운장산 천문대에 있는 원격 유성 분광 관측 시스템의 설치 및 운영에 대해 자세히 설명한다. 총 3대의 고감도 CCD 카메라가 설치되었으며 2대의 CCD 카메라에는 렌즈 전면에 회절 격자를 부착하였다. 시스템은 2019년 11월에 설치되었고, f/1.2 렌즈와 결합된 고감도의 “Watec-902H2” 카메라가 사용되었다. 스펙트럼 관찰을 위한 회절 격자는 500 l/mm이 사용되었다. 관측은 2019년 11월부터 2020년 6월까지 진행되었다. 유성 탐지 및 후속 분석을 위해 SonotaCo UFO 소프트웨어 제품군을 사용했으며, 유성 스펙트럼을 분석하기 위해서는 RSpec 소프트웨어를 사용하였다. 관측영상을 활용하기 위해 Astronomical Calibration과 Photometric Calibration을 수행하였고, 최종적으로 유성의 화학성분을 분석하였다. 우리는 유성 분광 관측 시스템의 설치와 설정/운영 경험을 설명하고 첫 번째 관측 결과를 제시한다. 또한 결과를 통해 유성의 기원에 대한 간략한 정보를 제공하고자 한다.

We provide a detailed description of the installation and operation of a remote spectroscopic meteor observation system at Unjangsan optical astronomy observatory. Three light-sensitive charge-coupled device cameras were installed, and two cameras had a diffraction grating attached to the front of the lens. Station employ sensitive “Watec-902H2” cameras in combination with f/1.2 lenses were installed in November 2019. Diffraction gratings for spectral observations were used at 500 l/mm. Observations were conducted from November 2019 to June 2020. We employed the SonotaCo UFO software suite for meteor detection. Subsequently, meteor spectra were analyzed using field-tested RSpec software. To analyze the observation images, astronomical calibration and photometric calibration were performed, and the chemical elements of the meteor were determined. The study results are presented along with the system setup installation and operation experience. Brief information regarding the origin of the meteor was also provided based on the results.

열대저기압이 한반도로 접근할 때 중심최대풍속이 34 knot보다 약해졌더라도(weak tropical cyclone; WTC) 수도권 지역으로 상륙하면 상당한 피해를 일으키지만 WTC만 독립적으로 조사한 학술연구는 거의 없다. 본 연구에 따르면 WTC 활동은 Pacific Decadal Oscillation (PDO)와 관련되어 있는 것으로 보인다. PDO가 음의 위상일 때는 양의 위상일 때보다 95% 신뢰구간에서 유의하게 더 많은 WTC가 한반도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. PDO 양의 위상에 비해 음의 위상 시기에는 북서태평양 북부에서 양의 상대소용돌이 아노말리가 나타난 반면, 북서태평양 남부에서는 강한 연직바람시어와 음의 상대소용돌이 아노말리가 나타났다. 이런 조건 하에서 열대저기압의 발생위치가 보다 북쪽으로, 즉 동아시아 대륙에 더욱 근접할 수 있었던 것으로 보이며 이에 따라 열대저기압의 전체 생애가 짧아졌을 것이다. 게다가 PDO 음의 위상 시기에 일본열도 상공에 자리한 고기압성 아노말리는 열대저기압의 진로를 좀 더 서쪽으로 밀어내어 육지에 의한 마찰과 황해 저층 냉수대의 영향도 증가하였을 것이다. 이에 따라 열대저기압의 생애최대강도와 상륙 시 강도가 약해져 PDO 음의 위상 때 WTC 활동이 한반도에서 증가한 것으로 분석된다.

