• 한국농림기상학회:학술대회논문집
• /
• 한국농림기상학회 2013년도 추계 학술발표논문집
• /
• pp.23-24
• /
• 2013

Micrometeorological fluxes measured over a tall forest in a complex terrain are difficult to interpret. $CO_2$ storage often makes significant contributions to net ecosystem exchange of $CO_2$ (NEE) in early morning and during nighttime due to calm and stable conditions. We measured the above-canopy $CO_2$ flux along with its concentration profiles at eight levels within and above the canopy to evaluate $CO_2$ storage term. Our question is whether or not the $CO_2$ storage term can be estimated accurately from a single level measurement of $CO_2$ concentration in a complex terrain. Our objectives are (1) to document vertical profiles of $CO_2$ concentration and (2) to compare the diurnal and seasonal variations of $CO_2$ storages estimated from single and multi-level $CO_2$ concentration data. Seasonally averaged Diurnal variations of $CO_2$ concentration ranged from 398 to 455 ppm near the forest floor at 0.1 m whereas they ranged from 364 to 395 ppm at 40 m in the atmosphere. The diurnal variation of vertical profiles of $CO_2$ concentration shows very interesting features with season. At all eight levels, diurnal variation of $CO_2$ concentration showed little change in winter. In spring, the diurnal variations of $CO_2$ concentration at 8 levels showed three distinct groups of layers with height: the first layer: 0.1m (near surface), second layer: 1.0 m and 4.0m (below canopy) and the third layer: 7.4m to 40.7 m (near canopy and above). In summer, these three groups of layers were further separated with larger variations whereas such distinction became smaller in fall. The diurnal variation of $CO_2$ concentration in the first three layers near surface always showed higher concentration with larger variability. Typically, $CO_2$ concentration showed peaks in early morning and in the evening. After the evening peak, $CO_2$ concentration gradually increased except for those near the surface (i.e., 0.1, 1.0 and 4.0 m) where the concentrations actually decreased. We suspect that this could be attributed to the drainage flow of $CO_2$ along the hill slope from the headwater to downstream, which is not taken into account for net ecosystem $CO_2$ exchange. In comparison to the results of other studies, the distinct and different vertical structures of $CO_2$ concentrations observed at our site may be due to complex terrain and weak turbulent mixing under calm conditions at the site. The annual mean of diurnal variation of $CO_2$ storage flux from single level ranged from -0.6 to $0.9{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$ and from multi-level from -1.2 to $1.0{\mu}\;{\mu}mol\;m^{-2}s^{-1}$. When compared against the results from the multi-level concentrations, the storage flux estimated from a single-level concentration was generally adequate except for specific hours near sunrise and sunset. Further details and their implication will be discussed in the presentation.

• 한국철학논집
• /
• 제54호
• /
• pp.153-184
• /
• 2017

선진시기에 고육력(古六曆) 등 다수의 역법 체계가 존재했었다는 기록이 있다. 그런데 그 중 특히 주력(周曆)과 하력(夏曆)의 논의들이 주가 된 것은, 공자가 지었다고 전해지는 "춘추"에서의 역수 체계와 공자가 직접 제자에게 말했던 "행하지시(行夏之時)"에서의 역수 체계가 서로 다른 것에 따른 의혹으로 불거진 수많은 쟁론들에 그 원인을 찾을 수 있다. 동짓달을 세수(歲首)로 하는 주력은 태음력 체계이며 하력은 건인월(建寅月)을 세수로 삼은 절기력(節氣曆) 체계이다. 이 두 가지 역법은 그 세수와 계절명 그리고 태음력과 태양력이라는 분명한 차이가 존재한다. 공자가 위방(爲邦)의 방편으로 하력 이행을 권장했던 근본적인 이유는, 천정(天正) 지정(地正) 인정(人正)이라는 3정(三正) 중에서 사람이 중시된 인정을 기준해야 한다는 철학적인 우주관에서 출발한 것이 아니라, 농업생산성 향상이라는 현실적인 국가 경제 정책의 중요성을 말하기 위한 것이었다. 이는, 공자가 비록 위정자들에게는 이상적인 도덕적 무결점을 강조한 반면, 대민 정책에 있어서 그가 얼마나 위정자의 현실에 바탕을 둔 책무를 역설하고자 하였는지를 알 수 있는 척도가 되는 것이다.

