• 제목/요약/키워드: Gross Primary Productivity

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MODIS 광합성유효복사흡수율과 WRF 기상자료를 이용한 북한지역의 총일차생산성 추정 (The Estimation of Gross Primary Productivity over North Korea Using MODIS FPAR and WRF Meteorological Data)

  • 도나영;강신규;명수정;천태훈;이지혜;이종범
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제28권2호
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    • pp.215-226
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    • 2012
  • 미국항공우주국(NASA)의 MODIS GPP 자료는 육상식생의 총일차생산성(GPP) 모니터링에 중요한 수단을 제공한다. 그러나 GPP 추정의 입력자료로 사용하는 DAO기상자료의 거친 공간해상도($1.25^{\circ}{\times}1^{\circ}$)와 FPAR 자료의 구름영향에 의한 신뢰도 저하 등은 지역 수준의 GPP 모니터링에 문제를 야기한다. 이 연구에서는 북한지역을 대상으로 FPAR의 구름영향 제거하고 고해상도(3 km${\times}$3 km) WRF 기상자료를 사용함으로써 입력자료의 문제를 개선한 GPP를 추정한 후, 2000-2008년 간의 GPP 연간 변동특성 및 지역적 분포특성을 분석하였다. 개선한 GPP는 2000년의 645 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$에서 2008년의 863 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$까지 변화하였고, 혼효림지역이 1,076 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$으로 가장 큰 값을 보였다. NASA GPP (790 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$)에 비해 FPAR 개선 후 GPP가 증가하였고(861), WRF 자료 이용 시 감소(710), FPAR와 WRF 자료 이용 시 다소 증가(809)하는 양상을 보였다. 개선효과는 북한에서 제일 큰 면적을 차지한 혼효림에서 가장 뚜렷하였다(+10.2%). 한편 WRF 기상자료가 DAO에 비해 지형적 영향을 보다 잘 반영함으로써, 결과적으로 개선한 GPP의 공간이질성이 증가한 것으로 나타났다. 각 피복유형별 연간변동성을 분석한 결과 개선한 GPP는 NASA GPP와 상이한 연간변화를 보였다. 위 결과들을 종합하면, 북한 등의 지역수준의 GPP 모니터링을 목적으로할 경우, 입력자료의 개선에 의한 MODIS GPP를 재산출할 필요가 있다고 보여진다.

산림 총일차생산량 예측의 공간적 확장을 위한 인공위성 자료와 기계학습 알고리즘의 활용 (Application of Machine Learning Algorithm and Remote-sensed Data to Estimate Forest Gross Primary Production at Multi-sites Level)

  • 이보라;김은숙;임종환;강민석;김준
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제35권6_2호
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    • pp.1117-1132
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    • 2019
  • 산림생태계 내의 총일차생산량은 산림 자원 생산량과 직결되고, 산림생태계의 건강성, 산림식물계절 및 생태계 서비스의 중요한 지표가 된다. 이 연구에서는 인공위성 자료와 기계학습 알고리즘을 활용하여 우리 나라의 산림유역의 총일차생산량을 연구하였다. 에디공분산 타워가 있는 6개 지점에서의 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 산출물과 에디공분산타워의 총일차생산성으로 연구기간의 75%-80%에 해당하는 자료로 기계학습 알고리즘을 훈련하고 나머지 기간으로 구축된 모델의 총일차생산성 예측 결과를 검증하였다. 모델을 구축할 때 MODIS 지상 산출물과 대기 산출물을 조합하여 새로운 입력자료(e.g., 포화수증기압차)를 모델의 입력자료(Processed MODIS)로 사용하였을 때와 이러한 과정 없이 QC(Quality control)만 거친 MODIS 산출물을 그대로 입력자료(Unprocessed MODIS)로 사용하였을 때의 총일차생산량을 비교해 보고 그 활용 가능성에 대해 고찰하였다. 추가로 MODIS 총일차생산량 산출물(MYD17)과 에디공분산 총일차생산성 및 기계학습 알고리즘 기반의 총일차생산성과의 상관관계를 보고 그 적합성에 대해 논의하였다. 이 연구에서 사용된 기계학습 알고리즘은 Support Vector Machine (SVM)으로 산림생태계 연구에서 가장 많이 사용되고 있는 기계학습 알고리즘 중 하나이다. 기계학습 알고리즘 기반(SVM 모델)의 총일차생산량 예측 결과는 MODIS 총일차생산량 산출물(MYD17)보다 에디공분산 총일차생산량과 전반적으로 높은 상관관계를 보였고 특히 식생 성장을 시작하는 시점의 값을 좀더잘 예측하는 결과를 보였다. 단일 지역에서 Unprocessed MODIS 입력자료로 훈련된 SVM 모델 결과는 피어슨 상관계수 0.75 - 0.95 (p < 0.001), 6개의 연구 지점에서 훈련된 SVM 모델 결과는 피어슨 상관계수 0.77 - 0.94 (p < 0.001) 사이를 보였다. 이 결과는 훈련 자료에 다양한 이벤트들이 포함되면 모델의 예측력이 향상되는 가능성을 보여주었고 위성영상의 산출물을 재계산하여 새로운 산출물을 내는 과정을 거친 위성 자료가 아니어도 그 예측력에는 크게 문제가 없음을 보여주었다.