Although tropical cyclones with wind speeds weaker than 17 m s-1 (weak tropical cyclones: WTCs) can cause significant damage, particularly over the Seoul metropolitan area, only a few studies have focused on WTC activity over South Korea. In this study, we found that WTC activity is likely associated with the Pacific Decadal Oscillation (PDO). During the negative phases of the PDO, landfall frequency of WTCs increased significantly compared to the positive phases at 95% confidence level. When related to the negative phases of the PDO, a positive relative vorticity anomaly is found in the northern sector of the western North Pacific while a negative relative vorticity anomaly and enhanced vertical wind shear prevail in the southern sector of the WNP. These factors are favorable for the northward shift of the genesis location of tropical cyclones on average, thereby reducing the total lifetime of WTCs. Moreover, a high-pressure anomaly over the Japanese islands would shift a tropical cyclone track westward in addition to the landfall location. Consequently, the effects of the topographical friction and the Yellow Sea Bottom Cold Water on a tropical cyclone may increase. These conditions could result in a weaker lifetime maximum intensity and landfall intensity, ultimately resulting in WTCs becoming more frequent over South Korea during the negative phases of the PDO.

전 세계 곳곳에서 산발적이고 불규칙적으로 발생하는 산불은 가연성 식생 지역에서 주요한 자연 변동성의 일환이면서 전 지구 탄소 순환에 중요한 역할을 하고, 공공 비상사태를 야기하는 심각한 자연재해이다. 산불 배출량, 연소 면적 및 산불기상지수를 활용한 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 연구가 전 세계 많은 지역에서 활발히 진행되고 있지만 동아시아 지역에 대한 연구는 아직 제한적이다. 본 연구는 1981년부터 2020년까지 지난 40년 기간 동안 산불기상지수 자료를 분석해 동아시아 지역 산불 위험도의 변동성 및 장기 변화 특성을 조사하였다. 동아시아 지역 산불 위험도의 첫 번째 주요 변동 모드는 전체 변동성의 29%를 설명하며, 대부분 지역에서 산불 발생 위험이 증가하고 있음을 나타낸다. 지구온난화 및 해양의 수 십년 주기 변동성과 연계되어 지표 기온이 상승하고 있는 것이 주요 원인이며, 이는 토양 수분의 상승 경향에 의해 그 효과가 다소 상쇄되고 있다. 두 번째 변동 모드는 엘니뇨-남방진동과 연계된 경년 변동성을 반영하며 전체 변동성의 17%를 설명한다. 엘니뇨(라니냐) 시기 동아시아 지역 강수량의 증가(감소)는 토양 수분을 증가(감소)시키며, 이에 따라 산불 위험이 감소(증가)하게 된다. 이는 지표 기온 상승(하강)에 의해 그 효과가 다소 상쇄된다. 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 이해와 예측을 증진하는 것은 그에 따른 피해를 저감하고 대비책을 마련하는 데 기여할 것이다.

Wildfires, which occur sporadically and irregularly worldwide, are distinct natural disturbances in combustible vegetation areas, important parts of the global carbon cycle, and natural disasters that cause severe public emergencies. While many previous studies have investigated the variability and changes in wildfires globally based on fire emissions, burned areas, and fire weather indices, studies on East Asia are still limited. Here, we explore the characteristics of variability and changes in wildfire danger over East Asia by analyzing the fire weather index for the 40 years―1981- 2020. The first empirical orthogonal function (EOF) mode of fire weather index variability represents an increasing trend in wildfire danger over most parts of East Asia over the last 40 years, accounting for 29% of the total variance. The major contributor is an increase in the surface temperature in East Asia associated with global warming and multidecadal ocean variations. The effect of temperature was slightly offset by the increase in soil moisture. The second EOF mode exhibits considerable interannual variability associated with the El Niño-Southern Oscillation, accounting for 17% of the total variance. The increase (decrease) in precipitation in East Asia during El Niño (La Niña) increases (decreases) soil moisture, which in turn reduces (increases) wildfire danger. This dominant soil moisture effect was slightly offset by the temperature increase (decrease) during El Niño (La Niña). Improving the understanding of variability and changes in wildfire danger will have important implications for reducing social, economic, and ecological losses associated with wildfire occurrences.

