• 환경생물
• /
• 제33권3호
• /
• pp.345-351
• /
• 2015

본 연구는 IPCC (2006)의 농업분야 온실가스 배출권 측정의 새로운 지침에 의거하여 과수와 토양, 대기 간의 탄소수지 산정 방법론을 제시하고자 전남 나주시의 배 재배농가를 대상으로 토양 호흡량과 초본류, 그리고 과수의 생태계 순생산량을 측정하였다. 토양 호흡량 및 초본류 생태계 순생산량은 Closed Dynamic Chamber (CDC) 방법으로 측정하였고, 배 과수의 생태계 순생산량은 EddyPro 5.2.1 프로그램을 이용하여 공분산법으로 측정하였다. 배 과수원의 토양 호흡량으로 연간 $429.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$이 배출되었으며, 토양온도민감도 ($Q_{10}$)는 2.3으로 나타났다. 초본류의 경우 측정기간 동안 호흡이 광합성보다 우세하게 나타났다. 2015년 6월 20일부터 24일까지 초본류의 광합성 또는 호흡을 통해 흡수 및 배출된 $CO_2$의 총합은 $156.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$으로 상대적으로 호흡이 더 많았던 것으로 나타났다. 배 과수의 광합성 또는 호흡에 의한 $CO_2$ 총합은 $-680.1mgCO_2m^{-2}h^{-1}$로 광합성에 의해 $CO_2$가 흡수되었다. 배 과원 단위의 토양 호흡량과 초본류 및 배 과수의 광합성 및 호흡량의 총합은 $-0.04tonCO_2ha^{-1}$로 $CO_2$의 흡수원이었다. 결론적으로 배 과원에서의 다양한 접근방법을 통한 향후 다년생 목본 작물 재배지에서의 탄소수지 산정 방법론 제시에 꼭 필요하다고 판단된다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.135-145
• /
• 2019

장기간 관측된 자료를 기반으로 그 시계열의 장주기나 경향을 분석할 때 선행되어야 할 조건은 과거에 관측된 자료와 현재에 관측된 자료가 비교 가능해야 한다는 점이다. 이러한 자료의 연속성을 확보하기 위해서는 장기 관측에 사용된 기기들 간에 호환성이 보장되어야 한다. 우리나라에서 가장 긴 에디 공분산 플럭스 관측 역사를 가지고 있는 광릉 활엽수림에서 다양한 기체분석기가 플럭스 관측에 사용된 가운데, 2015년 7월 과거 10년 이상 사용되었던 개회로 기체 분석기(Model LI-7500, LI-COR, Inc.)에서 봉폐회로 기체분석기(Model EC155, Campbell Scientific, Inc.)로 교체되었다. 기체분석기가 완전히 교체되기 전 두 기체분석기로 동시에 관측되었던 2015년 8월부터 12월까지 5개월의 기간 동안 모은 이산화탄소와 수증기(잠열) 플럭스를 서로 비교해보았다. 이산화탄소 플럭스는 일평균기온이 영상이었던 시기에 기체분석기 간의 큰 차이는 없었으나, 영하로 떨어지면서 개회로 기체분석기의 경우 기기에서 발생하는 열 때문에 이산화탄소 플럭스가 양의 값(이산화탄소 발원)에서 0 또는 음의 값(이산화탄소 중립 또는 흡원)으로 편향됨이 확인되었다. 잠열 플럭스는 봉폐회로 기체분석기에서 관측된 값이 주파수 반응 보정을 통해 수증기의 튜브 감쇄 효과를 보정하였음에도 불구하고, 개회로 기체분석기에서 관측된 값보다 평균적으로 9% 정도 작았으며, 5개월 동안 적산 시 20% 이상 차이(봉폐회로: 166 mm, 개회로 211 mm)났다. 본 연구결과는 광릉 활엽수림에서 관측된 장기 플럭스 자료 분석 시, 개회로 기체분석기의 겨울철 가열 효과에 대한 추가적인 공기밀도 보정의 필요성과 함께 봉폐회로 기체분석기에서 나타나는 잠열 플럭스의 과소평가 경향에 대한 이해가 수반되어야 함을 시사한다.