산업관련표(産業關聯表)에 의(依)한 임업구조분석(林業構造分析)과 유발생산액(誘發生産額) -임업(林業)이 한국경제(韓國經濟)에 미치는 영향(影響)- (Analysis of Forestry Structure and Induced Output Based on Input - output Table - Influences of Forestry Production on Korean Economy -)

  • 이승윤
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제2권4호
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    • pp.4-14
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    • 1974
  • The total forest land area in Korea accounts for some 67 percent of the nation's land total. Its productivity, however, is very low. Consequently, forest production accounts for only about 2 percent of the gross national product and a minor proportion of no more than about 5 percent versus primary industry. In this case, however, only the direct income from forestry is taken into account, making no reference to the forestry output induced by other industrial sectors. The value added Or the induced forestry output in manufacturing the primary wood products into higher quality products, makes a larger contribution to the economy than direct contribution. So, this author has tried to analyze the structure of forestry and compute the repercussion effect and the induced output of primary forest products when utilized by other industries for their raw materials, Hsing the input-output table and attached tables for 1963 and 1966 issued by the Bank of Korea. 1. Analysis of forestry structure A. Changes in total output Durng the nine-year period, 1961-1969, the real gross national product in Korea increased 2.1 times, while that of primary industries went up about 1. 4 times. Forestry which was valued at 9,380 million won in 1961, was picked up about 2. 1 times to 20, 120 million won in 1969. The rate of the forestry income in the GNP, accordingly, was no more than 1.5 percent both in 1961 and 1962, whereas its rate in primary industries increased 3.5 to 5.4 percent. Such increase in forestry income is attributable to increased forest production and rise in timber prices. The rate of forestry income, nonetheless, was on the decrease on a gradual basis. B. Changes in input coefficient The input coefficient which indicates the inputs of the forest products into other sectors were up in general in 1966 over 1963. It is noted that the input coefficient indicating the amount of forest products supplied to such industries closely related with forestry as lumber and plywood, and wood products and furniture, showed a downward trend for the period 1963-1966. On the other hand, the forest input into other sectors was generally on the increase. Meanwhile, the input coefficient representing the yolume of the forest products supplied to the forestry sector itself showed an upward tendency, which meant more and more decrease in input from other sectors. Generally speaking, in direct proportion to the higher input coefficient in any industrial sector, the reinput coefficient which denotes the use of its products by the same sector becomes higher and higher. C. Changes in ratio of intermediate input The intermediate input ratio showing the dependency on raw materials went up to 15.43 percent m 1966 from 11. 37 percent in 1963. The dependency of forestry on raw materials was no more than 15.43 percent, accounting for a high 83.57 percent of value added. If the intermediate input ratio increases in any given sector, the input coefficient which represents the fe-use of its products by the same sector becomes large. D. Changes in the ratio of intermediate demand The ratio of the intermediate demand represents the characteristics of the intermediary production in each industry, the intermediate demand ratio in forestry which accunted for 69.7 percent in 1963 went up to 75.2 percent in 1966. In other words, forestry is a remarkable industry in that there is characteristics of the intermediary production. E. Changes in import coefficient The import coefficient which denotes the relation between the production activities and imports, recorded at 4.4 percent in 1963, decreased to 2.4 percent in 1966. The ratio of import to total output is not so high. F. Changes in market composition of imported goods One of the major imported goods in the forestry sector is lumber. The import value increased by 60 percent to 667 million won in 1966 from 407 million won in 1963. The sales of imported forest products to two major outlets-lumber and plywood, and wood products and furniture-increased to 343 million won and 31 million won in 1966 from 240million won and 30 million won in 1963 respectively. On the other hand, imported goods valued at 66 million won were sold to the paper products sector in 1963; however, no supply to this sector was recorded in 1963. Besides these major markets, primary industries such as the fishery, coal and agriculture sectors purchase materials from forestry. 