• 한국환경생태학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.223-236
• /
• 2021

본 연구는 온대 낙엽활엽수림의 하층식생 변화를 구명하여 산림생태계의 체계적 보전과 효율적 관리를 위한 기초자료를 제공하기 위하여 수행하였다. 2003년 경기도 포천 광릉 숲에 1ha 크기의 영구조사구를 설치하였으며, 영구조사구는 10×10m 크기의 부조사구 100개로 구성되었다. 영구조사구의 임분동태 및 하층식생은 2003년부터 2018년까지 5년 간격으로 조사되었다. 조사구에 출현하는 관속식물은 56과 128속 176종 18변종 4품종 1아종으로 총 199분류군 이었다. 관목층과 초본층의 종수는 시간이 경과함에 따라 모두 감소하는 경향을 보였다. MRPP-test 분석 결과 관목층의 종조성은 2008년-2013년을 제외한 모든 연도에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났으며, 초본층의 경우 모든 연도에서 유의한 차이가 있는 것으로 나타났다. 평균 중요치에서 관목층은 참회나무(18.23%), 당단풍나무(16.48%), 작살나무(13.85%)가 우점하는 것으로 분석되었으며, 초본층에서는 단풍취(23.41%), 애기나리(9.45%), 주름조개풀(5.62%)이 우점하는 것으로 나타났다. 관목층은 상층 임분의 흉고단면적과 임분밀도가 높을수록 청미래덩굴, 청괴불나무, 고광나무의 풍부도가 높았으며, 흉고단면적과 임분밀도가 낮을수록 당단풍나무, 물참대, 산뽕나무, 산딸나무의 풍부도가 높았다. 시간이 경과할수록 흉고단면적과 임분밀도는 초본층에 미치는 영향이 적은 반면, 관목층의 참회나무와 당단풍나무의 피도는 초본층종 구성에 미치는 영향이 큰 것으로 분석되었다. 결론적으로 광릉 장기생태조사지의 하층은 종수가 지속적으로 감소하고 있으며, 이 과정은 상층 임분의 종다양성과 흉고단면적, 임분밀도가 하층식생 종조성에 영향을 주는 것으로 판단되었다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제23권1호
• /
• pp.55-67
• /
• 2021

서어나무속 수종은 우리나라 온대중부지방 극상림을 이루는 주요 수종으로 인식되어 왔으며, 국내에서 넓은 분포역을 보인다. 기존 많은 연구들은 서어나무(C. laxiflora) 군락의 군집구조, 식생천이, 분포 현황 등에 대한 연구가 대부분을 이루었다. 그러나, 개서어나무(C. tschonoskii)의 경우, 개체종 수준에서의 집중연구보다는 임분 내 구성목으로서 다른 수목종들과의 군집구조 분석에 초점을 맞춰 아직까지 연구가 미흡실정이다. 또한, 두 수종에 대한 서식환경, 서식지 선호도, 기후 및 환경변화 등의 교란에 따른 서식지 변화에 대한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구에서는 최대 엔트로피 모델링(MaxEnt; Maximum Entropy Modeling)기법을 사용해 서어나무와 개서어나무의 서식지 분포에 영향을 끼치는 환경인자를 분석하고 두 가지 기후 예측 시나리오인 RCP4.5 및 RCP8.5를 적용하여 각각 2050년대와 2090년대의 분포변화를 예측하였다. 연구결과 각 수종의 서식지 분포에 영향을 끼치는 주요인자로 서어나무는 고도, 온도 계절성, 연평균 강수량인 것으로 나타났고, 개서어나무는 온도 계절성, 연평균 강수량, 주간 일교차인 것으로 나타났다. 서식지 면적의 경우 서어나무는 RCP4.5, RCP8.5의 기후변화가 진행됐을 때, 현재 서식지 면적에 비해 각각 약 1.05배, 약 1.11배로 면적이 증가할 것으로 예측되었다. 개서어나무는 RCP4.5, RCP8.5의 기후변화가 진행됐을 때, 현재 서식지 면적에 비해 각각 약 1.24배, 약 1.33배의 증가가 보일 것으로 예측되었다. 본 연구는 분류학적으로 유사계통에 속하는 서어나무와 개서어나무의 기후변화에 따른 국내 분포확산과 분포지역 간 차이에 대한 미래예측 그리고 두 종의 서식지 및 개체군 관리에 있어서 잠재적 관리 대상지 및 고려사항에 대한 유의미한 정보를 제공할 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제23권4호
• /
• pp.198-221
• /
• 2021