• 한국농림기상학회지
• /
• 제17권3호
• /
• pp.227-235
• /
• 2015

에디 공분산 방법(eddy covariance method)을 이용한 이산화탄소($CO_2$), 수증기($H_2O$), 현열(sensible heat)의 순생태계과환량[net ecosystem exchange (NEE)]은 에디 플럭스(eddy flux, $F_c$)와 저장 플럭스(storage flux, $F_s$)의 합으로 어림한다. 스칼라의 흡원과 발원의 세기와 분포, 연직 난류 혼합의 정도에 따라 스칼라의 변화율은 높이에 따라 다르게 나타난다. 따라서 정확한 $F_s$를 얻기 위해서는 프로파일 시스템을 운용하여 높이에 따라 달라지는 스칼라의 변화율을 고려하여야 한다. 하지만 아시아의 대부분의 농경지 관측지에서는 프로파일 시스템을 운용하지 않고, $F_c$ 관측 지점과 지면 사이에서 높이와 관계없이 스칼라 변화율이 동일하다는 가정하에 에디 공분산 시스템에서 관측되는 스칼라 변화율 만으로 $F_s$를 산정한다. 본 연구에서는 논에서 에디 공분산 관측 높이에서 측정된 $F_s$(프로파일 시스템에서 관측된 단일 높이의 스칼라만을 이용한 $F_s$, $F_s_{-single}$)와 프로파일 관측(에디 공분산 관측지점과 지면 사이의 여러 높이에서 스칼라 관측)을 이용한 FS와의 차이를 정량화하고, $F_s_{-single}$로 NEE를 산정할 때 발생하는 오차를 확인하기 위해, 경기도 여주에 위치한 청미천 농경지 플럭스 관측지(Chengmicheon Farmland Korea, CFK)에서 에디공분산 방법과 프로파일 시스템을 이용해 $CO_2$, $H_2O$, 기온($T_a$)의 $F_c$와 $F_s$를 측정하였다. $CO_2$, $H_2O$, $T_a$는 흡원과 발원의 강도와 분포, 대기 경계층의 안정도에 따라 높이별로 변화율이 달랐고, 그 결과 $F_s_{-single}$은 $F_s$를 과소 또는 과대 평가하였다[특히, 해질 녘과 해 뜰 녘(0430-0800h와 1630-2000h)에 $CO_2$의 $F_s$를 평균 21% 과소평가]. $F_s_{-single}$로 인해 발생하는 NEE 계산의 오차는 $F_{CO_2}$의 경우, 하루 중 시간에 따라 밤(2030-0400h), 해 질 녘과 해 뜰 녘에 각각 평균적으로 3%, 2%씩 $F_{CO_2}$를 과소평가했다. 이러한 차이는 $F_{CO_2}$의 야간 자료 보정과 분배의 과정에서 논의 탄소수지를 과소평가하게 할 수 있다. 이와는 다르게 LE, H의 경우 시간에 관계없이 거의 차이를 보이지 않았다.

• 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.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제14권4호
• /
• pp.102-115
• /
• 2011

본 연구에서는 지속가능한 산림녹지 계획을 위해 체계적인 지표선정 과정을 통한 평가모형을 구축하고, GIS 기법을 이용하여 대구광역시의 산림녹지에 대한 환경조절적 기능을 평가하였다. 평가지표는 문헌조사를 통한 35개의 기초지표를 선정하였으며, 브레인스토밍 과정을 통해 29개 지표로 축약하였다. 또한, 1차 설문으로 8개의 환경조절적 지표를 선정하였고, 2차 설문에 의한 MCB 분석 과정을 통한 탄소저감, 기온저감, 바람생성, 물순환성, 대기정화의 최종지표를 선정하였다. 평가모형은 AHP 분석에 의해 지표별 가중치를 평가하여 이를 기반으로 구축하였다. 산림 녹지에 대한 환경조절적 기능을 평가한 결과, 앞산, 비슬산, 팔공산 등 산림녹지의 정상부 및 주변지역에서 66점 이상으로 높은 점수가 나타났다. 반면, 와룡산 및 북구 칠곡지구 주변의 산림녹지는 40점 이하의 낮은 점수로 평가되었다. 환경조절적 기능이 낮은 지역의 경우 산림녹지에 대한 지속적인 복원 및 관리를 통해 기능성을 향상시켜야 할 것이다. 또한, 이상의 연구결과들은 지역계획, 도시계획, 환경계획 그리고 산림환경계획 등에서 보전지역 설정 및 개발지역 규제를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제5권3호
• /
• pp.189-198
• /
• 2018