2015년 '파리협정' 및 2021년 '기후위기 대응을 위한 탄소중립·녹색성장 기본법' 제정에 따라 2030년 국가 온실가스 감축목표(NDC, 2018년 대비 40% 감축) 달성을 위해서는 지자체별 적절한 온실가스 감축 목표 설정과 이행 노력이 필수적이다. 이에 이 연구에서는 충청북도 지역을 중심으로 1990-2018년 까지 온실가스 배출 현황을 시계열로 분석하였고, 2030년 국가 온실가스 감축목표와 시나리오를 바탕으로 충청북도의 2030년 온실가스 감축 목표를 제안하였다. 또한 감축 목표 달성을 위해 BAU 대비 장래 배출량을 고려한 2030년까지의 감축 잠재량을 추정하였다. 그 결과, 첫째, 우리나라와 충북의 온실가스 배출량은 1990년 이래 인구 및 경제 성장에 따라 증가해온 것으로 나타났으며, 2018년 국가 대비 충북의 온실가스 배출량은 3.9%로 매우 낮은 편이였고, 시멘트 및 석회 생산, 제조업 및 건설업, 수송업 등 연료연소에 의한 배출이 주를 이루는 것으로 나타났다. 둘째, 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오를 반영한 2030년 충청북도 온실가스 감축 목표는 2018년 대비 40.2%로 설정하였다. 이에 장래 배출량을 고려할 경우 목표 달성을 위한 감축 잠재량은 2018년 대비 46.8%인 것으로 추정되었다. 상기 결과는 국가 및 지자체의 온실가스 감축 목표 달성을 위해서는 분야별 온실가스 감축 수단을 통한 감축 잠재량을 충족하는 것이 중요하다는 것을 의미한다. 또한 2030년 NDC 및 2050 탄소중립 시나리오 달성을 위해 충북을 포함한 국가 및 각 지자체는 온실가스 장래 배출량을 연도별로 추정하여 매년 감축 목표와 감축 잠재량을 구하고 이를 삭감할 수 있는 구체적인 감축 수단을 마련할 필요가 있음을 말해준다.

In accordance with the enactment of 'the Paris Agreement' in 2015 and 'the Framework Act on Carbon Neutrality and Green Growth for Response to the Climate Crisis' in 2021, each local government has set appropriate reduction target of greenhouse gas to achieve the nationally determined contribution (NDC, the reduction target of 40% compared to 2018) of greenhouse gas (GHG) emissions in 2030. In this study, the current distribution of GHG emissions was analyzed in a time series centered on the Chungbuk region for the period from 1990 to 2018, with the aim of reducing GHG emissions in Chungbuk by 2030 based on the 2030 NDC and scenario. In addition, the prospected reduction by 2030 was estimated considering the projected emissions according to Busines As Usual in order to achieve the target reduction of GHG emissions. Our results showed that GHG emissions in Chungbuk and Korea have been increasing since 1990 owing to population and economic growth. GHG emissions in 2018 in Chungbuk were very low (3.9 %) relative to the national value. Moreover, emissions from fuel combustion, such as cement and lime production, manufacturing and construction industries, and transportation industries, were the main sources. Furthermore, the 2030 target of GHG emission reduction in Chungbuk was set at 40.2% relative to the 2018 value, in accordance with the 2030 NDC and 2050 carbon-zero national scenario. Therefore, when projected emissions were considered, the prospected reduction to achieve the target reduction of GHG emissions was estimated to be 46.8% relative to 2018. The above results highlight the importance of meeting the prospected reduction of GHG emissions through reduction means in each sector to achieve the national and local GHG reduction target. In addition, to achieve the 2030 NDC and 2050 carbon zero, the country and each local government, including Chungbuk, need to estimate projected emissions by year, determine reduction targets and prospect reductions every year, and prepare specific means to reduce GHG emissions.

