• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권4호
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• pp.461-476
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• 2015

Global warming has accelerated glacial retreat in the high Arctic. The exposed glacier foreland is an ideal place to study chronosequential changes in ecosystems. Although vegetation succession in the glacier forelands has been studied intensively, little is known about the microbial community structure in these environments. Therefore, this study focused on how glacial retreat influences the bacterial community structure and its relationship with soil properties. This study was conducted in the foreland of the Midtre Lovénbreen glacier in Svalbard (78.9°N). Seven soil samples of different ages were collected and analyzed for moisture content, pH, soil organic carbon and total nitrogen contents, and soil organic matter fractionation. In addition, the structure of the bacterial community was determined via pyrosequencing analysis of 16S rRNA genes. The physical and chemical properties of soil varied significantly along the distance from the glacier; with increasing distance, more amounts of clay and soil organic carbon contents were observed. In addition, Cyanobacteria, Firmicutes, and Actinobacteria were dominant in soil samples taken close to the glacier, whereas Acidobacteria were abundant further away from the glacier. Diversity indices indicated that the bacterial community changed from homogeneous to heterogeneous structure along the glacier chronosequence/distance from the glacier. Although the bacterial community structure differed on basis of the presence or absence of plants, the soil properties varied depending on soil age. These findings suggest that bacterial succession occurs over time in glacier forelands but on a timescale that is different from that of soil development.

• Ocean and Polar Research
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• 제45권2호
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• pp.89-102
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• 2023

Climate and environmental changes in the Arctic Ocean due to global warming have been linked to extreme climate change in mid-latitude regions, including the Korean Peninsula, requiring a better understanding of the Arctic climate system based on the paleo-analog. This review introduces three paleoenvironmental research cases using neodymium isotopes (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, ε_Nd) measured on two different fractions of marine sediments: silicate-bound 'detrital' and Fe-Mn oxide-dominated 'authigenic' fractions. In the first case, detrital ε_Nd in core HH17-1085-GC on the continental shelf off northern Svalbard was used for tracing changes in sediment provenance and associated glacier behavior over the last 16.3 ka. The second case showed the potential use of authigenic ε_Nd as a quasi-conservative water mass tracer. Three prominent ε_Nd peaks and troughs observed in core PS72/410-1 from the Mendeleev Ridge in the western Arctic Ocean over the past 76 ka suggested episodic meltwater discharge events during 51~46, 39~35 and 21~13 ka BP. The last case proposed the use of the difference between authigenic and detrital ε_Nd as a proxy for reconstructing glacier fluctuation. The idea is based on the assumption that enhanced glacial erosion during glacier advances can supply sufficient freshly-exposed rock substrate for incongruent weathering, potentially leading to greater isotopic decoupling between bedrock and dissolved weathering products as recorded in detrital and authigenic ε_Nd, respectively. Thus, it would be worthwhile to take advantage of sedimentary ε_Nd to improve our understanding of past environmental changes in polar regions.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집
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• pp.992-996
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• 2008

In this study, changes in precipitation across South Korea during snow seasons (November-April) and their potential are examined. Current (1973/74-2006/07) and future (2081-2100) time series of snow indices including snow season, snow-to-precipitation ratio, and snow impossible day are extracted from observed snow and precipitation data for 61 weather stations as well as observed and modeled daily temperature data. Analyses of linear trends reveal that snow seasons have shortened by 3-13 days/decade; that the snow-to-precipitation ratio (the percentage of snow days relative to precipitation days) has decreased by 4-8 %/decade. These changes are associated with pronounced formations of a positive pressure anomaly core over East Asia during the positive Arctic Oscillation winter years since the late 1980s. A snow-temperature statistical model demonstrates that the warming due to the positive core winter intensifies changes from snow to rain at the rate of $4.7cm/^{\circ}C$. The high pressure anomaly pattern has also contributed to decreases of air-sea thermal gradient which are associated with the reduction of snow could formation. Modeled data predict that a fingerprint of wintertime global warming causing changes from snow to rain will continue to be observed over the 21st century.