기후 변화는 21세기에 인류가 맞이한 가장 중요한 문제 중에 하나이다. 탄소 배출은 이러한 기후 변화의 가장 핵심 원인으로 지목 된다. 토양은 관리 방법에 따라서 탄소의 저장원이 되기도 하지만 큰 배출원이 될 수도 있다. 기온의 변화는 농경지 토양에서 배출되는 온실가스의 양을 크게 변화시킬 수 있을 뿐만 아니라 작물의 생산량을 위한 농법 변화에도 영향을 미치기 때문에 기후 변화에 따른 온실가스 배출 변화는 두 가지 요인의 상호작용을 고려할 필요가 있다. 본 연구에서는 남한의 논에서의 온실가스 배출은 2011년부터 2100년까지 RCP 8.5 시나리오의 기상 변화에 따라서 모의하였다. 농법의 변화로는 다양한 논의 담수 기법이 적용되었다. 기존의 담수 기법으로는 기후변화가 진행됨에 따라서 온실가스 배출이 급격하게 상승하는 것을 확인할 수 있었고, 간단관수가 이러한 온실가스 배출을 크게 감소시킴을 확인하였다. 미래의 농법이 작물의 생산량을 최대화시키는 방향으로 변화한다고 가정하였을 때 기후 변화에 따라서 많은 농지가 관행 농법 보다 간단관수가 시행되었을 때 수확량이 상승하게 되었고, 이러한 기후변화의 적응을 고려하였을 때는 기후 변화에 따라서 온실가스 배출이 감소함을 확인하였다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제23권5호
• /
• pp.416-423
• /
• 2002

2001년 봄철 기간을 택하여 한반도에서 비교적 청정한 대기질을 유지하는 것으로 알려진 제주도를 거점으로 DMS와 CS$_2$ 농도분포를 시간대 별로 관측하고 이를 조절하는 요인들에 대한 세부적인 분석을 수행하였다. 본 연구의 관측 결과에 따르면, 전체 기간동안 관측된 DMS와 CS$_2$ 농도분포는 시간대 별로 세가지 경향성을 뚜렷하게 보여 주었다. 실험의 전 ${\cdot}$ 후반부에는 양성분의 농도증감 경향이 거의 비슷하게 나타난데 반해, 중반부에는 증감이 반대로 나타나는 경향성이 뚜렷하게 확인 되었다. 그리고 또한 특이한 현상은 전반기에 CS$_2$의 고농도가 나타난 반면, 후반기에는 DMS의농도가 50%가까이 증가하는 것으로 나타났다. 후반기 기간중의 공기궤가 한반도의 내륙지역에 상당 수준 정체하였다가 제주로 유입되었다는 점을 감안하면, 다른 기간대에 비해 상대적으로 높은 DMS의 농도는 대단히 예외적인 경향으로 간주할 수 있을 것이다. 본 연구의 결과에 따르면 지리적 특성에도 불구하고, 제주 지역에서 관측한 DMS의 농도분포는 단순히 해양환경으로부터 파생되는 요인외에도 여러 가지 복잡한 인자들에 의하여 조절되고 있음을 확인 할 수 있다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제100권3호
• /
• pp.455-465
• /
• 2011

기후변화에 대응하기 위해 산림의 탄소저장 능력을 정량적으로 이해하기 위한 연구가 국내외적으로 요구되고 있다. 본 연구에서는 지상부바이오매스의 공간적 분포현황을 제공하기 위해 국가산림자원조사 표본점 단위로 계산된 지상부바이오매스를 임상도를 이용하여 공간규모를 확장(upscaling)하는 기법을 개발하고자 한다. 이를 위해 국가산림자원조사 자료를 이용하여 우세/준우세목 수고와 수관 밀도를 설명변수로 하는 지상부바이오매스 회귀모델과 영급을 설명변수로 하는 우세/준우세목 수고 회귀모델을 개발하였다. 그리고 이 회귀모델들과 임상도 속성정보(수종, 수관밀도, 영급)을 결합하여 지상부 바이오매스 공간분포를 추정하였다. 그 결과 단양군 산림의 지상부바이오매스는 6,606,324 ton으로 추정되었고, 표본점 기반 통계에 의한 추정치와 유의적인 차이가 없는 것으로 나타났다. 임상도를 활용하는 본 기법은 손쉽게 대면적에 대한 바이오매스를 추정하는 장점이 있는 반면, 임상도의 주요 속성이 범주형이기 때문에 산림바이오매스 공간 변이의 세밀한 추정에는 한계가 있었다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제43권1호
• /
• pp.91-109
• /
• 2022