1960-70년대 대규모 산림녹화 이후에 한국의 산림은 점차 노령화되고 있다. 노령림의 순 CO₂ 교환은 이론적으로 중립에 가깝지만, 교란이나 관리에 의해 CO₂ 흡원 또는 발원이 될 수 있다. 본 연구는 한국의 광릉 낙엽활엽수 노령림(GDK)의 CO₂ 수지 역학을 이해함으로써, 다음 두 가지 질문에 답하고자 하였다: (1) 보전되고 있는 GDK는 과연 이론적으로 알려져 있는 CO₂ 중립인가? (2) 관측된 CO₂ 수지의 경년 변동이 문헌에 보고된 조절 인자들과의 선형적인 인과관계로 설명이 가능한가? 이에 답하기 위해, 본 연구는 KoFlux GDK 관측지에서 에디 공분산 기술로 2006년부터 2020년까지 15년 동안 관측된 CO₂ 플럭스 자료와 생기상학적 자료를 분석하였다. 연구 결과, (1) GDK는 15년 자료를 평균해서 보면 약한 CO₂ 발원이며, 관측기간 동안 흡원과 발원 사이를 오갔으나 최근 5년 동안 CO₂ 발원으로서의 강도가 증가하고 있다. (2) 전천일사, 생장기간, 엽면적지수의 경년 변동은 총 일차생산량(Gross Primary Production, GPP)의 경년변동과 양의 상관관계(R²=0.32~0.45)가 있는 반면, 기온과 지표면 온도의 경년 변동은 생태계 호흡(Ecosystem Respiration, RE)의 경년 변동과 유의한 상관관계가 없었다. 또한, 관측기간 초반(첫 10년)의 CO₂ 플럭스와 기상요인 및 생물학적 요인으로 학습시킨 기계학습은 관측기간 후반(최근 5년)의 GPP와 RE의 경년 변동을 제대로 모사해내지 못했다. 단, 고사목에서 배출된 탄소 추정량이 CO₂ 발원으로의 전환에 일부 기여했을 것으로 추정된다. GDK의 장기 CO₂ 수지 역학에 대해 올바로 이해하고 해석하기 위해서는, 분석과 모델링을 위한 복잡계과학 기반의 새로운 프레임워크가 필요하다. 더불어, 플럭스 모니터링 및 자료 품질 유지와 함께 고사목과 교란을 지속적으로 모니터링하는 것이 중요함을 다시 한 번 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제38권5_1호
• /
• pp.627-646
• /
• 2022

최근 지구 온난화로 인한 기후 변화와 관련된 문제의 심각성이 커지고 있으며 평균 기온 또한 상승하고 있다. 이로 인해 온도에 민감한 다양한 생물과 생물이 살아가는 환경에 영향을 미치고 있으며, 생태계의 변화 역시 감지되고 있다. 계절은 그 지역에 사는 생물의 종류, 분포, 생육 특성 등에 영향을 미치는 중요한 요인의 하나이다. 기후 변화 영향 평가의 지표 중 가장 대중적이고 쉽게 인식될 수 있는 식물 계절 중 개화일과 단풍나무 절정일의 모델링을 수행하였다. 모델링에 사용된 식물의 종류에는 봄을 대표하는 식물로 볼 수 있는 개나리와 벚나무, 가을을 대표하는 식물로 볼 수 있는 단풍 나무와 은행 나무를 사용하였다. 모델링을 수행할 때 사용된 기상 자료로는 기상청의 Automated Surface Observing System (ASOS) 관측소를 통해서 관측된 기온, 강수, 일사 자료를 사용하였으며, 개나리, 벚나무의 개화일과 약 -0.2, 은행나무, 단풍나무의 단풍 절정일과 약 0.3 정도의 상관 계수를 가지는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 식생지수를 사용하여 모델링을 수행하였다. 사용된 모델로는 선형 모델인 다중 회귀 모형과, 비선형 모델인 Random Forest (RF)를 사용하여 모델을 수립하였다. 또한 각 모형으로 추정된 예측 값을 공간 내삽 기법을 이용하여 등치 선도로 2003~2020년의 식물 계절 변화 경향 성을 표현하였다. 향후에 높은 시공간 해상도를 가지는 식생지수를 사용한다면 더 높은 식물 계절 모델링의 정확도를 높일 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.305-330
• /
• 2023