본 연구는 기상청에서 운용 중인 영국 the United Kingdom Earth System Model (UKESM)을 리눅스 클러스터에 설치하여 과거 28년 기간에 대해 적분을 수행하고, 추가적인 수치 실험을 수행하여 얻은 결과와 비교한다. 설치한 UKESM은 저해상도 버전이지만, 대류권 대기 화학-에어로졸 과정과 성층권 오존 화학 과정을 동시에 모의하는 United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) 모듈을 포함하고 있는 최신 버전이다. 본 연구에 사용된 UKCA가 포함된 UKESM (UKESM-UKCA)은 전체 대기에서의 화학, 에어로졸, 구름, 복사 과정이 연동된 모델이다. CMIP5 기존 배출량 자료를 사용하는 UKESM 기준 적분 수치 모의와 함께, 동아시아 지역 이산화황(SO2) 배출이 기상장에 미치는 영향을 평가하기 위하여 CMIP5 SO2 배출량 대신 최신의 REAS 배출자료로 교체한 실험 적분 수치 모의를 수행하였다. 두 수치 모의의 기간은 모두 1982년 1월 1일부터 2009년 12월 31일까지 총 28년이며, 모델 결과는 동아시아 지역 에어로졸 광학 두께, 2-m 온도, 강수 강도의 시간 평균값과 시간 변화 경향의 공간 분포를 분석하고 관측자료와 비교하였다. 모델에서 얻어진 온도와 강수 강도의 공간 분포 패턴은 관측자료와 전반적으로 유사하였다. 또한 UKESM에서 모의된 오존 농도와 오존전량의 공간 분포도 위성 관측 자료와 분포 패턴이 일치하였다. 두 UKESM 실험 적분 모의 결과로 얻어진 온도와 강수 강도의 선형 변화 경향의 비교를 통해, 동아시아 지역 SO2 지면 배출은 서태평양과 중국 북부지역에 대한 온도와 강수량의 변화 경향에 중요한 요인임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통해 슈퍼컴퓨터에서만 운용되던 UKESM이 리눅스 클러스터 컴퓨팅 환경에도 설치되어 운용이 가능하다는 점을 제시한다. 대기 환경 및 탄소 순환을 연구하는 다양한 분야의 연구자들에게도 대기-해양-지면-해빙이 상호작용하는 UKESM와 같은 지구시스템모델이 활용될 가능성과 접근성이 높아졌다.

This study presents a software full setup and the following test execution times in a Linux cluster for the United Kingdom Earth System Model (UKESM) and then compares the model results from control and experimental simulations of the UKESM relative to various observations. Despite its low resolution, the latest version of the UKESM can simulate tropospheric chemistry-aerosol processes and the stratospheric ozone chemistry using the United Kingdom Chemistry and Aerosol (UKCA) module. The UKESM with UKCA (UKESM-UKCA) can treat atmospheric chemistryaerosol- cloud-radiation interactions throughout the whole atmosphere. In addition to the control UKESM run with the default CMIP5 SO2 emission dataset, an experimental run was conducted to evaluate the aerosol effects on meteorology by changing atmospheric SO2 loading with the newest REAS data over East Asia. The simulation period of the two model runs was 28 years, from January 1, 1982 to December 31, 2009. Spatial distributions of monthly mean aerosol optical depth, 2-m temperature, and precipitation intensity from model simulations and observations over East Asia were compared. The spatial patterns of surface temperature and precipitation from the two model simulations were generally in reasonable agreement with the observations. The simulated ozone concentration and total column ozone also agreed reasonably with the ERA5 reanalyzed one. Comparisons of spatial patterns and linear trends led to the conclusion that the model simulation with the newest SO2 emission dataset over East Asia showed better temporal changes in temperature and precipitation over the western Pacific and inland China. Our results are in line with previous finding that SO2 emissions over East Asia are an important factor for the atmospheric environment and climate change. This study confirms that the UKESM can be installed and operated in a Linux cluster-computing environment. Thus, researchers in various fields would have better access to the UKESM, which can handle the carbon cycle and atmospheric environment on Earth with interactions between the atmosphere, ocean, sea ice, and land.

