• 제목/요약/키워드: 기후정보

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토양수분관측망을 활용한 토양수분의 실측값과 추정값 상관성 평가 (Relationship between Measured and Predicted Soil Water Content using Soil Moisture Monitoring Network)

  • 옥정훈;김동진;한경화;정강호;이경도;장용선;조희래;황선아
    • 한국농림기상학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.297-306
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    • 2019
  • 기후변화 대응을 위한 토양수분 관리는 중요한 과제이며, 최적의 토양수분 함량을 예측할 수 있다면 대단위 토양수분 정보를 제공할 수 있다. 본 연구에서는 포장용수량 및 위조점의 실측값과 추정값에 대한 상관 관계를 분석하였으며, 토양특성 인자와 토양수분 간 상관성을 조사하였다. 선정된 토양수분관측망 지점은 76 개이며, 모래함량이 높은 사토, 양질사토, 사양토가 77%를 차지하였으며, 유기물은 0.03~3.50%, 용적밀도는 1.01~1.69 Mg m-3 범위로 조사되었다. 포장용수량 및 위조점의 추정값은 실측값과 상관계수가 낮고 실측값보다 과소 평가되었으나 추정값과 실측값 간에는 고도로 유의한 정의상관관계(p<0.01)가 나타났다. 토양수분(포장용수량 및 위조점)은 미사, 점토, 유기물과는 고도로 유의한 정의상관(p<0.01)이었으며, 모래와는 고도로 유의한 부의상관(p<0.01)이었다. 하지만 본 연구에서 조사된 토양수분관측망 토양은 농업기상대 설치를 위하여 인위적으로 조성된 지점이 포함되어 있어 일반농경지 토양 특성을 그대로 반영하기 다소 어려움이 있다. 따라서 토양수분 측정 조사지점을 농경지까지 포함하여 표본수를 확대하고 토양 인자를 적절하게 활용할 경우 국내 실정에 맞는 토양수분 추정식을 도출할 수 있을 것으로 기대된다.

기상위성의 태동: 최초의 기상위성 TIROS (Beginning of the Meteorological Satellite: The First Meteorological Satellite TIROS)

