인구 증가에 따른 산업활동과 에너지 소비의 급증은 최근 100년 사이에 대기 중의 이산화탄소 농도를 약 300ppm에서 400ppm으로 빠르게 증가시켰습니다. 일반적으로 지구가 흡수한 태양에너지는 지구복사(장파복사)의 형태로 우주로 방출되는데, 대기 중의 이산화탄소는 지구가 흡수한 에너지를 잘 빠져나가지 못하게 함으로써 지구의 온도를 높이는 주범이 되고 있습니다. 지구온난화는 대기의 순환과 강수량에 영향을 주며, 추가로 산성비⋅미세먼지와 같은 대기 환경의 변화, 그리고 생태계의 변화를 초래하기도 합니다. 최근 들어 지구온난화에 따른 대기대순환의 변화, 그리고 그 결과로서 나타나는 이상기상 현상들이 관찰되고 있으며 이에 대한 많은 연구가 이루어지고 있습니다. [more]
날씨 및 기후 현상의 수치예측은 대규모 계산과학의 핵심분야로 컴퓨터가 발명된 이후 이 분야가 컴퓨터의 발달을 이끌어왔다고 해도 과언이 아닙니다. 대기에서 발생하는 다양한 현상들은 컴퓨터 프로그램을 이용하여 예측(수치예측 또는 수치모델링이라고 합니다)이 가능하고, 방대한 계산량이 요구되어 새로운 슈퍼컴퓨터가 개발될 때마다 날씨 및 기후의 수치예측이 중요한 실험사례가 되었습니다. 최근 컴퓨터의 성능이 빠르게 향상되면서 고해상도 수치 모델링을 통해 약 10일 정도의 날씨를 예측할 수 있으며, 세계적으로는 계절 단위 예측을 실현하기 위한 연구를 진행하고 있습니다.[more]
대기과학의 기초를 이루는 관측은 과거에는 주로 지상에서 이루어졌으나 인공위성과 원격탐사 기술의 발전으로 그 범위가 크게 확장되었습니다. 기상위성은 낮은 궤도로 지구주위를 공전하며 다양한 지역을 하루에 여러 차례 관측하는 극궤도(혹은 저궤도) 위성과 지상 35,800km 고도에서 지구 자전과 같은 속도로 공전하며 지구의 약 1/4을 실시간으로 관측하는 정지궤도위성으로 나눌 수 있습니다. 이러한 기상 위성들은 지표면, 해양, 대기에서 방출 또는 반사하는 에너지를 탐지하여 이로부터 대기의 온도/습도, 구름, 강수, 해양 및 지표면 상태, 태풍, 황사 등을 지구시스템을 종합적으로 감시하고 있습니다. 또한, 이러한 자료는 수치 모델에 동화되어 기상 및 기후의 예측성을 높이는 역할을 합니다. [more]
대기환경오염 문제는 인류의 기술과 산업이 발달하면서 새롭게 발생한 문제입니다. 자동차 배기가스나 산업시설에서 배출된 화학물질은 1차적인 오염원으로 작용하기도 하지만, 광화학반응 또는 수증기 흡수를 통해서 미세먼지와 같은 2차 오염물질을 생성합니다. 이러한 물질들은 대기를 통해서 확산되고 인체에 해로운 성분을 포함하고 있어, 관련된 피해를 줄이기 위해서는 발생 및 수송과정에 대한 추적과 연구가 필요합니다. 인간에 의한 전지구적인 환경파괴의 대표적 사례는 1980대로 거슬러 올라갑니다. 지구의 대기 15∼40 km 위치에는 오존이 많은 층이 존재하여 인체에 해로운 자외선을 차단해주는데, 과거에 산업용 냉매로 많이 사용한 프레온 가스는 이러한 오존층을 크게 파괴하였습니다. [more]
대기에서 일어나는 많은 현상 중 구름과 강수는 특히 우리들의 시선을 끄는 현상입니다. 매스컴을 통해 접할 수 있는 내일의 날씨 예보에서도 가장 관심 있게 보는 부분 중 하나는 “내일 우리 동네에 비가 올까?”입니다. 이렇듯 구름과 강수는 우리에게 친숙하고 중요한 현상이지만 이를 정확히 이해하고 연구하는 것은 몹시 어려운데, 이는 우선 구름과 강수를 이해하기 위해 크기가 수 μm에 불과한 작은 물방울부터 규모가 수천 km에 이르는 구름 무리까지 다루어야 하기 때문이고, 또한 구름과 강수가 대기 중 존재하는 에어로졸 및 태양 복사 등과 매우 복잡한 물리과정을 통해 상호작용을 하기 때문입니다. [more]
대기는 지구의 표면을 감싸고 있는 유체(흐름이 있는 물질)로 그 운동은 물리적 법칙을 매우 잘 따릅니다. 따라서 이러한 법칙을 깊이 있게 연구하면 지구상에서 발생하는 여러 가지 대기 현상의 원인을 이해할 수 있고, 앞으로 다가올 현상에 대한 예측도 가능하게 됩니다. 예를 들면 한반도 주변에 강한 편서풍이 부는 것은 적도 지역과 극 지역의 온도 차이 때문이고, 날씨가 수일 주기로 바뀌는 것은 이 경로를 따라서 저기압의 발달이 활발하기 때문입니다. 여름철 폭염은 이러한 대기의 흐름이 장기간 정체되어 나타나는 현상인데, 로스비파(Rossby wave)라고 불리는 대기의 파동과도 관계가 있습니다. [more]