쉴드TBM 터널은 NATM 터널과 달리 라이닝이 세그먼트로 분절되어 있다. 따라서 라이닝에 동일 하중이 발생되어도 NATM 터널 라이닝과 쉴드TBM 터널 라이닝의 응력 분포가 다르게 발생된다. 쉴드TBM 터널에서 라이닝에 발생되는 응력을 분석하는 대표적 방법은 연결부를 고려하지 않는 강성일체법과 링간 이음 및 세그먼트 연결을 고려하는 2링 빔스프링 모델이 있다. 본 연구는 라이닝 분절 Segmentaion을 고려한 Break-joint Mode 해석 방법이지만 세그먼트 라이닝 연결부의 구조적 역할을 고려하지 않고 마찰력 성분인 수직강성과 전단강성 만 도입된 쉘 인터페이스 요소를 이용한 모델링을 적용하여 진동하중 발생 시 라이닝의 응력 및 변위에 대한 응답결과를 분석했다. 토압 등 정적 하중에 대해 천 정부에서 가장 큰 응력이 발생되는 강성일체법과 달리 본 연구의 해석방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝 응력 분포는 세그먼트 연결부가 집중된 천정부 Key 세그먼트에서 가장 작은 응력이 발생하였고 연결부를 경계로 응력의 분포가 뚜렷이 구분되었다. 그리고 정적 해석 결과는 강성일체법에 발생된 라이닝 응력이 본 연구 방법에 의해 발생된 세그먼트 라이닝의 응력에 비해 최대 7배의 큰 응력이 발생되었다. 이러한 결과는 세그먼트 연결부를 고려한 기존의 2링 빔-스프링 모델의 응력분포 양상과 일치하는 결과다. 그러나 열차 진동하중에 대한 응력값은 Break-joint Mode로 해석한 본 연구방법의 응력이 강성일체법에 비해 더 큰 응력을 발생되었다. 이는 짧은 부재들의 조합으로 이루어진 세그먼트 Ring이 원주방향으로 일체로 되어 부재의 길이가 상대적으로 더 긴 강성일체법 결과에 비해 더 작은 응력이 발생되는 정역학적 개념과 상이한 결과다. 진동하중에 대해 Break-joint Mode에서 세그먼트 라이닝에 응력이 더 크게 발생된 원인은 부재의 고유주기, 감쇠비 등 동역학적 요인의 차이보다는 열차 진동하중에 대해 라이닝에 발생되는 변위의 차이에 기인하는 것으로 판단되지만 이에 대한 증명은 추후의 과제로 남겨두었다. 본 연구 방법의 Break-joint Mode를 이용하면 정지상태의 열차 하중에 의해 발생되는 라이닝의 응력과 변위값을 비교하여 쉴드TBM 터널의 충격계수(DIF)를 비교적 간단하게 추정할 수 있다. 본 연구는 쉴드TBM 터널의 Segmentaion을 고려한 3차원 모델링으로 추후 지진파 등 다양한 하중조건의 검토를 통해 기존 해석방법 결과와 비교하여 모델링의 추가적 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제25권4호
• /
• pp.427-435
• /
• 2023

