• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.235-250
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• 2021

본 연구에서는 '한국 김제의 전형적인 벼 경작 시스템이 기후스마트농업(CSA)의 삼중 도전에 어떻게 부합하고 있는가?'라는 질문에 답하기 위해, (1) 벼 경작 시스템의 에너지, 물, 탄소 및 정보의 흐름을 직접 관측하였고, (2) 생산성/효율성, 온실가스 방출/흡수 및 회복성을 평가할 수 있는 다양한 측정도구(metrics)를 사용하여 기후스마트농업의 관점에서 평가하였다. 국내 플럭스 관측망인 KoFlux 관측지의 하나인 김제의 대표적인 벼 경작 시스템에서 3년간(2011, 2012, 2014)의 생육기간 동안 에디공분산 기술을 사용하여 에너지, 물, 이산화탄소 및 메탄 플럭스의 흐름을 모니터링하였다. 생산 효율성 평가를 위해서는 총일차생산량(GPP), 생태계 호흡량(RE), 곡물 수확량, 빛사용효율(LUE), 물사용효율(WUE), 및 탄소흡수효율(CUE)을 지표로 사용하였다. 온실가스 정량화를 위해서는, 이산화탄소 플럭스(F_CO2)와 메탄 플럭스(F_CH4)의 경우 직접 관측한 자료를 사용하였고, 아산화질소 플럭스(F_N2O)는 IPCC지침에 따라 간접적으로 산출한 자료를 사용하였다. 회복성 평가를 위해서는 자기-조직화(self-organization, S) 지표를 사용하였으며, 벼 경작 시스템에서 가장 포괄적인 세 과정(총일차생산, 메탄플럭스, 증발산)을 대상으로 정보이론을 사용하여 정량화 하였다. 결과에 따르면, 3년 간의 생육 기간 중 2011년이 상대적으로 CSA 삼중 목표를 모두 성취하였으나, 이어지는 2012년과 2014년에 모두 생산량이 감소하고 온실가스 방출이 크게 증가하여 기후스마트 한 관리가 이루어지지 않은 것으로 보인다. 3년 생육기간을 평균한 CSA 지표의 값과 범위의 경우, 생산성에 관련된 지표들은 문헌에 보고된 다른 연구 결과와 비교할 때 대부분 중-상위의 범위에 속했으나, 온실가스 완화의 경우 평균 이하였고, 회복성은 높았지만 보고된 자료가 없어 비교하지 못했다. 기후스마트한 벼재배를 위해서는, 1) 이해 관계자들이 함께 목적에 맞게 목표의 우선순위를 정하고('거버넌스'), 2) CSA 지표를 분석한 결과로부터 얻어진 되먹임(feedback) ('모니터링') 정보를 기반으로, 3) 상황에 맞는 적절한 개입('관리'), 즉 거버넌스/관리/모니터링의 삼합으로 이루어지는 비저니어링이 필요함을 시사한다.

• 한국환경생태학회지
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• 제37권6호
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• pp.429-438
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• 2023