해양은 대기로 배출된 이산화탄소의 30% 가량을 흡수하여 대기 중 이산화탄소 농도를 감소시키는 역할을 하였으나, 이 때문에 해양의 pH와 탄산염 이온(CO₃^2-)이 감소하는 해양산성화 현상을 겪고 있다. 본 논문에서는 황해 연안역의 신규 관측자료를 타 해역에서 획득된 기존 연구자료와 합쳐서 우리나라 주변 해역의 해양산성화 현황을 파악하고자 하였다. 우리나라 주변의 황해, 동해, 동중국해(남해 포함)는 대기 중 이산화탄소를 흡수하고 있으나, 외해 대부분의 해역에서 해양산성화의 지표인 아라고나이트 포화도가 1 이상인 것으로 나타났다. 남해 동부 연안역에서는 담수 공급으로 인한 희석과 성층 형성, 생물에 의한 유기물 생성과 분해가 표층과 저층의 계절적 해양산성화 변동에 큰 영향을 끼쳤다. 진해만은 빈산소화 현상, 광양만은 담수로 인한 희석으로 여름철 광범위한 해역에서 아라고나이트 포화도가 1 미만으로 감소하여, 탄산칼슘 패각(CaCO₃ shell)을 가진 생물들에게 잠재적 위협이 될 것으로 보고되었다. 하지만 담수 유입이 많은 황해 연안역에서는 진해만과 광양만과 같이 뚜렷하고 광범위한 산성화는 발견되지 않았기 때문에, 연안역에서는 각 해역별 특성에 따라 해양산성화의 양상을 진단해야 할 필요가 있었다. 우리나라 동해 남서부 해역의 계절적 용승 현상 역시 해양산성화에 영향을 미칠 수 있다. 이런 계절적 요인과 더불어, 대기 중의 이산화탄소 및 산성물질이 해양으로 계속 유입되면서, 우리나라 바다의 아라고나이트 포화도가 지속적으로 감소할 것으로 예상된다. 따라서 해양산성화로부터 수산자원과 해양생태계를 보호하기 위해 향후 체계적인 해양산성화 모니터링을 강화해야 할 것이다.

• 자원환경지질
• /
• 제48권2호
• /
• pp.147-160
• /
• 2015

2014년 8월 31일~9월 1일 충남 태안 어은리 갯벌 퇴적물의 동일한 실험 장소에서 닫힌 챔버를 이용하여 챔버내 가스들(메탄($CH_4$), 이산화탄소($CO_2$) 및 산소($O_2$))의 갯벌 표면 노출시 일조량이 있는 조석주기의 저조 시점을 기준으로 각 기체의 플럭스량을 파악하기 위해 총 6회 실험하였다. 챔버 내에서 채취된 대기 샘플 중 메탄의 농도는 6시간 이내에 지구온실가스 측정용 EG model GS-23 가스크로마토그래피로 분석하였으며 그 외 가스종은 Multi Gas Monitor를 이용하여 실시간 측정하였다. 각 가스 종들의 배출원(source (+)) 또는 흡수원(sink (-))의 플럭스 계산값은 단순 선형 회귀분석을 이용하여 시간에 따른 각 기체의 농도변화인 1차 함수 기울기 값을 수식에 대입하여 계산하였다. 또한 주변 환경 특성을 참고하기 위해 퇴적물 함수율, 온도, 총유기탄소, 챔버내 온도 및 퇴적물 퇴적상도 측정하였다. 첫째날, 총 3회 플럭스 측정이 진행되는 5시간 20분 동안 이산화탄소는 $-137.00{\sim}-81.73mg/m^2/hr$ 흡수원, 산소는 $-0.03{\sim}0.00mg/m^2/hr$ 흡수원 그리고 둘째날, 이산화탄소는 -20.43~-2.11 mg/m2/hr 흡수원, 산소는 $-0.18{\sim}-0.14mg/m^2/hr$ 흡수원으로 모두 동일하였다. 메탄의 경우 양일간 조석주기의 저조 시점이 되기 전에는 첫째날 $-0.02mg/m^2/hr$ 흡수원(SPSS 통계분석을 이용한 Pearson 상관계수는 뚜렷한 음의 선형관계인-0.555(n=5, p=0.332)) 및 둘째날 $-0.15mg/m^2/hr$ 흡수원(상관계수는 강한 음의 선형관계인 -0.915(n=5, p=0.030))으로 작용하였다. 그리고 저조시점 이후로 메탄은 첫째날 최소 $+0.00mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 거의 무시될 수 있는 선형관계인 +0.713(n=5, p=0.176)) 및 둘째날 최대 $+0.03mg/m^2/hr$ 배출원(상관계수는 약한 양의 선형관계인 +0.194(n=5, p=0.754))이 된다는 플럭스 양상은 양일간 모두 같았다. 그러나 $CH_4$ 플럭스 값은 일자 및 시간별로 모두 다르게 분석되었다. 이러한 결과는 같은 시간, 동일지역 퇴적물 일지라도 $CH_4$ 플럭스 변화율은 갯벌 근처 해수의 표층 조석주기 특성 이해를 통한 가스 방출 상관관계 및 물리화학적 퇴적물 환경과 같은 주변 변수에 따라 영향을 받음 수 있음을 보여준다.