• 한국해양학회지:바다
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• 제8권3호
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• pp.295-306
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• 2003

산업혁명 이후 인류가 과량으로 방출한 이산화탄소가 지구환경에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 해양이 흡수하는 탄소량의 크기가 얼마인지에 대한 연구들이 진행되고 있다. 대양과 비슷한 순환 특징을 가지고 있는 동해가 이산화탄소 증가와 지구온난화에 대해 어떻게 반응하는지를 알아보기 위한 연구계획의 일환으로 탄소순환에 중요하게 기여하는 생물펌프의 크기를 간단한 상자모형을 적용시켜 추정하였다. 매개변수로는 인산염을 사용하였는데, 동해에서 일어나고 있는 수층 구조의 변화를 고려해서 해수 수지와 용존산소 수지를 맞춘 다음에, 인산염의 과거 자료를 바탕으로 인의 순환 플럭스를 모사하였다. 1952년부터 2040년까지 모사해 본 결과, 동해에서 생물펌프는 점차 강화되고 있고, 현재 0.0156 Pg C yr$^{-1}$ 정도를 해양 내부로 내보내고 있는 것으로 추정된다. 한편 동해의 해수순환은 저층수를 만드는 것이 줄어드는 반면 중앙층으로 유입이 증가하는 추세이다. 산소가 풍부한 표층수가 중앙층으로 유입되면서 유광층에서 하강한 생물입자들의 분해가 이 층에서 활발해져서 영양염을 표층으로 되돌리는 것이 강화될 것으로 보인다. 이렇게 되면 생물에 의한 탄소제거가 늘어나게 될 깃이다. 지난 50년간의 생물펌프 변화로 블 때 산업혁명 이후 생물에 의한 동해의 인류기원 이산화탄소 흡수량은 0.025 Pg C 정도로 추정된다.

• Journal of the korean society of oceanography
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• 제39권2호
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• pp.119-135
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• 2004

A three-dimensional numerical model using POM (the Princeton Ocean Model) is established in order to understand the dispersion processes of the Yangtze River water in the Yellow and East China Seas. The circulation experiments for the seas are conducted first, and then on the bases of the results the dispersion experiments for the river water are executed. For the experiments, we focus on the tide effects and wind effects on the processes. Four cases of systematic experiments are conducted. They comprise the followings: a reference case with no tide and no wind, of tide only, of wind only, and of both tide and wind. Throughout this study, monthly mean values are used for the Kuroshio Current input in the southern boundary of the model domain, for the transport through the Korea Strait, for the river discharge, for the sea surface wind, and for the heat exchange rate across the air-sea interface. From the experiments, we obtained the following results. The circulation of the seas in winter is dependent on the very strong monsoon wind as several previous studies reported. The wintertime dispersion of the Yangtze River water follows the circulation pattern flowing southward along the east coast of China due to the strong monsoon wind. Some observed salinity distributions support these calculation results. In summertime, generally, low-salinity water from the river tends to spread southward and eastward as a result of energetic vertical mixing processes due to the strong tidal current, and to spread more eastward due to the southerly wind. The tide effect for the circulation and dispersion of the river water near the river mouth is a dominant factor, but the southerly wind is still also a considerable factor. Due to both effects, two major flow directions appear near the river mouth. One of them is a northern branch flow in the northeast area of the river mouth moving eastward mainly due to the weakened southerly wind. The other is a southern branch flow directed toward the southeastern area off the river mouth mostly caused by tide and wind effects. In this case, however, the tide effect is more dominant than the wind effect. The distribution of the low salinity water follows the circulation pattern fairly well.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권4호
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• pp.233-246
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• 2009

증발산(ET)을 증발(E)과 증산(T)으로 배분하는 것은 물 순환과 에너지, 물 및 탄소 순환의 연결고리를 이해하는 데에 매우 중요하다. 산림 군락의 총 증발산은 상부 및 하부 군락의 증산과 토양 및 차단 강수로부터의 증발로 구성된다. 이들의 상대적 기여도를 정량화하기 위해, 에디 공분산 방법을 사용하여 2008년 6월 1일부터 2009년 5월 31일까지 광릉 활엽수림과 침엽수림의 마루에서의 증발산을 관측하였다. 스펙트럼 분석에 따르면, 초음파 풍향 풍속계와 수증기 농도 측정기 사이의 거리에 의한 증발산 과소 평가는 군락 하부에서 연간 증발산량의 약 10%정도였다. 하부군락의 연간 증발산은 활엽수림과 침엽수림에서 각각 59mm와 43mm로, 총 증발산량의 16%와 7%를 차지하였다. 전반적으로 식생면적지수가 최대인 여름 기간을 제외하고는 하부군락의 증발산은 총 증발산에서 무시할 수 없는 부분을 차지하였다. 두 산림지역의 비결합 모수($\Omega$)는 약 0.15이었으며, 이는 하부군락의 증발산이 주로 포차나 토양 수분에 의해서 조절됨을 보여준다. 두 산림의 하부 군락의 증발산의 차이는 군락 하부의 환경 조건의 차이에 기인하며, 특히 습도와 토양 수분의 차이로 인해 발생하였다. 광릉 하부 군락의 증발산 기여도가 작지 않다는 사실은 이러한 산림의 물질과 에너지 플럭스를 해석하고 모델링하기 위해서는 이원 또는 다층 모형이 필요함을 시사한다.