두만강 하류의 숲은 북한, 중국, 러시아를 연결하는 중요한 산림생태계로서, 국제적인 멸종위기종인 호랑이(Panthera tigris)와 표범(Panthera pardus)을 포함한 다양한 야생동물들에게 서식환경과 이동경로를 제공하여 준다. 본 연구는 두만강 하류, 특히 중국과 북한을 연결하는 잠재적인 생태통로로서 한반도의 생물다양성 보전과 복원에 중요한 역할을 할 수 있는 밀강 지역에 초점을 맞추고 있다. 2019년 5월부터 2021년 5월까지 이 지역에 설치한 48대의 무인센서카메라를 통해 출현하는 포유류 종을 확인하고 그들의 상대개체수와 점유율 및 분포 현황을 파악하는 것을 목표로 하였다. 그 결과 총 18종의 포유류가 밀강 지역에 서식하고 있으며, 그 중에는 호랑이와 표범 등 대형 육식동물도 포함되고 있음을 확인하였다. 이 지역의 주요 포유류인 유제류 4종에 대한 점유율과 탐지율, 분포를 추정한 결과, 특히 노루(Capreolus pygargus)와 멧돼지(Sus scrofa)가 높은 점유율을 보였다. 노루는 모든 지역에 분포하며 예측 점유율은 0.97로 높게 나타났으나, 고도, 도시 주거용지, 패치 밀도 등의 영향을 받는 것으로 나타났다. 멧돼지는 0.73의 예측 점유율을 보이며 전 지역에 분포했으며, 습지 비율, 방목 강도, 사면에 대한 공간이질성 등의 인자가 점유율과 탐지율에 영향을 주었다. 꽃사슴(Cervus nippon)의 예측 점유율은 0.48로서 특정 지역에 국한되어 분포하였으며, 경사도와 서식지 파편화 다양성이 탐지율에, 방목 강도와 개방된 숲의 비율이 점유율에 각각 영향을 주었다. 고라니(Hydropotes inermis)는 아주 낮은 점유율(0.06)을 보이며 두만강 유역을 따라 분포했으며, 고도가 낮은 곳의 점유율이 높고 사면의 공간이질성이 높은 곳에서 탐지율이 높았다. 본 연구는 밀강 지역이 두만강 하류의 다양한 포유류 개체군을 유지하는 서식지인 동시에, 동물의 이동성과 서식지의 연결성을 유지하는 잠재적 생태통로로서 중요한 역할을 할 수 있음을 확인하였다. 동시에 본 연구에서 개발된 점유율 예측 모형은 향후 인간의 교란에 노출된 두만강 유역의 포유류 분포를 예측하고 국경지대의 생태통로를 파악하고 보호하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 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.

• 한국농림기상학회지
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• 제13권3호
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• pp.123-139
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• 2011

$C_4$ 식물의 식별 및 자료구축은 식생의 계절변동이나 천이와 관련된 생태학적 연구뿐만 아니라, 최근 주목받고 있는 기후변화의 영향을 과학적으로 증명할 수 있는 지표로서 그 활용이 크게 기대된다. 따라서 본 연구에서는 국내에 생육하는 $C_4$ 식물에 대한 전체 목록을 작성하고, 지구온난화에 따른 $C_4$ 식물의 반응과 식물생태계에 미치는 영향에 대하여 살펴보았다. 광합성 경로 유형에 대한 자료는 1971년에서 2010년 사이에 출판된 학술논문에서 얻어졌고, 그 자료와 국내에 구축되어 있는 식물목록 자료를 기반으로 국내에 생육하는 $C_4$ 식물의 목록을 작성하였다. 그 결과, 국내에는 약 197과 1123속 4476종의 관속식물이 생육하고 있으며, 그 중 $C_4$ 식물($C_3$-$C_4$ 중간형 포함)은 약 21과(10.7%), 84속(7.5%), 206종(4.6%)으로 확인되었다. 국내에 생육하는 $C_4$ 식물 중 쌍자엽식물은 53종(25.7%)이고, 단자엽식물은 153종(74.3%)으로 나타났다. 과 수준에서는 벼과가 102종(49.5%), 사초과가 45종(21.8%), 명아주과가 15종(7.3%), 비름과가 13종(6.3%), 국화과가 6종(3.0%), 석죽과, 대극과 및 메꽃과가 각각 3종(1.4%)으로 나타났다. 생활형을 살펴보면, 휴면형은 1년생식물이 95종(46.1%), 번식형에서 지하기관형은 $R_5$가 123종(59.7%), 산포기관형은 중력산포형($D_4$)이 179종(85.9%), 생육형은 총생형(t)이 122종(59.2%)으로 높은 비율로 나타났다. 지구온난화에 따른 기온 상승은 국내에 생육하는 $C_4$ 식물에 좋은 환경조건을 제공해 줄 것이며, 그 결과 $C_3$ 식물과 $C_4$ 식물간의 종간경쟁, $C_4$ 식물의 분포, 식물계절 및 생물다양성에 영향을 미칠 것으로 사료된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제22권2호
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• pp.57-67
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• 2020