  • 안명환
    • 대기
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    • 제22권4호
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    • pp.489-497
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    • 2012
  • 미국의 우주개발이 시작된 것은 우주개발 그 자체나, 소련과의 우주경쟁을 벌이기 위해서 시작된 것이 아니라, 소련의 기습공격에 대한 두려움이 증가하면서 이를 억제할 수 있는 수단을 강구하는 과정에서 파생되었다. 국가 안보를 위해서는 적성국에 대한 정확한 정보가 요구되었으며, 이를 확보하기 위해 풍선, 항공기 관측 등이 실패 또는 제한적인 성공만을 거두게 되었고, 이들을 대체할 수 있는 수단으로 위성의 활용성이 부각되었다. 그러나 당시에는 우주를 누구나 자유롭게 사용할 수 있는 공역이라는 개념이 받아들여지지 않았기 때문에 첩보위성 운영에 따른 군사적 및 정치적 위협을 제거할 필요가 있었다. 이를 위해 아이젠하워 정부는 IGY에 기여하기 위한 위성을 개발하여 발사한다는 계획을 비밀리에 검토하여 신속하게 승인하였다. 또한 지구관측위성의 개발 및 발사 주체를 선정함에 있어도, 국가안보적인 요소를 은폐하기 위한 큰 흐름이 적용되었다. 세계 최초로 위성을 발사하겠다는 의지가 우선이었다면 당연히 기술적으로 가장 안정되게 발전되어 있던 육군의 로켓팀을 선정했어야 했지만, 지구관측위성이 민간 프로그램임을 내세우고 강조하기 위해서 기술이 완성되지 않았고 실패의 위험성마저 포함하고 있던 NRL을 선정하였다. 이러한 과정에서 첫 위성 발사의 영광을 소련에 넘겨주고, 그 여파로 탄생한 것이 기상위성이었다. 기상위성영상이 없는 TV 일기예보를 생각하기 어려운 점, 기상기후 연구와 현업에서 기상위성자료가 차지하는 비중 등을 생각하면, 기상위성은 미국의 우주개발 초창기부터 사용자들의 강력한 요구에 의해 개발이 시작된 것으로 쉽게 생각할 수 있다. 그렇지만 기상위성은 위성을 발사하겠다는 강한 집념을 가졌던 육군의 로켓 개발팀과 자신들의 기술개념을 실증하고자 했던 RCA Corporation의 단순한 희망에서 출발하여, 스푸트니크 여파에 대한 대응수단을 강구하는 과정에서 육군의 위성 프로그램 명맥을 유지하기 위해 첩보위성이 아닌 기상위성 프로그램으로 재편되면서 탄생하게 되었다. TIROS 1호가 성공적으로 발사되기까지의 중요한 이벤트를 연대기로 정리한 Table 1에서 알 수 있는 것과 같이, 기상위성의 활용성이 제기된 이후 기상위성 프로그램이 만들어지기까지는 10여 년, 그리고 기상위성 프로그램이 시작된 지 4년 만에 성공적인 발사가 이루어진다. 정치사회적 변화에 따른 대처과정에서 기상위성이 탄생한 것은 우리나라 최초의 기상위성인 통신해양기상위성의 개발 시작도 궤를 같이한다. 1998년 북한의 대포동 로켓이 성공적으로 발사되면서, 우리나라 우주개발에 대한 여론의 질타가 이어졌다. 이를 타개하기 위해 1995년에 수립되었던 국가 우주개발 중장기 계획의 대폭적인 수정작업이 시작되었다. 중장기 계획에 이름만 들어있던 정지궤도의 통신방송기술시험위성을 통신방송기상위성으로 개발하자는 기상청의 요구사항이 제기되었고, 우주개발을 주관하는 과학기술부와 항공우주연구원의 지원을 받아, 결국에는 수정된 우주개발 중장기 기본계획에 통신해양기상위성을 2008년에 발사한다는 내용이 포함되게 되었다. 즉, 우리나라 최초의 기상위성인 통신해양기상위성도 외부의 정치사회적인 상황변화를 계기로 국가적인 계획으로 발전되었다는 점에서 TIROS 1호와 흡사한 점을 발견할 수 있어 흥미롭다. TIROS 1호의 성공적인 활용으로 기상학자들의 기상위성에 대한 인식이 급격하게 변화되었다. Weather Bureau뿐 아니라 국방부에서도 현업위성에 대한 요구 사항이 거세졌고, 이에 따른 NASA의 대응이 이들 요구사항을 받아들일 수 없을 정도로 더디게 진행되면서 현업위성에 대한 주도권 다툼이 이루어졌고, 그 결과가 현재 미국에서 기상위성을 확보하는 체계를 낳게 되었다. 현재 우리나라에서도 통신해양기상위성 후속위성사업이 진행되고 있으며, 이 과정에서 현업운영기관과 연구개발기관 사이의 역할 구분을 위한 작업이 진행중인 것으로 알려져 있다. 다음에는 기상위성의 현업화에 대해서 고찰해보고자 한다.

소나무의 생태형과 임령에 따른 물질 현존량 확장계수 (Biomass Expansion Factors for Pinus densiflora in Relation to Ecotype and Stand Age)