최근 동아시아 지역에서 인위적 배출량의 감소에도 불구하고, 봄철에 한국에서는 잦은 연무 사례가 발생하고 있다. 북동 태평양에서 자주 발생하는 대기 블로킹은 지구 규모 대기 변동과 동아시아 지역의 서풍 기류를 정체시키기도 한다. 2019년 3월 동아시아 지역의 온난하고 정체적인 종관 기상 특성이 알래스카 대기 블로킹이 발생한 6-7일 후에 일어나고 있었다. 특히, 2019년 3월 18-24일에 발생한 알래스카 대기 블로킹은 3월 25-28일 동안 한국에서 일평균 미세먼지(particulate matter; PM10) 질량농도가 50 μg m-3을 넘는 고농도 PM10 연무 사례가 발생하는 데 영향을 미치고 있었다. 한편, WRF-Chem 모델을 활용하여 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 인위적 배출의 장거리 수송 기여도는 30-40%를 나타내고 있었다. PM10 에어로졸 구성 성분인 황산염, 질산염, 암모늄, 블랙 카본, 유기 탄소, 기타 무기물의 장거리 수송 기여도는 각각 10-15, 20-25, 5-10, 5-10, 5-10, 15-20%를 나타내었다. 질소 산화물이 온난하고 정체적인 대기에서 암모늄과의 광화학 반응으로 형성된 질산암모늄은 한국의 고농도 PM10 연무 사례에 대한 장거리 수송 기여도가 PM10 에어로졸 중 가장 큰 비중을 나타내고 있었다.

Despite the decreasing trend of anthropogenic emissions in East Asia in recent years, haze days still frequently occur in spring. Atmospheric blocking, which occurs frequently in the northeastern Pacific, leads to persistent changes in large-scale circulation and blocks westerly flow in the East Asian region. During March 2019, frequent warm and stagnant synoptic meteorological conditions over East Asia were accompanied 6-7 days later by the Alaskan atmospheric blocking. The Alaskan atmospheric blocking over the period of March 18-24, 2019 led to high particulate matter (PM10) severe haze days exceeding a daily average of 50 μg m-3 over the period of March 25-28, 2019 in South Korea. Although the high-PM10 severe haze days were caused by warm and stagnant meteorological conditions, the regional contribution of anthropogenic emissions in eastern China was calculated to be 30-40% using the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry (WRF-Chem). The major regional contributions of PM10 aerosols in the period of high-PM10 severe haze days were as follows: nitrates, 20-25%; sulphates, 10-15%; ammonium, 5-10%; and other inorganics, 15-20%. Ammonium nitrate generated via gas-to-aerosol conversion in a warm and stagnant atmosphere largely contributed to the regional transport of PM10 aerosols in the high-PM10 severe haze days in South Korea.

해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO32-)이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO3 shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양 산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.

The ocean is a significant sink for atmospheric anthropogenic CO2, absorbing one-third of the total CO2 emitted by human activities. In return, oceans have experienced significant declines in seawater pH and the aragonite saturation state also called ocean acidification. This study evaluates the distribution of aragonite saturation state, an indicator to assess the potential threat from ocean acidification, by combining newly obtained data from the west coast of South Korea with previous datasets covering the Yellow Sea, East Sea, northern South China Sea, and southeast coast of South Korea. In general, offshore waters absorb atmospheric CO2; however, most of the collected water samples show aragonite oversaturation. On the southeast coast, the aragonite saturation state was significantly affected by river discharge and associated variables, such as freshwater input with nutrients, seasonal stratification, biological carbon fixation, and bacterial remineralization. In summer, hypoxia and mixing with relatively acidic freshwater made the Jinhae and Gwangyang Bays undersaturated with respect to aragonite, possibly threatening marine organisms with CaCO3 shells. However, widespread aragonite undersaturation was not observed on the west coast, which receives considerable river water discharge. In addition, occasional upwelling events may have worsened the ocean acidification in the southwestern part of the East Sea. These results highlight the importance of investigating site-specific ocean acidification processes in coastal waters. Along with the above-mentioned seasonal factors, the dissolution of atmospheric CO2 and the deposition of atmospheric acidic substances will continue to reduce the aragonite saturation state in Korean waters. To protect marine ecosystems and resources, an ocean acidification monitoring program should be established for Korean waters.