본 연구는 최근 기후변화로 인해 피해가 증가하고 있는 소나무를 대상으로 고온 및 고농도 CO₂ 환경에 인위적으로 건조 스트레스를 주어 질소 시비에 따른 생리적 반응과 생물량 변화 특성을 구명하고자 수행되었다. 토양수분은 고온처리에서 가장 빨리 감소하여 수목의 건조 스트레스를 제공하는 것으로 나타났다. 결과적으로 토양수분이 가장 빨리 감소한 고온처리에서 순광합성율과 기공전도도 모두 감소하였다. 생리적 반응의 경우, 무관수 초기에는 질소가 시비되는 모든 처리구에서 대조구 보다 높은 경향을 보였으나 건조 스트레스 기간이 길어짐에 따라 질소 시비 효과는 나타나지 않았다. 고사율은 고온처리에서 빠르게 진행되었으며 고농도 CO₂ 농도 환경에서는 평균적으로 21.5% 오래 생존하였다. 생물량의 경우 질소 시비와 CO₂ 시비효과가 뿌리에서 무관수로 인한 건조 스트레스가 주는 억제 효과를 완화시켜 부위별·총 생물량 증가에 영향을 준 것으로 판단된다. 본 연구결과를 통해 기후변화가 산림생태계에 끼칠 수 있는 영향을 정량적으로 구명함으로서 기후변화에 대응하여 산림을 효율적으로 관리하는데 필수적인 자료를 활용하고, 향후 미기상 조건에 다른 산림생태 예측모델 활용에 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제21권1호
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• pp.65-73
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• 2019

지역이나 전구 규모의 농업 생태계를 감시하기 위해 HDF 형식으로 제공되는 MODIS 원격 탐사자료가 사용되어 왔다. 대개의 경우, 다량의 영상자료들이 처리되어야 하기 때문에, 이들 자료의 처리 성능을 향상시키는 것이 유리하다. 본 연구는 HDF 파일을 처리할 수 있는 GDAL과 같은 라이브러리가 운영 체제나 배포 방식 등에 따른 처리속도의 차이를 확인하여 원격 탐사 자료 처리 시스템 구축을 지원하고자 하였다. 이를 위해, GDAL이 시스템에 설치되는 주요 조건들에 따라 MODIS 영상자료 처리 시간을 측정하고 비교하였다. 운영 체제(Ubuntu 및 openSUSE), 컴파일러(GNU 및 Intel), 설치 옵션 및 바이너리 패키지 조건을 조합하여 GDAL성능 비교가 이루어졌다. 각 조건에 따라 설치된 GDAL을 사용하여 MODIS 영상 중 대기측정 자료(MOD07)의 2차원 변수와 3차원 변수에 해당하는 총 10 종의 자료를 추출하였다. 자료처리에 소요된 구동 시간은 각 변수 값을 시스템 메모리에 저장하는 작업이 끝난 직후 측정되었다. 가장 좋은 성능을 보인 설치 조건은 Ubuntu에서 Intel Compiler를 사용하여 컴파일 된 GDAL을 사용하는 것이었다. OpenSUSE에서는 GNU와 Intel 컴파일러가 각각 2차원 자료와 3차원 자료를 처리하기 위한 작업에 효과적인 것으로 나타났다. 한편 "--with-hdf4=no" 옵션으로 컴파일 된 GDAL과 RPM package manager 버전의 GDAL의 경우, 다른 조건에 비해 상당히 낮은 성능을 보였다. 이러한 결과는 운영 체제나 컴파일러, 설치 옵션 등을 조정하여 원격 탐사자료 처리 도구의 속도를 개선할 수 있다는 것을 암시하였다. 특히, 원격 탐사 자료의 경우 다양한 형식으로 배포되므로, 이를 처리하는 라이브러리들이 최고의 성능을 발휘할 수 있는 조건을 탐색하고 이러한 결과의 공유가 후속연구에서 진행되어야 할 것으로 보인다.