  • 박인협;박민수;이경학;손영모;서정호;손요환;이영진
    • 한국산림과학회지
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    • 제94권6호
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    • pp.441-445
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    • 2005
  • 기후변화 협약과 관련된 교토 의정서를 계기로 산림의 탄소 축적량을 조사하기 위하여 전국 규모의 산림 현존량 추정에 대한 연구가 진행되고 있다. 전국 규모의 산림 현존량 추정은 일반적으로 임업통계상의 임목축적 자료를 이용하고 있으며, 산림 현존량은 줄기의 건중량 대 재적 비인 줄기밀도와 임목 전체 건중량 대 줄기 건중량 비인 현존량확장계수에 의하여 산출할 수 있다. 본 연구는 한국 소나무의 대표적 생태형인 금강형 소나무와 중부지방 소나무를 대상으로 임령에 따른 줄기밀도와 현존량확장계수를 조사분석함으로써 임목축적에 의한 현존량 추정에 대한 정보를 제공하는데 목적이 있다. 금강형 소나무와 중부지방 소나무는 모두 영급이 증가함에 따라 줄기밀도가 증가하였으며, 현존량확장계수는 감소하였다. 금강형 소나무 줄기밀도의 경우 20년생 이하 영급과 40-60년생 영급 간에는 유의적인 차이가 있었으며, 중부지방 소나무의 뿌리를 제외한 지상부 현존량확장계수의 경우 20년생 이하, 20-40년생, 40-60년생 영급간에 모두 유의적인 차이가 있었다. 동일 영급에서 금강형 소나무는 중부지방 소나무에 비하여 줄기밀도와 현존량확장계수가 모두 낮은 값을 보였다. 20년생 이하와 20-40년생 영급의 경우 줄기밀도와 현존량확장계수 모두 금강형 소나무와 중부지방 소나무간에 유의적인 차이가 있었다. 이상을 종합하면, 임업통계상의 임목축적을 이용하여 소나무림의 현존량을 추정할 경우 전환계수인 줄기밀도와 현존량확장계수는 금강형 소나무와 중부지방 소나무를 구분하고 적정 범위의 영급에 따라 달리 적용함으로써 정확도를 높일 수 있는 것으로 나타났다.

수목의 장기 기후변화 연구시설: CO2 폭로용 상부 개방형 온실 (Long-term Climate Change Research Facility for Trees: CO2-Enriched Open Top Chamber System)

  • 이재천;김두현;김길남;김판기;한심희
    • 한국농림기상학회지
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    • 제14권1호
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    • pp.19-27
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    • 2012
  • 본 연구는 외국에서 이용해 왔던 기존의 상부 개방형 온실의 단점을 보완하여, 장기적인 연구가 요구되는 수목을 대상으로 설치한 상부 개방형 온실의 운영결과를 제공하고자 하는 것이다. 이 자료에는 이산화탄소의 농도 조절 능력 및 안정성을 비롯하여, 대기와 OTC 내부 간의 미세환경 차이에 대한 정보를 포함하고 있다. OTC 시설은 대조구인 OTC 외부 시험구, 대기와 동일 $CO_2$ 농도의 OTC 시험구, 대기 $CO_2$ 농도의 1.4배 증가시킨 OTC 시험구, 대기 $CO_2$ 농도의 1.8배 증가시킨 OTC 시험구로 구성되어 있다. 이시설은 온실 6기, $CO_2$ 폭로장치 6기, $CO_2$ 제어장치 6기, 액화탄산가스 탱크 1기, 제어감시실 1실로 구성되어 있다. 온실 6기는 직경 10m, 높이 7m의 10각형 구조물로 제작되었으며, 상부 개구율은 75% 이상을 유지하고 있다. $CO_2$ 폭로를 위해 16개 원통형 토출배관을 도입하였다. OTC의 평균 가동률은 2010년 6월에 94.2%로 가장 낮았으나, 7월 이후부터는 98% 이상의 가동률을 나타냈고, 2011년에는 100% 가동률을 보였다. 2010년과 2011년 모두 $CO_2$ 농도 조절 결과는 목표 값에 도달하였으며, 2011년이 보다 안정된 값을 나타냈다. 2011년 무처리 OTC의 $CO_2$ 농도는 목표 값의 106%였으며, 1.4배 OTC는 목표 값의 100%, 1.8배 OTC는 목표 값의 94%였다. 대기와 OTC 내부의 온도는 오전 10시부터 오후 2시 사이에 차이가 가장 컸는데, 편차는 $1.2{\sim}2.0^{\circ}C$를 기록했으나, OTC간 온도 차이는 크지 않았다. 대기와 OTC 내부간 상대 습도의 차이는 0.1~1% 사이로 매우 적었다. OTC를 운영하는데 사용된 $CO_2$ 가스 소비량은 2010년과 2011년 6월에 가장 많은 11.33톤과 17.04톤을 기록했다.