• 해양안보
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• 제1권1호
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• pp.311-343
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• 2020

지구온난화의 영향으로 2035년 이후 북극해가 대부분 개방될 것으로 예측된다. 그리고 북극해 개방 시에는 북유럽까지 항해 거리·비용 감소, 북극권 자원 해상운송, 아시아의 허브항으로서 간접이익 창출 등 많은 국가이익이 기대되고 있다. 이에 따라 미지의 영역이던 북극해에서 국가이익을 확보하고, 국민의 자유로운 활동을 보장하기 위해 정부도 구체적인 정책을 수립하여 추진 중이다. 해군도 북극해 관련 국가정책을 군사적으로 뒷받침하려면, 지금부터 역할과 계획을 구체화해야만 한다. 북극해에서 지원 임무를 수행하기 위해 해군력은 고유 작전특성(기동성, 융통성, 지속성, 현시성, 투사성)을 발휘하여야 하며, 이를 준비하는 과정에서 긍정적·부정적 영향을 미칠 수 있는 내·외부 작전환경(OE)을 먼저 분석할 필요가 있었다. 이는 해군 내부의 강점(S)과 약점(W), 외부의 기회(O)와 위협(T)으로 구분되는데, 각 환경요인들을 연계(S-O, S-T, W-O, W-T)하여, 작전특성을 구현할 수 있는 발전방안을 도출하고자 하였다. 해군은 경험해보지 못한 추운 원해에서 임무를 수행하기 위해 다음의 노력을 기울여야 할 것이다. 첫째, 정부 정책과 발맞추어 해군의 단계적인 추진계획(로드맵)을 작성하고, 둘째, 국내·외 교육훈련 프로그램과 해외 연합훈련에 적극적으로 참여함으로써 전문인력을 양성해야 한다. 셋째, 국내의 우수한 특수선박 조선기술과 4차 산업혁명 신기술을 적용하여 극지 작전용 무장·장비·물자를 확보하는 한편, 광활한 북극해 상 전력공백을 해소하기 위해 연합작전 역량과 군사신뢰도를 증진하면서, 북극권 내 기항지를 마련할 필요가 있다. 끝으로, 북극권 진출 후 군사적·비전통적 위협(전염병, 재난, 인명구조 등)에 대응하며, 다양한 성과를 창출할 수 있도록 사전 준비를 해나가야 할 것이다.

• 대한지리학회지
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• 제43권1호
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• pp.1-19
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• 2008

본 연구에서는 20세기 후반 관측자료를 분석하여 최근 한반도 겨울철 강수현상에 나타난 변화 양상과 그 원인을 밝히고, 21세기 후반 기후모델(GFDL 2.1) 자료를 바탕으로 미래의 겨울강수 변화추세를 예측해 보고자 한다. 61개 지점 관측자료를 분석한 결과 에 따르면, 지난 35년 동안$(1973/74\sim2006/07)$ 우리나라 겨울철($11\sim4$월) 총 강수량은 변화가 없었지만, 강설량은 약 4.3cm/10년의 비율로 감소하였다. 1980년대 후반 이후 강설일수가 감소하고, 강설강도가 약해지고, 강설계절의 길이가 줄어들면서 설수일율(전체 강수일 수에서 강설일이 차지하는 비율)도 낮아졌다. 이러한 패턴은 겨울철 강수형태가 점차 강설에서 강우의 형태로 바뀌어가고 있음을 보여준다. 이러한 우리나라 겨울철 강수 형태의 변화는 겨울철 양(+)의 북극진동(Arctic Oscillation)에 의해 한반도 주변의 겨울철 기압이 상승함에 따라 나타난 기온상승과 관련되어 있다. 1980년대 후반 이후의 동북아시아 지역의 기압 상승은 한반도 주변의 대기와 해양 온도를 차별적으로 상승시킴으로써 대기안정도 증가에 의한 눈구름 형성 감소와 관련된 대기-해양간 온도경도를 감소시켰다. 모델생산 미래$(2081\sim2100)$ 기후자료와 20세기 후반$(1981\sim2000)$ 기후자료 비교 분석 결과, 21세기 말에는 대기 중 온실기체의 양이 증가할수록 온난화가 강화되어 겨울철 강설기간이 더 짧아지고 강설불가능일이 더 증가할 것으로 예상된다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제39권10호
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• pp.1044-1048
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• 2015