2. Analysis of repercussion effect on production The repercussion effect of final demand in any given sector upon the expansion of the production of other sectors was analyzed, using the inverse matrix coefficient tables attached to the the I.O. Table. A. Changes in intra-sector transaction value of inverse matrix coefficient. The intra-sector transaction value of an inverse matrix coefficient represents the extent of an induced increase in the production of self-support products of the same sector, when it is generated directly and indirectly by one unit of final demand in any given sector. The intra-sector transaction value of the forestry sector rose from 1.04 in 1963 to 1, 11 in 1966. It may well be said, therefore, that forestry induces much more self-supporting products in the production of one unit of final demand for forest products. B. Changes in column total of inverse matrix coefficient It should be noted that the column total indicates the degree of effect of the output of the corresponding and related sectors generated by one unit of final demand in each sector. No changes in the column total of the forestry sector were recorded between the 1963 and 1966 figures, both being the same 1. 19. C. Changes in difference between column total and intra-sector transaction amount. The difference between the column total and intra-sector transaction amount by sector reveals the extent of effect of output of related industrial sector induced indirectly by one unit of final demand in corresponding sector. This change in forestry dropped remarkable to 0.08 in 1966 from 0.15 in 1963. Accordingly, the effect of inducement of indirect output of other forestry-related sectors has decreased; this is a really natural phenomenon, as compared with an increasing input coefficient generated by the re-use of forest products by the forestry sector. 3. Induced output of forestry A. Forest products, wood in particular, are supplied to other industries as their raw materials, increasng their value added. In this connection the primary dependency rate on forestry for 1963 and 1966 was compared, i. e., an increase or decrease in each sector, from 7.71 percent in 1963 to 11.91 percent in 1966 in agriculture, 10.32 to 6.11 in fishery, 16.24 to 19.90 in mining, 0.76 to 0.70 in the manufacturing sector and 2.79 to 4.77 percent in the construction sector. Generally speaking, on the average the dependency on forestry during the period 1963-1966 increased from 5.92 percent to 8.03 percent. Accordingly, it may easily be known that the primary forestry output induced by primary and secondary industries increased from 16, 109 million won in 1963 to 48, 842 million won in 1966. B. The forest products are supplied to other industries as their raw materials. The products are processed further into higher quality products. thus indirectly increasing the value of the forest products. The ratio of the increased value added or the secondary dependency on forestry for 1963 and 1966 showed an increase or decrease, from 5.98 percent to 7.87 percent in agriculture, 9.06 to 5.74 in fishery, 13.56 to 15.81 in mining, 0.68 to 0.61 in the manufacturing sector and 2.71 to 4.54 in the construction sector. The average ratio in this connection increased from 4.69 percent to 5.60 percent. In the meantime, the secondary forestry output induced by primary and secondary industries rose from 12,779 million Wall in 1963 to 34,084 million won in 1966. C. The dependency of tertiary industries on forestry showed very minor ratios of 0.46 percent and 0.04 percent in 1963 and 1966 respectively. The forestry output induced by tertiary industry also decreased from 685 million won to 123 million won during the same period. D. Generally speaking, the ratio of dependency on forestry increased from 17.68 percent in 1963 to 24.28 percent in 1966 in primary industries, from 4.69 percent to 5.70 percent in secondary industries, while, as mentioned above, the ratio in the case of tertiary industry decreased from 0.46 to 0.04 percent during the period 1963-66. The mining industry reveals the heaviest rate of dependency on forestry with 29.80 percent in 1963 and 35.71 percent in 1966. As it result, the direct forestry income, valued at 8,172 million won in 1963, shot up to 22,724 million won in 1966. Its composition ratio lo the national income rose from 1.9 percent in 1963 to 2.3 per cent in 1966. If the induced outcome is taken into account, the total forestry production which was estimated at 37,744 million won in 1963 picked up to 105,773 million won in 1966, about 4.5 times its direct income. It is further noted that the ratio of the gross forestry product to the gross national product. rose significantly from 8.8 percent in 1963 to 10.7 percent in 1966. E. In computing the above mentioned ratio not taken into consideration were such intangible, indirect effects as the drought and flood prevention, check of soil run-off, watershed and land conservation, improvement of the people's recreational and emotional living, and maintenance and increase in the national health and sanitation. F. In conclusion, I would like to emphasize that the forestry sector exercices an important effect upon the national economy and that the effect of induced forestry output is greater than its direct income.