강화도 마니산 산림식생의 군집구조 특성 (Characteristics of Community Structure for Forest Vegetation on Manisan, Ganghwado)

  • 신학섭;신재권;김혜진;한상학;이원희;윤충원
    • 한국농림기상학회지
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    • 제16권1호
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    • pp.11-21
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    • 2014
  • 본 연구의 목적은 산림식생에 대한 기본 정보를 확인하고, 강화도 마니산에있는 산림의 효율적인 관리를 위한 산림식생의 계층구조와 관련된 식생학적 자료를 축적하는 데 있다. 샘플은 2010 년 8월에서 10월까지 수집된 32개소의 조사구에 대해 ZM학파의 식물사회학적 분석방법으로 식생군락을 구분하였고, 중요치 분석을 수행하였다. 식물사회학적 식생분석결과 산림식생은 여러 종들의 구분에 의해 2개 군락, 2개 군, 4개 소군으로 분류되었고, 복잡한 환경인자들에 의해 결정되어진 것으로 사료되는 식생유형은 총 5단위로 나타났다. 5개의 식생유형 중 식생단위1의 중요치는 소나무 54.31 (18.10%)로 나타났으며, 신갈나무 39.21 (13.07%), 식생단위2의 서어나무가 37.29 (12.43%), 신갈나무 89.43 (22.23%), 진달래 63,525 (14.43%)로 나타났다. 식생단위3에서 때죽나무의 중요치 53.97 (13.50%), 당단풍 33.60 (8.40%), 서어나무 26.48 (6.62%), 졸참나무 22.51 (5.64%)로 나타났으며, 식생단위4에서는 서어나무 47.70 (11.92%), 상수리나무 38.40 (9.60%)로 나타났고, 식생단위5의 쉬나무가 80.59 (20.14%), 아까시나무 35.00 (8.74%), 칡의 중요치가 28.63 (7.15%), 떡갈나무 28.20 (7.05)의 순으로 중요치가 나타났다. 이는 1997년 강화도의 기후와 산림생태계 현황(Lee, 1997)에서 온대중부림의 생태적 천이는 소나무에서 참나무류를 거쳐 서어나무류의 순서라는 학설이 거의 입증되었는데, 강화도 마니산의 산림식생은 천이발달의 중간단계로 보고한 바 있는데, 현재의 산림식생은 소나무군집, 신갈나무군집, 때죽나무군집, 서어나무군집, 쉬나무군집으로 분류되고, 각 식생단위에서 서어나무의 중요치가 높게 나타나는 것으로 미루어 인위적, 자연적 교란이 없는 한 서어나무로의 천이가 진행될 것으로 사료된다.

기준증발산량 산정방법들의 시공간적 보정에 대한 개선효과 평가 (Evaluation of improvement effect on the spatial-temporal correction of several reference evapotranspiration methods)

  • 김철겸;이정우;이정은;김현준
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권9호
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    • pp.701-715
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    • 2020
  • 본 연구에서는 FAO-56 Penman-Monteith (FAO PM)를 비롯하여 Hamon, Hansen, Hargreaves-Samani, Jensen-Haise, Makkink, Priestley-Taylor, Thornthwaite 등 총 8가지 기준증발산량 산정방법을 이용하여 전국 기상청 ASOS 지점을 대상으로 각 방법에 따른 기준증발산량을 산정하여 비교하였다. 또한 가장 신뢰성이 높은 것으로 알려진 FAO PM값을 기준으로 나머지 7가지 방법에 의한 월별 편차를 분석하여 지점별 월별 보정계수를 도출하고, 보정에 따른 개선효과를 평가하였다. 먼저 각 방법의 기본계수를 적용하여 기준증발산량을 산정한 결과, 방법에 따라 큰 편차를 나타내었으며 Hansen 방법이 상대적으로 FAO PM과 유사한 것으로 나타났다. 반면, Hamon과 Jensen-Haise 방법은 여름철을 중심으로 타 방법대비 매우 큰 값을 보였으며, FAO PM과의 편차도 크게 나타났다. 지역별로는 동해안 일부지역을 제외하고 대부분의 지역에서 FAO PM과 비교하여 기준증발산량을 과다하게 산정하는 것으로 분석되었다. FAO PM 결과와의 편차를 기반으로 지점별 월별 최적화된 보정계수를 도출하고 기준증발산량을 다시 비교한 결과, 지점에 따라 보정 전에 -46 mm~+88 mm의 범위를 보였던 월 평균값은 보정 후 -11 mm~+1 mm로 나타났으며, 연 평균값도 -393 mm~+354 mm (보정 전)에서 -33 mm~+9 mm (보정 후)로 보정을 통하여 편차가 크게 감소되었다. 또한, 기온자료만을 이용하는 Hamon, Hargreave-Samani, Thornthwaite 방법들도 보정을 통하여 FAO PM과 큰 차이없는 결과를 도출하였다. 특히 기온기반의 방법들은 기후변화 시나리오 중 상대적으로 불확실성이 낮은 기온자료만을 이용하여 미래의 장기간의 기준증발산량을 전망하거나, 월 또는 계절예측 기온정보를 이용하여 수개월간의 기준증발산량을 예측하는 경우에 유용하게 활용될 수 있을 것이다.

