2. 기후변화의 요인 및 지구온난화  대기의 조성 • 질소(N2) (78%) + 산소(O2) (21%) = 99%   기타: 아르곤(Ar) (1%), 이산화탄소(CO2) (0.03%), ..   + 수증기 (H2O), 부유물질(aerosol) • 산업화에 따른 대기조성의 변화   - 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 이산화질소(N2O), 염화불화탄소(CFC), 오존(O3)

대기와 지구환경 • 大氣汚染 - 스모그, • 酸性비 - 삼림파괴, 농업피해, 건조물부식 • 地球溫暖化 - 온실효과, 해수면상승, • 오존층 파괴 - 대기권으로 자외선 침투 • 氣象異變 - 엘니뇨, 집중호우, ..

 대기복사 •열전달 - 복사(輻射, radiation) - 전자파에 의한 열전달  대기복사 •열전달   - 복사(輻射, radiation) - 전자파에 의한 열전달   - 대류(對流, convection) - 유체운동에 의한 열전달   - 전도(傳導, conduction) - 분자운동에 의한 열전달 * 黑體(blackbody)   - 주어진 온도에서 모든 파장에서 최대복사를 하는 물체 * Stefan-Boltzmann's law: R = σ T4      (σ = Stefan-Boltzmann const.) * Wien's law;     max ~ 1/T

 복사모형 A = 지구가 받아들이는 태양복사량 = a2(1-α)S0 ( α= albedo) B = 지구로부터의 흑체복사량             B = 지구로부터의 흑체복사량     = 4a2Te4              (Stefan-Boltzmann 법칙) * A=B → Te = [S0(1- α)/4] 1/4 * α= 0.3 → Te = 255°K (= -18°C)

 溫室효과(Greenhouse Effect) CO2, CH4, H2O, N2O 등   - 태양으로부터의 短波 통과     - 지구로부터의 長波 흡수

 복사·대류 평형 모형  기후모형 - 대기의 온실효과를 포함  복사·대류 평형 모형 - 대기의 온실효과를 포함 - 알베도를 결정짓는 눈, 빙하, 구름 등의 수평분포를 주지못함 - 온실기체인 수증기의 3차원 수송과정도 기술하지 못함  기후모형 - 지구기후시스템 전체(氣圈, 水圈, 地圈, 生圈, 氷圈)의 상태를 물리 법칙 (예, 에너지보존법칙, 운동량보존법칙,..)에 기반을 두고, 실제 지구의 기후환경과 가능한 한 가깝게 재현한 모델 - CO2의 증가 등 지구환경의 변화에 따른 기후 변화의 예측 ⇒ 대기-해양 접합 대순환 모형의 개발 (Coupled Atmosphere - Ocean General Circulation Model)

 기후변화의 요인 1. 대륙의 이동    - 지질학적 시간(수백 ~ 수천만년) 동안의 기후변화

2. 화산활동    - 화산의 분출물이 태양복사를 방해    - 지속적인 영향은 적은 것으로 여겨짐

3. 천체운동    - 지구 공전 타원궤도의 변동    - 지축 기울기의 변동    - 세차운동    - 기후변화 주기와 잘 일치 (Milankovich)

4. 태양흑점의 변화

5. 해류의 변화 6. 인간에 의한 온실기체 (CO2, ..) 방출

 feedback mechanism(되먹임 기작) • 기온과 수증기량 (+)    기온  →수증기량  → 더 큰 온실효과 → 기온  • 기온과 눈, 海氷 (-)    기온  → 눈, 해빙 면적  →태양 복사열 흡수  → 기온  * 해빙의 albedo 40%    해수의 albedo 7% • 기온과 해양 (-)    기온  → 증발  → 구름  → 복사  → 기온 

3. 오존층 파괴 • 성층권; O2 + H → O + O O + O2 → O3 . . . (光化學 반응) • 성층권;  O2 + H → O + O O + O2 → O3       . . .         (光化學 반응) • 염화불화탄소(chlorofluorocarbons; CFC) → 냉매, 세제 등으로 사용 → 대기권에서는 불활성기체 → 성층권으로 흘러들어가 화학분해 Cl 방출 → Cl 원자가 오존과 반응 (특히, 빙정이 있을 때) → 오존층 파괴 → 대기권으로 자외선 침투 → 피부암유발, 면역체계에 영향, 생태계파괴

4. 대기오염  1차오염물질 - 오염원으로부터 직접 방출되는 오염물질 • 분진(粉塵)  1차오염물질 - 오염원으로부터 직접 방출되는 오염물질 • 분진(粉塵) - 공기중의 10 - 45 μ 이하의 부유입자 - 혼탁도 증가, 폐질환   • 이산화황(SO2) - 공기중에서 쉽게 SO3로 변환, 다시 수증기와 결합하여 황산(H2SO4) 생산 → 산성비의 원인 - 폐질환 유발

• 산화질소 (NO, NO2) - 적갈색을 색조를 띰 - 산성비 유발 - 폐, 심장 질환유발 • 탄화수소 (CH4, ..) - 그 자체는 인체에 그다지 해를 끼치지 않으나, 화학반응에 의해 유해물질 생산 • 일산화탄소 (CO) - 가장 많이 방출, 그러나 곧 다른 물질로 변환 - 매우 유독 - 무색, 무취, 무미

2차오염물질 - 1차오염물질로부터 공기중에서 화학반응을 통하여 생산 (예, 산성비) - 光化學반응이 중요한 역할   (예, NOX로부터 유독하고 자극적인 화학물질 생산, 대기권 오존생산) * 산성비   - 삼림, 석조물, 호수의 생태계, 인간의 호흡기관 등에 피해를 가져옴