• 생물환경조절학회지
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• 제31권3호
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• pp.246-254
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• 2022

본 연구는 급속하게 성장하는 시설농업과 동시에 증가하는 에너지 사용량 및 탄소배출량을 저감하기 위해, 온실의 에너지 부하를 동적으로 분석하기 위한 작물에너지의 다중 회귀모델 개발을 수행하였다. 온실은 연중 안정적인 대량 생산을 위한 적절한 환경을 조성하기 위해 에너지 투입이 필요하다. 도시농업의 일종인 옥상온실 플랫폼을 통해 건물에서 버려지거나 활용되지 않는 에너지를 옥상온실에서 사용할 수 있다. 옥상온실의 효율적인 운영을 위해서는 다양한 환경 조건에 대한 동적 에너지 분석이 선행되어야 하며, 온실에 도입되는 태양 에너지의 40-75%가 작물을 위한 에너지 교환이므로 필수적으로 고려되어야 한다. 한국기계연구원 내 옥상온실에서 여름철에 청경채를 재배하며 생장단계에 따른 에너지 교환을 분석하였다. 작물을 중심으로 미기상 및 양액 환경 분석과 생장 특성 조사를 수행하였다. 정식일수에 따른 엽면적지수를 추정하였으며, 개발된 수식은 결정계수 0.99로 분석되었다. 또한 작물에너지 흐름에 지배적인 잎 표면온도로부터의 현열부하와 증발산에 의한 잠열부하로 나누어 모델을 개발하였다. 엽온과 증발산량을 각각 다중 회귀모델을 이용하여 추정하고 실측한 값을 비교해 보았을 때, 평균 결정계수 0.95, 0.71로 분석되었으며, 이 모델을 이용하여 옥상온실의 에너지 부하를 동적으로 산정하기 위한 모델에 입력값으로 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.251-267
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• 2021

원격 탐사 기반의 식생지수들은 광합성을 조절하는 식물생리적 특성과 경험적 상관관계를 보이며, 여러공간 규모에서의 총일차생산량(GPP) 추정에 활용되고 있다. 하지만 시간 해상도가 높아질수록 식생지수를 이용한 GPP 추정의 불확실성이 커지는 한계가 존재한다. 또한 식생지수 관련 분석에 주로 사용되는 에디공분산법을 이용하여 추정한 GPP 역시 실제 측정한 순생태계교환량(NEE)을 GPP와 생태계 호흡(RE)으로 배분하는 데 사용하는 방법에 따라 추정값이 달라지는 불확실성이 존재한다. 본 연구에서는 플럭스 타워가 설치된 네 곳의 농림생태계를 대상으로 근지표에서 관측한 식생의 분광 특성을 이용한 다양한 식생지수를 계산하였고, 이를 다양한 시간 해상도에서 GPP 추정에 적용가능한 지를 분석하였다. 동시에 이를 이용하여 NEE 배분 방법의 불확실성을 평가하였다. 비교에 사용한 정규식생지수, 개량식생지수, 적외반사식생지수(NIRv)에 비해 적외반사식생지수와 광합성유효광(PAR)을 결합한 NIRvP이 식생 및 지형 조건에 의한 공간 이질성으로 인해 관측지에 따라 약간의 차이가 나타났지만, 농경지와 산림에서 모두 30분과 일 단위 시간 해상도에서 GPP와 높은 상관성(r² = 0.63, 0.68)을 보였다. 또한 기존 KoFlux 표준 NEE 배분방법에 비해 기계학습 기반의 NEE 배분 방법을 적용할 경우, 산림에서 30분 단위의 GPP와 NIRvP 사이의 상관성이 향상되었지만, 일 단위에는 그 차이가 크지 않았다. 하지만 광조건 이외에 다른 요인에 의해 광합성이 제한되는 경우 NIRvP와 GPP 간의 상관성이 떨어져 NIRvP를 이용해 실제 배분 결과를 직접 평가하긴 어려웠으며, 주로 광 조건에 의해 광합성이 제한되는 흐린 날의 경우 NEE 배분 정확도를 평가할 수 있는 가능성이 존재하였다. 그러나 높은 시간해상도의 Vis 기반의 GPP 추정이 의미를 가지려면, VIs와 GPP간의 경험적 관계를 넘어서는 시스템 사고 및 자기-조직화와 관련된 복잡계 기반의 분석 방법이 요구된다.