영국 공원녹지 정책의 최근 경향과 특성 (The Implications and Characteristics of the Policies for Park and Green Spaces in England)

  • 김연금;최정민
    • 한국조경학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.86-96
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    • 2012
  • 최근 공원녹지 공간은 여가 활동의 장소로 뿐만 아니라 환경복지, 사회교육과 일자리 창출, 탄소 저감 등에도 기여하고 있다. 그래서 공원녹지는 도로, 하천, 항만, 상하수도, 배수 같은 도시기반시설로 이해하거나, 교육 및 문화, 복지 시설 등과 같은 인프라에 포함하기도 한다. 이러한 변화는 공원 및 녹지 공간 관련 정책에 반영되고 있고, 많은 국가나 지자체에서 관심을 갖고 투자하고 있다. 영국에서 근래 이루어진 정책적 쇄신은 이에 대한 좋은 예라 할 수 있다. 이에 본 연구는 2002년 이후 영국에서 이루어진 공원녹지 정책의 변화 과정과 내용, 변화된 정책의 특징과 시사점을 다루었다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 다양한 정책서를 통한 정책 참여와 실천 유도이다. 이는 추상적 문구와 일반적 유형을 나열하여 실행 효과가 미흡한 성문법보다 실천적인 방법이라고 할 수 있다. 둘째, 공원녹지공간의 정치적 행정적 위상 제고다. 일례로 공원녹지 공간 관련 정책 및 프로그램을 총괄적으로 조정할 수 있는 조직인 케이브 스페이스를 설립하였다. 셋째, 도시공원과 녹지를 위한 지원금 제도의 도입과 실행이다. 넷째, 공원녹지 공간의 질 저하 방지와 향상을 위한 단기적 장기적 정책 마련이다. 다섯째, 중앙정부, 지방정부, 커뮤니티의 역할배분과 파트너십 구축이다. 중앙정부는 지방정부와 제도적, 정보적 지원, 모니터링, 우수 사례 선발 같은 방식으로 파트너십을 유지하고 있다. 마지막으로는 정책수립과 실천에 다양한 주체들과 커뮤니티의 참여이다. 정책수립과 실천에 중앙정부조직들뿐만 아니라 제 3부문의 단체들, 민간기업 등을 포함시킴으로써 여러 정책과의 연계성 및 실천성을 높였다. 근래 우리나라에서는 공원 일몰제, 조경법, 도시숲법 등 당면 문제와 기후변화에 대한 대처, 질 높은 도시의 삶, 지속가능성 확보 등으로 인해 공원녹지 정책에 대한 재고가 요구되고 있다. 그러나 공원녹지정책에 관한 연구는 미흡한 현실이다. 이에 국가적 차원에서 공원녹지 정책을 체계적으로 다루고 있는 영국의 사례 검토는 의미 있는 일이다.