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플럭스 타워 설치 유역을 대상으로 탄소수지 분석을 위한 위성영상자료기반의 CO2 정량화 연구 (Quantitative Study of CO2 based on Satellite Image for Carbon Budget on Flux Tower Watersheds)

  • 정충길;이용관;김성준;장철희
    • 한국농공학회논문집
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    • 제57권3호
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    • pp.109-120
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    • 2015
  • Spatial heterogeneous characteristics of solar radiation energy from Climate Change gives rise to energy imbalance in the general ecological system including water resources. This study is to estimate the $CO_2$ flux of South Korea using Terra MODIS image and to assess the reliability of MODIS data from the ground measured $CO_2$ flux by eddy covariance flux tower data at 3 locations (two at mixed forest area and one at rice paddy area). The MODIS Gross Primary Productivity (GPP) product (MOD17A2), 8-day composite at 1-km spatial resolution was adopted for the spatial $CO_2$ flux generation. The MOD17A2 data by noise like cloud and snow in a day were tried to fill by Inverse Distance Weighted (IDW) method from valid pixels and the damping effect of MOD17A2 data were corrected by Quality Control (QC) flag. The MODIS $CO_2$ flux was estimated as the sum of GPP and Re (ecosystem respiration) by Lloyd and Taylor method (1994). The determination coefficient ($R^2$) between MODIS $CO_2$ and flux tower $CO_2$ for 3 years (2011~2013) showed 0.55 and 0.60 in 2 mixed forests and 0.56 in rice paddy respectively. The $CO_2$ flux generally fluctuated showing minus values during summer rainy season (from July to August) and maintaining plus values for other periods. The MODIS $CO_2$ flux can be a useful information for extensive area, for example, as a reliable indicator on ecological circulation system.

안정 동위원소를 이용한 육상 생태계의 물과 탄소의 순환 연구: 재검토 (Stable Isotope Studies for Constraining Water and Carbon Cycles in Terrestrial Ecosystems: A Review)

  • 이동호
    • 한국농림기상학회지
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    • 제7권1호
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    • pp.15-27
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    • 2005
  • 육상생태계의 물/탄소 순환은 기후변화의 원인과 진행 과정 그리고 결과를 예측하는데 필수적인 기초 자료이다. CarboKorea와 HydroKorea 연구에서는 한반도의 대표적인 지형과 식생 유형에 적합한 물/탄소 순환 해석과 실황예보를 위한 기술개발을 목표로, 안정동위원소를 이용해 물/탄소 순환의 구성요소를 성인적으로 세분하는 연구를 수행하고 있다. 본 논문에서는 이러한 안정 동위원소 연구가 국내 생태계의 물과 탄소 순환연구에 적극적으로 활용될 수 있도록 하기 위해 그 이론적 배경과 광릉 소유역의 연구 사례를 소개하였다. 시간과 공간 규모의 확장을 가능케 하는 안정 동위원소 연구는 다양한 관련분야의 연구와 함께 한반도 육상생태계의 물/탄소 순환과정에 대한 보다 정량적인 해석을 가능하게 함으로써 기후변화와 관련하여 제기되고 있는 당면한 과학적, 사회경제적 요구에 부흥할 수 있는 과학적 기반을 구축하는데 기여할 것으로 기대된다.