• 원예과학기술지
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• 제30권5호
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• pp.484-492
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• 2012

본 연구는 정자기장 처리가 실내 관엽식물의 생육 및 생리적 특성에 미치는 영향과 그 작용 메커니즘을 파악하기 위해 수행되었다. 이를 위해 스파티필름(Spathiphyllum spp), 산호수(Ardisia pusilla DC.), 싱고니움(Syngonium podophyllum), 홀리아페페(Peperomia pereskiifolia) 및 필레아(Pilea cadierei)의 5종 관엽식물을 대상으로 안쪽 바닥면에 표면자속밀도 3,500G의 이방성 NdFeB계 원형 소결영구자석을 장착하여 자성처리한 화분에서 6개월간 생육시켜 나타난 변화를 관찰하였다. 자성처리화분에서의 생육은 스파티필름, 산호수 및 필레아에서 유의성 있는 생육증대를 유도하였으며 대부분의 식물종에서 조직 내 함수율을 증대시키는 것으로 나타났다. 스파티필름은 광합성률 또한 유의성 있게 증대되었으나 산호수 및 필레아의 경우 광합성률의 유의성 있는 증가가 나타나지 않았는데 이는 자성처리화분이 동화산물에 대한 정상적인 대사과정에서의 수요를 감소시킴으로써 생물량 축적에 보다 유리한 조건을 제공하는 것으로 해석된다. 그러나 홀리아페페의 경우 생육이나 광합성에 있어 별다른 차이가 유도되지 않았기 때문에 자성처리화분의 이와 같은 효과는 식물종에 따라 차이를 보일 것으로 생각된다. 실험에 사용된 대부분의 식물종에서 자성처리에 따른 엽 내 질소 및 엽록소 함량과 엽록소 a/b 비율에 유의성 있는 증가가 나타났다. 이와 같은 결과들은 식물종에 따른 제한은 있으나 적절한 자기장 처리를 통해 환경변화에 대한 관엽식물의 잠재적 적응능력을 높이고 실내 환경개선을 위한 실내식물의 활용도를 증대시킬 수 있는 가능성을 제시한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제27권4호
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• pp.481-494
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• 2011

다양한 공간규모에 대해서 식생의 생산성을 추정하기 위해 대기와 생태계내의 탄소순환 과정을 모니터링 하는 것은 탄소순환과정과 원격탐사기법을 결합함으로써 기능하다. 그 대표적인 예로서 미국 항공우주국(NASA)에서 개발한 지구관측시스템(Earth Observing System, EOS)은 총 일차생산성 (Gross Primary Productivity, GPP), 순 일차생산성 (Net Primary Productivity, NPP)을 전 지구에 대해 1km의 공간해상도로 제공한다. 그러나 MODIS의 생산성 추정에 기상입력자료로 이용되는 The NASA Data Assimilation Office (DAO)자료는 $1{\circ}\;{\times}\;1.25{\circ}$의 거친 해상도를 가지기 때문에 지역규모에서 지표기상의 상세한 공간적인 이질성을 반영하기 어렵다. 본 연구에서는 MODIS의 Aqua와 Terra 위성의 영상만을 이용하여 생산성을 추정하기 위한 입력자료로 사용되는 일 단위 일사량(MJ $day^{-1}$), 열 최저기온($^{\circ}C$, 낮 시간 평균 대기수증기압 포차(Yapor Pressure Deficit, Pa)을 5 km 해상도로 각각 추정하였다. 각각의 입력자료의 평가를 위해 미국 중서부 Corn Belt 지역 내에 위치하고 있는 7 개소의 지상기반의 관측자료를 수집하였다. MODIS 위성영상을 이용하여 추정한 기상입력자료와 관측자료를 비교한 결과, 일 최저기온은 ME와 상관계수가 각각 0.83에서 0.98, $-0.9^{\circ}C$ 에서 $+5.2^{\circ}C$ 의 범위로 양호한 상관성을 보였다. VPD는 약간 산개하는 경향을 보인다(ME = -183.8 Pa ~ +382.1 Pa; R = 0.51 ~ 0.92). 반면에, 일 단위 일사량은 MODIS가 약간 과대평가하는 경향을 보였지만 대부분의 지역에서 관측자료와 유의한 일치도를 보였다(ME = -0.4 MJ $day^{-1}$ +7.9 MJ $day^{-1}$; R = 0 67 ~ 0.97). 본 연구에서는 맑은 날에 대해서 MODIS 위성영상으로부터 추정된 기상입력자료가 MODIS가 제공하는 기상입력자료보다 상세한 지표 기상의 이질성을 반영한 자료를 생산할 수 있음을 확인하였다.

• 한국농림기상학회지
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• 제23권4호
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• pp.198-221
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• 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.