이상기상으로 인한 봄꽃 개화 시기의 변화는 식물의 생장기간 뿐 아니라 생물계절을 포함한 생태계의 모든 측면에 영향을 미친다. 따라서 봄꽃 개화 시기를 예측하는 것은 산림 생태계의 효과적인 관리에 필수적이다. 본 연구에서는 464곳의 산림에서 수집된 날씨정보를 기반으로 대한민국 산림의 대표적인 5가지 수종(미선나무, 아까시나무, 철쭉, 산철쭉, 마가목)의 2023년 개화 시기를 예측하기 위해 과정 기반 모형을 사용하였다. 이를 위해 28개 지역의 9년간(2009-2017) 개화 시기 자료를 활용하여 모형을 개발하였다. 개화 시기는 식물의 세 개 이상의 위치에서 처음으로 꽃이 피는 것을 기준으로 측정되었다. 본 연구에서는 STDD와 GDD 과정 기반 모형을 사용하여 개화 시기를 예측하였으며, 두 모형 모두 일반적으로 우수한 성능을 보였다. 과정 기반 모형의 주요 입력변수인 날씨 자료는 산악기상관측시스템과 기상청에서 제공하는 기온 정보를 융합하여 1km의 공간 해상도로 일 단위 기온 자료를 생성하였다. 지역별 보정 계수를 생산하고 적용하기 위해 랜덤포레스트 기계 학습을 활용하여 STDD와 GDD 모형을 기반으로 예측 정확도를 개선하였다. 결과적으로 보정 계수가 적용될 때 대부분의 수종에서 개화 시기의 예측 오차가 작았으며, 특히, 미선나무, 아까시나무, 철쭉에서 평균제곱근오차가 각각 1.2, 0.6, 1.2일로 매우 낮았다. 모형 성능을 평가하기 위해 10회의 무작위 샘플링 테스트를 실시하고, 최적의 결정계수 값을 가진 모형을 선택하여 모형의 성능을 평가하였다. 그 결과, 마가목을 제외한 모든 수종에서 보정 계수가 적용된 모형에서 결정계수가 최소 0.07에서 최대 0.7 증가하였으며 최종적으로 75%에서 90%의 설명력을 가졌다. 이를 기반으로 수종별 보정 계수를 산출하였으며, 1km 해상도의 전국 단위 개화시기예측 지도를 제작하였다. 본 연구는 식물의 계절 변화에 대한 자료로 활용될 것으로 예상되며, 수종 및 지역별로 개화 시기를 상세히 설명하여 기후 변화로 인한 계절 변화를 연구하는 데에 유용할 것으로 기대된다. 또한 우리나라 산림의 주요 수종에 대한 정확도 높은 개화 시기 예측 서비스는 산림 방문객들의 산림 경험 만족도를 크게 높일 수 있으며, 양봉업 등 임업 종사자들의 경제적 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권5_1호
• /
• pp.715-727
• /
• 2023

산악지역의 기상정보를 상세하고 적절히 제공하기 위해 산림청에서는 2012년부터 전국 주요 산악지역을 대상으로 산악기상관측망(Automatic Mountain Meteorology Observation Station, AMOS)을 구축하여, 2022년 현재 464개의 관측소가 운영되고 있다. 본 연구에서는 AMOS 지점 관측을 이용하여 우리나라 산림에 적합한 기온 격자자료를 산출하기 위해서, 기온감률 보정을 적용한 최적의 크리깅(kriging) 기법을 제안하고 그 가용성을 평가하였다. 우선 통계적 처리를 통해 AMOS 기온자료의 이상치를 제거하였고, 이 자료를 이용하여 경험 베리오그램(variogram)에 가장 근사하는 이론 베리오그램을 도출하여 최적화 크리깅을 수행하였다. 이 때 기온감률 보정(lapse rate correction)을 적용하여 산악지형의 고도 변이가 반영되는 500 m 해상도의 기온격자지도를 생성하였다. 공간적으로 치우치지 않은 검증샘플을 이용한 암맹평가를 통해 본 기법의 가용성을 평가한 결과, 0.899-0.953의 상관계수 및 0.933-1.230℃의 오차를 나타내 기온감률 보정을 적용하지 않은 정규크리깅에 비해 정확도가 다소 향상되었다. 또한 기온감률 크리깅은 우리나라 산림의 복잡지형을 잘 표현하여, 강원도 산간지역과 해안산림지역의 국지적인 변이 및 지리산·내장산과 그 주변 산림의 지형적 차이와 같은 미세한 지역특성을 살릴 수 있다는 것이 가장 큰 장점이라고 할 수 있다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제39권6_1호
• /
• pp.1341-1352
• /
• 2023

위성영상 기반의 정규식생지수(normalized difference vegetation index, NDVI)는 넓은 영역에서 주기적인 정보를 수집할 수 있어 산림 및 농업 모니터링에 주로 사용된다. 그러나 광학센서 기반 식생지수는 구름 등의 영향으로 일부 지역에서 결측을 가지기 때문에, 본 연구는 전천후 및 주야에 관계없이 관측 가능한 Sentinel-1의 합성 개구 레이더(synthetic aperture radar, SAR) 영상을 활용하여 Sentinel-2 NDVI 결측값을 복원하는 모델을 개발하였다. 이는 광학적으로 관측이 어려운 구름 조건이나 야간에도 NDVI를 추정할 수 있는 잠재력을 보여준다. Automated machine learning (AutoML)을 활용한 비선형 결측복원모델의 5폴드(fold) 교차검증 결과, 절대오차 7.214E-05, 상관계수 0.878의 NDVI 복원 성능을 보였다. 이를 통해 시공간 연속적인 NDVI 생산 방법론을 발전시켜, 전천후 식생 모니터링에 필요한 정보 생산에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.