플럭스 관측 기반의 생태계 생산성과 효율성 평가: 해남 농경지 연구 사례 (Assessment of Ecosystem Productivity and Efficiency using Flux Measurement over Haenam Farmland Site in Korea (HFK))

  • 요하나 마리아 인드라와티;김준;강민석
    • 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.

국립수목원의 전나무(Abies holophylla) 조림지의 물 이용 효율의 계절 및 경년 변동 (Seasonal and Inter-annual Variability of Water Use Efficiency of an Abies holophylla Plantation in Korea National Arboretum)

  • 빈두 말라 타쿠리;강민석;장용휘;천정화;김준
    • 한국농림기상학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.366-377
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    • 2016
  • 물 이용 효율(water use efficiency, WUE)은 생태계의 에너지-물질-정보의 흐름과 연관된 프로세스-구조 사이의 관계에 대한 정보를 제공하는 중요한 생태학적 지표로 간주된다. 생태계 단위의 WUE 는 총일차생산량(gross primary productivity, GPP)과 증발산(evapotranspiration, ET)의 비로 정의될 수 있다. 이 연구에서는 국립수목원에 위치한 전나무(Abies holophylla) 조림지의 WUE 를 조사하기 위해 KoFlux 에서 장기간(2007-2015) 에디공분산 방법으로 관측된 이산화탄소와 수증기 플럭스를 사용하였다. 연구의 목적은 전나무 조림지의 WUE의 계절 및 경년 변동을 규명하여 탄력(resilience) 평가를 위한 총체적인 생태학적 지표의 개발에 활용하는 것이다. 분석 결과에 따르면, 전나무 조림지의 WUE는 8월에 최소값($1.8-3.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$), 2월에 최대값($5.1-11.4g\;C\;(kg\;H_2O)^{-1}$)을 갖는 오목한 형태의 계절 변동을 보였다. 성장기(4 월-10 월)의 WUE 는 평균 $3.5{\pm}0.3g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$ 이었고, 휴면기(11 월-3 월)의 WUE는 평균 $7.4{\pm}1.0g\;C{\cdot}(kg\;H_2O)^{-1}$로서 경년 변동의 폭이 컸다. 이 전나무 조림지의 WUE 는 문헌에 보고된 다른 온대 지역 침엽수림의 WUE 와 비교했을 때, 상대적으로 높은 범위에 속한다. 성장기는 4 월부터 10 월까지의 기간으로 정의하였으나, 실제 성장기의 길이(growing season length, GSL)는 매년 변화하였고, 이러한 GSL의 변화가 성장기 WUE의 경년 변동의 62%를 설명하였다. 이 연구는 생태계 단위 WUE의 장기 변동을 정량화 한 국내 첫 결과로서, 산림생태계 모형, 위성 알고리즘 및 탄력을 시험하는 데 활용할 수 있다.

광릉 활엽수림에서 Community Land Model 3.5-Dynamic Global Vegetation Model의 평가 (Evaluation of Community Land Model version 3.5-Dynamic Global Vegetation Model over Deciduous Forest in Gwangneung, Korea)

