!4b1!4m9!1m2!2m1!1z7Jq47IKw7Iuc7LKt!3m5!1s0x0:0x0!7e2!8m2!3d35.5396928!4d129.3115366?hl=ko