Recently, the viability of the Northern Sea Route has been receiving a remarkable amount of attention. Owing to global warming, glaciers in the Arctic Ocean have been melting rapidly, which has opened up navigation routes for ships with commercial as well as research purposes. At present, vessels can be economically operated along the Northern Sea Route four months of the year. However, studies have shown that the economical operating time may increase to six months by 2020 and year-round by 2030. Even though the conditions of the Northern Sea Route are extreme, the main reason for its use is that the route is shorter than the existing route using the Suez Canal, which provides an economic benefit. In addition, 25% of the world's oil reserves and 30% of its natural gas are stored in the coastal areas of the East Siberian Arctic region. Many factors are leading to the expectation of commercial navigation using the Northern Sea Route in the near future. To satisfy future demand, the International Maritime Organization established the Polar Code in order to ensure navigation safety in polar waters; this is expected to enter into force on January 1, 2017. According to the code, a ship needs to reduce its speed and analyze the ice for safe operation before entering into it. It is necessary to enter an ice field at a right angle to break the ice safely and efficiently. This study examined the operation along the course for safe navigation of the passage under several conditions. The results will provide guidelines for traffic officers who will operate ships in the Arctic Ocean.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1273-1282
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• 2018

최근 북극항로와 온난화 등의 영향으로 인해 북극해에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 기존에 수동 마이크로파 복사계를 이용하여 북극해 해빙의 정량적 면적을 산출하는 연구는 진행되어 왔으나, 보다 고해상도로 해빙의 가장자리에서 발생하는 융해 및 표면 거칠기 변화에 대한 연구는 잘 이루어지지 않았다. 또한, 최근 Sentinel1-A/B자료가 무료로 배포되고, 특히 북극해 영역에 대한 수많은 자료들이 짧은 기간 동안 생산 및 제공되고 있기에, 이러한 대용량 자료들을 모자익(mosaic)하여 북극해 전체에 대한 고해상도 해빙정보 이용이 가능하게 되었다. 그러나 Sentienl-1A/B의 광역관측(Extended Wide, EW)모드 자료를 효과적으로 사용하기 위해서는 보다 정확한 방사보정이 수행되어야 한다. 이를 위해 이중편파 Sentinel-1A/B 자료에 나타나는 thermal noise와 scalloping 효과를 자동적으로 보정할 수 있는 방사보정 기법을 개발하였으며, 나아가 방사보정 된 이중편파 SAR자료를 이용할 경우 해빙과 open-water를 보다 더 잘 구분할 수 있음을 확인하였다.

• 대한지리학회지
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• 제43권4호
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• pp.495-510
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• 2008

월귤은 극지 고산식물로 북극권과 고산대에 주로 자라며, 한반도에서는 북한의 고산대와 아고산대, 남한의 설악산 대청봉과 중청봉 사이 암석지, 귀때기청봉 등 아고산대 그리고 홍천의 산록에 자란다. 월귤이 격리 분포하는 강원도 홍천군 해발고도 350m 부근 애추 말단은 풍혈이다. 플라이스토세 빙하기에 널리 분포했던 월귤은 홀로세에 기후가 온난해지면서 한반도 북부와 중부의 고산대 및 아고산대와 함께 여름이 서늘한 홍천 풍혈 주위를 후빙기 피난처로 삼아 빙하기 유존종으로 격리 분포하게 되었다. 월귤의 남한계선이며 하한계선인 홍천에 자라는 군락은 가장 가까운 거리에 있는 설악산 아고산대와 1,200m의 해발고도 차이가 있으므로 빙하기의 기온은 현재보다 $6.6^{\circ}C$ 내외로 낮았던 것으로 추정된다 극지와 고산에 격리 분포하는 월귤은 여름 고온에 민감한 식물이다. 홍천의 산록에 자라는 월귤은 지구온난화에 따라 생리적으로 영향을 받거나 높은 온도를 좋아하는 식물과의 경쟁에 밀려 사라질 수도 있다. 한반도의 생물다양성 보전 차원에서 홍천의 월귤 군락지에 대한 보호 관리가 필요하다.