빈번한 가뭄의 피해는 수자원의 양극화를 초래하고 있다. 국내에서는 2011년부터 2017년 사이에 국지적이고 주기적인 이상 가뭄이 지속되어 10년 가뭄 빈도로 설계된 소규모 저수지의 저수율이 감소하였다. 이러한 저수율의 감소는 수질을 떨어트릴 수 있고 이미 확보된 용수의 사용마저 제한할 수 있다. 따라서 가뭄에 대비하고 극복하기 위해서는 수질관리와 가뭄 빈도의 재산정이 필요하다. 이 연구는 저수지에서 수질 변화의 원인인 잠재적 오염물질을 추정하고, 가뭄 기간 동안 저수지의 저수율 감소와 그에 따른 수질 변화를 검토한 것이다.

Frequent drought damage has resulted in the polarization of water resources. In Korea, local periodic abnormal droughts continued to occur between 2011 and 2017, resulting in decreased water storage rates of small-scale reservoirs designed with a frequency of 10-year droughts. This decrease can degrade water quality and limit the use of already secured quantities. Therefore, to prepare for and overcome drought, quality management and recalculation of drought frequency are required. This study estimates the potential pollutants causing quality changes in the reservoir. In addition, it reviews the decrease in storage and consequent changes in the quality of a reservoir during drought.

최근 들어 기후변화로 인한 태풍의 강도는 강력해졌다. 광산지역의 광미와 폐석은 수해로 인해 환경에 악영향을 미쳤을 것으로 추정된다. 강릉지역은 3,693호(1936), 루사(2002), 매미(2003), 메기(2004) 등의 국내 최대 태풍의 영향은 받았다. 이번 연구는 태풍으로 인한 수해 이후 하천을 따라 그 주변에 높은 농도의 비소가 검출된 사례를 기초로 하였다. 환경피해 관련 법은 오염 원인자의 책임을 명확히 하고 있지만, 잠재적인 자연재해 지역에서는 세심한 적용이 필요하다. 이러한 지역에서 자연재해의 영향을 최소화하기 위해서 관련 법들의 개선과 연계가 필요하다. 이 연구가 하류 지역에서 혼재된 오염물질 대응에 도움이 되길 기대한다.

In recent years, the intensity of typhoons has increased due to climate change. It is presumed that the tailings and waste rock in the mining area harm the environment owing to flood damage. The Gangneung area has been affected by the largest typhoons in Korea, including No. 3,693 (1936), Rusa (2002), Maemi (2003), and Megi (2004). This study was based on a case in which high concentrations of arsenic were detected in the surroundings along a stream after floods caused by typhoons. Although the environmental damage-related law clarifies the responsibility of polluters, careful implementation is required in potential natural disaster areas. The pollutants from abandoned mines can be widely exposed due to typhoons as artificial causes may be mixed. To minimize the impact of natural disasters in these areas, it is necessary to improve and link relevant laws. This study is expected to help cope with mixed pollutants in downstream areas.

