본 연구에서는 처음으로 주성분분석(Principle component analysis; PCA) 방법을 이용하여 Sentinel-5p의 TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) 위성센서 원시자료로부터 산업활동 및 화산활동에 의해 발생한 이산화황 연직칼럼농도(Vertical column density; VCD)를 산출하였다. 본 연구에서 TROPOMI로부터 주성분분석방법을 이용하여 산출된 이산화황 연직칼럼농도는 차등흡수분광법(Differential Optical Absorption Spectroscopy; DOAS)을 이용하여 산출된 TROPOMI Level 2 이산화황 연직칼럼농도 산출물과 비교되었다. 산업활동과 같은 인위적 요인에 의하여 다량의 이산화황을 지표부근에 배출하는 동아시아 지역에서 TROPOMI로부터 주성분분석방법으로 산출된 이산화황 연직칼럼농도와 차등흡수분광법을 이용하여 산출된 TROPOMI 이산화황 연직칼럼농도의 평균값은 각각 0.05 Dobson Unit (DU)와 -0.02 DU로 비슷한 값으로 나타났다. 두 산출물 사이의 기울기(Slope)는 모든 구름조건에 대하여 0.64, 상관계수(Correlation coefficient, R)는 0.51로 다소 낮은 상관관계를 보였으나, 구름비율이 0.5 이하인 픽셀에 대한 기울기는 0.68, 상관계수는 0.61로 증가하였다. 이러한 결과는 두 알고리즘에서 공통적으로 구름비율이 높을 때 지표부근에 대한 이산화황의 산출 민감도가 감소한다는 것을 의미한다. 화산활동에 의한 고농도 이산화황이 발생하는 지역인 인도네시아와 일본 남부 지역에서 두 알고리즘으로 산출된 이산화황 연직칼럼농도 사이의 상관계수는 모든 구름 조건에 대하여 0.90으로 높은 상관관계를 보였다. 이는 화산지역에서의 가스 분출로 인하여 고농도로 대류권 상층 혹은 성층권 하부에 주로 분포하는 이산화황에 대한 위성 기반 이산화황 산출 정확도가 높게 나타나기 때문인 것으로 사료된다.

We, for the first time, retrieved sulfur dioxide (SO₂) vertical column density (VCD) in industrial and volcanic areas from TROPOspheric Monitoring Instrument (TROPOMI) using the Principle component analysis (PCA) algorithm. Furthermore, SO₂ VCDs retrieved by the PCA algorithm from TROPOMI raw data were compared with those retrieved by the Differential Optical Absorption Spectroscopy (DOAS) algorithm (TROPOMI Level 2 SO₂ product). In East Asia, where large amounts of SO₂ are released to the surface due to anthropogenic source such as fossil fuels, the mean value of SO₂ VCD retrieved by the PCA (DOAS) algorithm was shown to be 0.05 DU (-0.02 DU). The correlation between SO₂ VCD retrieved by the PCA algorithm and those retrieved by the DOAS algorithm were shown to be low (slope = 0.64; correlation coefficient (R) = 0.51) for cloudy condition. However, with cloud fraction of less than 0.5, the slope and correlation coefficient between the two outputs were increased to 0.68 and 0.61, respectively. It means that the SO₂ retrieval sensitivity to surface is reduced when the cloud fraction is high in both algorithms. Furthermore, the correlation between volcanic SO₂ VCD retrieved by the PCA algorithm and those retrieved by the DOAS algorithm is shown to be high (R = 0.90) for cloudy condition. This good agreement between both data sets for volcanic SO₂ is thought to be due to the higher accuracy of the satellite-based SO₂ VCD retrieval for SO₂ which is mainly distributed in the upper troposphere or lower stratosphere in volcanic region.