• 한국습지학회지
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• 제10권1호
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• pp.59-68
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• 2008

각종 개발사업은 사업 전, 사업 중 및 사업 후에 다양한 환경적, 수리학적 및 생태계적 변화를 초래한다. 그 동안의 국내 환경정책은 개발 사업 완료 이후 발생하는 각종 환경적 위해성에 대하여 관리를 하여왔으나, 수질오염총량관리제의 시행과 더불어 개정된 수질 및 수생태계 보전법률에서는 개발 과정 중의 환경적 위해성을 최소화하기 위하여 개발 사업에서의 토사유출 관리를 권고하고 있다. 하지만 현재 국내에는 각종 개발사업장별 토사유출에 대한 기초적인 자료의 해석과 토사유출 원단위 산정의 미흡으로 토사관리에 애로사항을 보이고 있다. 따라서 본 연구에서는 우리나라의 기후학적, 토양학적, 지형적인 특성으로 인해 발생되는 토사유출량에 대하여 환경영향평가대상사업을 중심으로 분석하여 개발사업 면적당 토사유출량에 대한 원단위를 산정하고자 한다. 이러한 연구를 위하여 2000년에서 2005년까지 총 1,036개의 협의된 환경영향평가사업에 대하여 환경영향평가서와 관련 부처(환경부, 농림부, 산림청, 건교부 등)의 자료를 분석하였다. 또한 고랭지 밭의 토사유출량은 고령지 농업에 따른 오염물질 배출 특성조사 최종보고서와 환경부의 소양호 비점오염원 관리지역 관리대책자료를 이용하였다. 이러한 연구를 통한 결과, 각 개발 사업으로 인한 토사유출량에 관한 자료로부터 우선적으로 관리되어야 할 것은 개발 전에는 산지개발, 개발 중에는 체육시설, 개발 후에는 산지개발로 분석되었다.

• 한국농림기상학회지
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• 제20권1호
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• pp.57-72
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• 2018

기후스마트농업(Climate-Smart Agriculture, CSA)이 성취되고 있는지에 대한 정량적인 평가방법을 구축하기 위해 타워 기반의 플럭스 관측 시계열 자료를 활용할 수 있다. 이 연구에서는 벼농사가 지배적인 전형적인 비균질 농경지를 대상으로 CSA의 첫 번째 목표와 관련된 생산성과 효율성 평가를 시도하였다. 이를 위해 해남 농경지에 위치한 KoFlux 사이트(HFK)에서 2003년부터 2015년까지 벼의 생장기간 동안에 관측된 탄소, 물 및 에너지 플럭스의 시계열 자료를 분석하여 일련의 정량적인 지표들을 평가하였다. 이 연구기간 동안에 HFK에서는 네 가지의 다른 품종(동진 1호; 2003-2008, 남평; 2009, 온누리; 2010-2011, 새누리; 2012-2015)의 벼가 경작되었다. 전반적으로 품종을 구분하지 않을 경우, 연구기간 동안의 HFK의 총일차생산(GPP)은 800 - 944 g C m-2, 물사용효율(WUE)은 1.91 - 2.80 g C kg H2O-1, 탄소사용효율(CUE)은 1.06 - 1.34, 그리고 광사용효율(LUE)은 0.99 - 1.55 g C MJ-1이었다. 벼 이외의 다른 식생이 포함된 HFK의 비균질성을 고려하여 어림 잡아 비교해 보면, 네 품종 중에서 동진1호를 재배했을 때에 HFK의 생산성이 아시아의 단일 벼논의 생산성과 비슷했고 WUE도 높았던 반면에 CUE는 상대적으로 낮았다. 또한, 새누리를 재배했을 때에도 HFK가 비슷하게 높은 생산성을 보였으나 동진1호보다 생장기간이 상대적으로 길었다. 따라서 동진1호가 지배적인 HFK가 CSA의 관점에서 더 좋은 특성을 보여 준다. 그러나 현실적으로는 농부들이 해충 저항성이 동진1호보다 높은 새 누리를 재배하고 있다. 이는 CSA의 나머지 두 목표의 하나인 탄력(resilience) 향상을 통한 적응력 강화와 관련된 것으로 온실가스 방출 저감을 포함한 총체적인 평가가 이루어져야 함을 시사하며, 이에 대한 평가와 분석이 현재 진행 중에 있다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권2호
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• pp.136-143
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• 2015