도심지 급경사지에서 토석류 범람 특성 및 사방댐 기능 (Debris flow characteristics and sabo dam function in urban steep slopes)

  • 김연중;김태우;김동겸;윤종성
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권8호
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    • pp.627-636
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    • 2020
  • 과거의 토석류 재해는 도시로부터 멀리 떨어진 산지지형에서 주로 발생하여 다른 자연재해 보다 비교적 피해가 적은 재해로 저평가 되었다. 하지만 도시화가 진행됨에 따라 도심속 산지지형에 많은 주거지 및 주요 시설물 등이 건설되면서 많은 환경적 변화와 기후변화에 따른 강우량의 증가로 토사재해의 발생 빈도가 꾸준히 증가 하고 있어 토석류에 대한 위험 리스크가 고조되고 있다. 특히 급경사지로 지정된 지역에서 토석류 범람 특성 및 저감대책에 관한 연구는 아직 미비하다. 따라서 우리나라 환경에 적합한 독자적인 방재 기술을 확보하기 위한 연구와 여러 방재 정보의 업데이트 및 개량이 요구되며 우리나라 지형 특성을 고려할 수 있는 독자적인 기술이 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 급경사지로 지정된 지역을 대상으로 방재성능목표에 따른 토사 유출량을 산정하고 그에 따른 독자적인 모델을 개발하여 토석류 영향평가와 피해저감에 탁월한 사방댐의 기능 평가를 목적으로 한다. 사방댐 평가를 위해 개발한 2차원 토석류 모델의 신뢰성 확보를 위해 수리모형실험과의 비교 검증 결과 잘 일치하는 것으로 나타났으며 이 결과로부터 모델의 신뢰성을 확인하였다. 또한, 급경사지 주변의 지역적 특징을 고려하기 위해 평면 2차원 토석류 모델을 구축하여 직접 피해지역에 도달하는 토석류의 흐름 특성을 분석하였고, 피해저감을 위해 설치한 사방댐의 제원(높이) 및 설치장소에 따라 토석류가 하류로 전달되는 흐름 특성을 분석하였다. 특히 사방댐 설치장소가 토석류의 흐름이 발생하는 약 20° 이상의 지역에서는 사방댐의 기능이 현저히 떨어지는 것을 확인하였다.

경험공식 및 다중회귀모형을 이용한 붕괴 저수지(습지) 비퇴사량 추정 (Estimation of sediment deposition rate in collapsed reservoirs(wetlands) using empirical formulas and multiple regression models)

  • 김동현;이하늘;배영혜;주홍준;김덕환;김형수
    • 한국습지학회지
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    • 제23권4호
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    • pp.287-295
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    • 2021
  • 댐 저수지(dam reservoir wetland)나 농업용 저수지 습지(irrigation reservoir wetland) 같은 시설물은 준공되고 시간이 지남에 따라 침식(erosion), 유사이송(sediment transport), 그리고 유사가 침전(sediment deposition)되어 퇴적이 발생하게 된다. 장기간 유사가 퇴적되면 홍수 및 가뭄 조절 기능에 영향을 주기 때문에 퇴적 문제는 저수지 습지의 유지 관리를 위해 매우 중요하다. 그러나 퇴사에 관한 연구는 가용 자료의 부족으로 인해 주로 경험공식에 의해 추정되어 왔다. 본 연구의 목적은 실측자료 및 경험공식과 더불어 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량(sediment deposition rate)을 산정하고 비교하고자 하였다. 또한, 저수지 습지의 퇴사(reservoir wetland sedimentation) 및 노후화로 인해 2020년 긴 장마에 따른 홍수피해가 발생한 64개소의 저수지 습지에 적용하여 잠재적인 붕괴 원인을 파악하고자 하였다. 대상 저수지는 실측 정보가 있는 한국의 경상남도 밀양시(Miryang city, Gyeongsangnam province)에 위치한 가곡(GaGog) 저수지 등 10개소를 선정하였다. 저수지 유효저수용량 실측자료를 이용하여 비퇴사량을 산정하였고 기존에 개발된 총 4가지 경험공식과 물리적/기후적 특성 등을 고려한 다중회귀모형을 개발하여 비퇴사량을 산정하였다. 비퇴사량 산정 결과, 본 연구에서 개발한 다중회귀모형의 오차가 0.21(m3km2/yr)부터 2.13(m3km2/yr)으로 가장 낮았다. 따라서 다중회귀모형에 의해 추정한 비퇴사량을 토대로 저수지 습지의 유효저수용량에 대한 변화를 분석하였는데 유효저수용량이 0.21(%)부터 16.56(%)까지 감소한 것으로 파악되었다. 또한, 월류 피해가 발생한 저수지 습지의 비퇴사량은 파이핑 피해 등이 발생한 저수지의 비퇴사량 보다 상대적으로 높았다. 즉, 저수지 바닥에 비퇴사량이 축적되면 허용할 수 있는 유효저수용량이 부족해지고, 저수지의 홍수 및 가뭄 조절 능력이 감소되어 호우로 인한 저수지 붕괴 피해가 발생할 수 있다는 것이다.