백두산 성층화산체와 천지 칼데라 외륜산 정상부에 분포하는 홀로세에 분화한 규장질 화산암 시료와 플라이스 토세 개마용암대지와 장백산순상화산체의 고철질 화산암 시료의 암석화학적 특징 분석을 통해 지체구조적 위치를 알아 보았다. 백두산 화산지대에서 초기 고철질 분출물들은 개마용암대지와 장백산순상화산체를 형성하였으며, 대부분 알칼리계열의 현무암에서 조면현무암 또는 서브-알칼리(쏠레이아이트) 현무암에서 현무암질안산암의 성분이며, 백두산 성층화산체와 천지 칼데라 정상부 부근의 홀로세 분출물은 대부분 규장질의 조면암에서 유문암 성분이다. 고철질 화산암류와 규장질 화산암류 사이의 SiO2 54-62 wt.%가 결핍된 쌍모식 조성을 나타낸다. 이는 마그마작용이 지각내 신장형 지체구조적 위치에서 발생하였음을 지시하는 단서가 될 수 있다. 지구조판별도에서 고철질 화산암류들은 판내부 또는 판내부 알칼리암과 쏠레이아이트암의 영역에 구분되어 도시되는데 이는 TAS성분도의 결과와 잘 일치한다. 규장질 화산암류들은 규장질 화강암류에 적용하는 판별도에서 판내부화강암(WPG)의 지체구조적 위치에 도시된다. 지구조 판별도에서 판의 섭입과 관련한 도호 또는 대륙연변호의 영역에는 도시되지 않으며, 모두 판내부 영역에 도시된다. 미량원소 함량을 원시맨틀값으로 표준화한 거미도에서 섭입대 화산암류에서 특징적으로 나타나는 Nb, Ti 의 부(-) 이상을 나타내지 않으며, OIB와 유사한 패턴을 나타낸다. 미량원소 함량 조성은 섭입대에서 유래된 마그마 작용에 연관된 의미있는 증거를 나타내지 않는다. 이는 백두산화산지대의 마그마작용이 판내부 환경에서 있었음을 지시한다. 이들 화산암류의 판내부 지체구조 위치는 이 지역에서 발생하는 천발지진의 진원 깊이와도 조화적이다. 백두산화산지대의 화산암석들은 신생대 동안 맨틀 물질의 용승에 의한 판내부 화산활동의 결과로 해석된다.

This study aimed to investigate the tectonic setting of the volcanic edifice at Mt. Baekdu by analyzing petrochemical characteristics of Holocene felsic volcanic rocks distributed in the Baekdusan stratovolcano edifice and summit of the Cheonji caldera rim, as well as Pleistocene mafic rocks of the Gaema lava plateau and Changbaishan shield volcano edifice. During the early eruption phases, mafic eruption materials, with composition ranging from alkali basalt to trachybasalt, or from subalkaline (tholeiitic) basalt to basaltic andesite formed the Gaema lava plateau and Changbaishan shield volcanic edifice, whereas the Baekdusan stratovolcano edifice and Holocene tephra deposits near the summit of the Cheonji caldera comprises trachytic and rhyolitic compositions. Analysis results revealed bimodal compositions with a lack of 54-62 SiO2, between the felsic and mafic volcanic rocks. This suggested that magmatic processes occurred at the locations of extensional tectonic settings in the crust. Mafic volcanic rocks were plotted in the field of within-plate volcanic zones or between within-plate alkaline and tholeiite zones on the tectonic discrimination diagram, and it was in good agreement with the results of the TAS diagram. Felsic volcanic rocks were plotted in the field of within-plate granite tectonic settings on discrimination diagrams of granitic rocks. None of the results were plotted in the field of arc islands or continental margin arcs. The primitive mantle-normalized spider diagram did not show negative (-) anomalies of Nb and Ti, which are distinctive characteristics of subduction-related volcanic rocks, but exhibited similar patterns of ocean island basalt. Trace element compositions showed no evidence of ,magmatic processes related to subduction zones, indicating that the magmatic processes forming the Baekdusan volcanic field occurred in an intraplate environment. The distribution of shallow earthquakes in this region supports the results. The volcanic rocks of the Baekdusan volcanic field are interpreted as the result of intraplate volcanism originating from the upwelling of mantle material during the Cenozoic era.