독특한 생태계를 가지고 있는 곶자왈지역을 보호하기 위해 동물의 서식처로서의 접근이 필요하다. 본 연구는 2013년 2월부터 2014년 12월까지 월 2회 조류조사를 실시하였고 제주도 서부에 위치한 한경-안덕곶자왈지대에 속하는 제주특별자치도 제주시 한경면 청수리와 제주도 동부에 위치한 조천-함덕곶자왈지대에 속하는 제주시 조천읍 선흘리를 대상으로 하였다. 두 곶자왈지역에서 총 66종 4,140개체가 관찰되었고 선흘곶자왈지역에서는 53종 1,907개체가, 청수곶자왈지역에서는 49종 2,233개체가 조사되었다. 두 곶자왈지역간 종수는 통계적으로 차이가 없었으나, 개체수는 두 곶자왈지역간에 유의한 차이를 보였다. 두 지역간 공통종은 36종으로 유사도 지수는 0.7이었다. 계절적 출현형으로 살펴보면, 두 곶자왈지역에서 텃새는 23종, 겨울철새는 15종, 나그네새는 16종, 여름철새는 11종, 길잃은새 2종이었고 선흘곶자왈지역과 청수곶자왈지역은 비슷한 양상을 나타냈다. 천연기념물과 멸종위기야생생물을 포함한 법정보호종은 12종이었고 선흘곶자왈지역에서는 8종이, 청수곶자왈지역에서 10종이 관찰되었다. 관찰된 조류 중 습지를 직접 이용하거나 수분과 관련된 먹이자원을 이용하는 종은 선흘곶자왈지역은 12종, 청수곶자왈지역에서는 6종이 기록되었으며 통계적으로 유의한 차이는 나지 않았다. 개체수에서는 선흘곶자왈지역에서 89개체가, 청수곶자왈지역에서는 30개체가 관련 종들이었으며 두 곳을 비교하였을 때 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 두 곶자왈지역간의 출현종 차이의 원인을 밝히기 위해 곶자왈 숲 내 형성된 습지 및 미세기후에 대한 연구가 필요하며 곶자왈지역 보전을 위한 방안 마련시 두 곶자왈 지역의 차이를 반영할 수 있어야 한다고 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제5권2호
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• pp.70-80
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• 2003

본 연구에서는 KoFlux네트워크 타워 관측소의 하나인 광릉 낙엽 활엽수림에서 최초로 직접 관측된 이산화탄소 플럭스를 보고한다. 2002년 6월부터 8월까지 에디 공분산 시스템을 다른 기상 관측 기기들과 함께 30 m 타워에 설치하였다. 관측 장소가 계곡과 같은 경사지에 위치해 있음에도 불구하고 관측된 난류 특성이, 제한된 풍향(즉, 90$\pm$45$^{\circ}$)의 경우, 평평하고 균질한 이상적인 장소에서 관측된 것들과 크게 다르지 않았다. 관측 자료 회수율은 비록 낮았으나, 분석된 예비 결과는 고무적이고, 연구해야 할 가치가 있는 것으로 나타났다. 이류 항을 무시하면, 생태계의 순 $CO_2$ 교환(NEE)은 6월에서 8월까지 약 -1.2에서 0.7 mg m$^{-2}$ s$^{-1}$의 범위를 보였다. 약한 난류가 야간 NEE에 미치는 효과를 마찰 속도(u*)및 저류 항의 산출과 관련하여 살펴보았다. 낮은 u*가 NEE에 미치는 영향은 약 0.2 m s$^{-1}$의 문턱 값을 기점으로 뚜렷하게 나타났다. 야간 NEE에 미치는 저류 항의 역할은 거의 나타나지 않았는데, 이는 밤 동안 산림 내에 축적된 $CO_2$가 경사면을 따라 배수류로 빠져나갔기 때문인 것으로 사료된다. 이는 또한 저류 항을 한 높이에서만 관측된 농도 자료를 사용함으로 생긴 오차로 인한 인위적인 결과일 수도 있다. 쌍곡선 광 반응식을 적용한 결과, 관측된 NEE 변화의 80% 이상이 설명되어, 이 산림 지역의 $CO_2$ 교환이 주로 빛에 의해 조절됨을 보여주었다. 이러한 관계식은 계절에 걸쳐 빠진 자료를 채워 넣는 자료 처리 과정에 효과적으로 사용될 수 있다. 마지막으로, 선형류 모형에 근거한 간단한 규모 분석에 의하면, 이류항의 효과가 NEE산출에 큰 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.