최근 12년간 아까시나무 만개일의 변화와 과정기반모형을 활용한 지역별 만개일 예측 (Recent Changes in Bloom Dates of Robinia pseudoacacia and Bloom Date Predictions Using a Process-Based Model in South Korea)

  • 김수경;김태경;윤석희;장근창;임혜민;이위영;원명수;임종환;김현석
    • 한국산림과학회지
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    • 제110권3호
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    • pp.322-340
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    • 2021
  • 최근 급격한 봄철 기온 상승과 기후변화의 영향으로 한반도에 분포하고 있는 아까시나무의 개화 시기가 변화하면서 지역간에 동시 개화 현상(simultaneous blooming)이 관측되고 있다. 이러한 변화는 국내 양봉 산업에 큰 변화를 초래하였고, 이로 인해 정확도 높은 아까시나무 개화시기 정보에 대한 수요가 증가하고 있다. 따라서, 본 연구를 통해 아까시나무의 지역별 개화 시기 변화를 잘 설명할 수 있는 신뢰도 높은 개화 시기 예측 모형을 개발하고자 하였다. 이를 위해 지난 12년(2006~2017년)간 전국 26개 지점에서 관측된 아까시나무 만개일 자료와 과거 일기온 복원 자료를 활용하여 봄철 기온 및 아까시나무 만개일 변화의 경향성을 권역별로 파악하고, 과정기반모형을 활용하여 지역 통합 모형(SM)과 함께 지역적 특성을 반영하는 세 모형-SM에 지점별 보정계수를 도입한 수정 통합 모형(MSM), 권역별로 모수를 추정하는 권역별 통합 모형(GM), 관측 지점별로 모수를 추정하는 지역 모형(LM)-을 도출, 성능을 비교하였다. 기온 및 만개일의 경향 분석 결과, 남부 지역에 비해 봄철 기온 상승률이 2배 이상 높았던 중북부 내륙 지역의 경우 만개일이 빠른 속도로 앞당겨져, 결과적으로 남서부 해안 지역과의 만개일 차이는 1년에 0.7098일씩 감소하였다(p-value=0.0417). 전체 지역에 대한 모형의 성능 비교 결과, 지역 특이성이 반영되지 않은 SM에 비해서 MSM은 24% 이상, LM은 15% 이상 감소한 RMSE 값을 나타냈다. 또한 LM과 MSM의 예측 알고리즘을 전국 범위로 확대하여 4년 간(2014~2017년) 16개의 추가 관측 지점을 대상으로 검증한 결과, LM에 코크리깅(Co-kriging)기법을 적용한 방법이 보정계수 전국 분포도를 추정하여 SM을 보정하는 방법보다 예측력이 더 뛰어났으며, 오차의 분포는 두 모형 간에 통계적으로 유의한 차이를 보였다(RMSE: p-value=0.0118, Bias: p-value=0.0471). 본 연구는 아까시나무의 개화 시기 예측에 있어 지역 단위 예측의 신뢰도를 향상시키고 모형을 넓은 지역 범위로 확대, 적용하기 위한 방안을 제시하였다.