• 한국제4기학회지
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• 제5권1호
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• pp.1-13
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• 1991

본 연구는 한반도 내에서 한지를 선호하는 것으로 알려진 극지-고산식물과 고산식물의 분포를 고환경과 관련시켜 고찰하여, 이러한 식물들의 기원, 이동 그리고 도피과정을 밝히고, 아울러 한반도의 식생변천사를 파악함을 목표로 한다. 현재 한반도에는 75종의 극지-고산식물과 239종의 고산식물 그리고 105종의 한국 특산 고산식물등 약 419종의 한지선호식물이 생육하고 있는 것으로 알려졌다. 이러한 식물들은 주로 고산을 중심으로 격리 분포하고 있는데 그 이유는 첫째, 플라이스토세에 빙기가 다가오면서 극지와 그 주위에서 살던 식물들이 혹독한 추위와 건조를 피해 보다 양호한 생육 적지를 찾아 하산하거나 남하하여 이동하던 중, 한반도가 이들에게 일차 도피처가 되었던 것으로 본다. 그 후 빙기가 끝나고 간빙기나 후빙기에 들어서면서 기후가 온난해져 이러한 식물들은 기온 상승에 따라 발생되는 생육환경변화와 난지선호식물들에 밀려 고산이나 북방으로 이동하여 현재 격리되어 분포하는 곳에 이차 도피처를 마련한 것으로 간주된다 : 둘째, 특히 후빙기에 들어서 기후 온난화에 의한 저지와 산록지의 삼림발달은 빙기중에는 넓은 지역에 걸쳐 광분포하던 한지선호식물들을 격리시킨 것으로 사료된다 : 세째, 후빙기에 기후가 온난해지면서 사라지거나 축소된 한지선호식물 서식처도 이들이 격리되어 분포하는데 작용한 것으로 본다. 아울러 한반도 북부지방에 국한해서 139종의 고산식물이 출현하는 요인은 첫째, 이 지역과 동아시아 지역 사이에 고산식물의 교류가 용이했고 : 둘째, 북부지방에 산재하는 고산이 후빙기에 한지선호식물들이 도피해 생존할 장소를 제공해 주었으며 ; 세째, 산지들이 서로 연결되어 있어 필요할 때 식물들이 이동할 수 있는 통로가 될 수 있었으며 ; 네째, 북부 산지에 다양한 환경과 서식처가 마련되었기 때문으로 본다. 그러나 현재와 같은 기온 온난화 추세가 계속되면 한반도를 전세계적으로 혹은 동아시아에서 분포상 남한계로 삼는 많은 식물들이 멸종할 위기를 맞게될 것으로 사료되어 보존을 위한 대책이 요구되고 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제25권5호
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• pp.423-434
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• 2009

북극의 환경은 해빙의 변동에 민감하게 반응하며, 해빙(sea-ice)의 증감은 지구 온난화의 지표이기도 하다. 따라서, 지구의 기후변동의 과정을 이해하고 예측하기 위해서는, 북극 해빙의 변동에 대한 지속적인 모니터링이 이루어져야 한다. 이를 위한 방법으로, 1970년대부터 인공위성의 원격탐사방법인 수동마이크로파 센서를 사용해 왔으며, 해빙의 면적과 유형을 판단하는데 효과적이다. 본 논문에서는, 북극 해빙분포의 계절 및 연 변동의 특성을 이해하기 위하여, 북위 60이상의 영역에 대한 2002년 7월부터 2009년 5월까지의 수동마이크로파 센서 AMSR-E 12.5km 해빙농도(SIC)데이터(기존 수동마이크로파 센서보다 5배의 해상도)를 사용하였다. 여름 최저 해빙역 시점의 데이터에 의하면, 북극 해빙면적은 점차 줄어드는 추세를 나타내고 있으며, 그 감소율은 연간 3.1%로 이것은 약 0.2백만$km^2$의 해빙이 줄어들고 있다는 것을 의미한다. 또한 이 경향은 여름철 해수면수온과 기온의 증가와 관련 있는 다년빙(Multi-Hear ice)의 감소와 함께 진행되고 있다는 것이다. 1년빙(First-year ice)의 면적은 최저의 해빙면적을 기록하였던 2007까지 감소하나, 갑작스런 다년빙(Multi-year ice)의 감소는 2008-2009년 기간의 1년빙의 증가로 이어졌다. 계절에 따른 연 변동에 있어서는, 1월-3월기간에 걸처 바렌츠해(Barents Sea)와 래브라도해(Labrador Sea)에서 공간변동이 크고, 8월-10월 기간에는 동시베리아해(East Siberian Sea)에서 북극점에 이르는 범위에서 큰 것으로 나타났다. 7년 동안 녹지 않은 다년빙의 공간분포도에 의하면, 다년빙이 러시아해역의 동시베리아해, 랍데브해(Laptev Sea)와 카라해(Kara Sea)에서 급격하게 감소하고 있어서 가까운 장래에 북동항로(Northeast Passage)의 이용가능성이 커지고 있다.