  • 임희정;이영희;권효정
    • 한국농림기상학회지
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    • 제12권2호
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    • pp.95-106
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    • 2010
  • 본 연구에서는 광릉의 활엽수림에서 관측된 생태자료들을 이용하여 CLM3.5-DGVM(Community Land Model 3.5-Dynamic Global Vegetation Model)의 탄소교환과정에 대한 모의능력을 평가하고 탄소수지를 계산하였다. 또한 식생 종의 구성과 식물계절학, 그리고 기후 변동성이 탄소수지에 미치는 영향을 조사하기 위하여 민감도 실험을 수행하였다. 모델의 식물계절학은 잎의 출현과 낙하의 시기를 잘 모의하지 못하였으며, 특히 낙엽은 관측보다 한달 이상 지연되어 생장기간을 과대모의 하였다. 모의된 최대 엽면적지수(leaf alea index, LAI)는 5.8이며 관측값(4.5)에 비해 과대모의 되었다. 과대 모의된 LAI는 광합성량과 잎의 자가영양호홉의 과대모의를 야기하였으며, 이를 통해 연간 총 일차 생산량(gross primary producing, GPP)과 생태 호흡량(ecosystem respiration, $R_e$)의 과대모의에 기여하였다. 관측과 모델간의 LAI의 차이에도 불구하고 모의된 식생 탄소 저장항의 크기는 관측 보고된 값과 유사하였다. 모델의 식물계절학함수를 사용하는 대신 관측된 PAI로부터 유도된 식물계절학을 사용하면 생육 기간이 감소함에 따라 GPP와 $R_e$의 과대 모의는 완화되었다. 하지만 관측 보고된 값과 비교할 때 여전히 큰 값을 보였다. 모의된 탄소수지는 식생 종의 구성에는 유의한 민감도를 가지지 않았다. 모델입력자료에 기후변동성의 고려 유무에 따른 평형상태의 탄소저장량의 차이는 10%이하로 낮았으며 기후변동성이 평형상태의 탄소저 장량에 미치는 영향은 유의할 수준이 아니라고 사료된다. 모델에서 모의된 GPP와 $R_e$의 1994년부터 2003년간의 연간 변동성은 연 평균 대기온도와 일사량에 의존하였다. 모델의 다른 문제점들에 관해서도 본문에서 논의되었다.

Evaluation of carbon flux in vegetative bay based on ecosystem production and CO2 exchange driven by coastal autotrophs

  • Kim, Ju-Hyoung;Kang, Eun Ju;Kim, Keunyong;Jeong, Hae Jin;Lee, Kitack;Edwards, Matthew S.;Park, Myung Gil;Lee, Byeong-Gweon;Kim, Kwang Young
    • ALGAE
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    • 제30권2호
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    • pp.121-137
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    • 2015
  • Studies on carbon flux in the oceans have been highlighted in recent years due to increasing awareness about climate change, but the coastal ecosystem remains one of the unexplored fields in this regard. In this study, the dynamics of carbon flux in a vegetative coastal ecosystem were examined by an evaluation of net and gross ecosystem production (NEP and GEP) and $CO_2$ exchange rates (net ecosystem exchange, NEE). To estimate NEP and GEP, community production and respiration were measured along different habitat types (eelgrass and macroalgal beds, shallow and deep sedimentary, and deep rocky shore) at Gwangyang Bay, Korea from 20 June to 20 July 2007. Vegetative areas showed significantly higher ecosystem production than the other habitat types. Specifically, eelgrass beds had the highest daily GEP ($6.97{\pm}0.02g\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$), with a large amount of biomass and high productivity of eelgrass, whereas the outer macroalgal vegetation had the lowest GEP ($0.97{\pm}0.04g\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$). In addition, macroalgal vegetation showed the highest daily NEP ($3.31{\pm}0.45g\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$) due to its highest P : R ratio (2.33). Furthermore, the eelgrass beds acted as a $CO_2$ sink through the air-seawater interface according to NEE data, with a carbon sink rate of $0.63mg\;C\;m^{-2}\;d^{-1}$. Overall, ecosystem production was found to be extremely high in the vegetated systems (eelgrass and macroalgal beds), which occupy a relatively small area compared to the unvegetated systems according to our conceptual diagram of a carbon-flux box model. These results indicate that the vegetative ecosystems showed significantly high capturing efficiency of inorganic carbon through coastal primary production.

한국 김제의 벼 경작 시스템의 기후스마트농업 (Climate-Smart Agriculture) 기반의 평가 (Climate-Smart Agriculture (CSA)-Based Assessment of a Rice Cultivation System in Gimje, Korea)

  • 모하마드 사미울 아산 탈룩더;김준;심교문
    • 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(FCO2)와 메탄 플럭스(FCH4)의 경우 직접 관측한 자료를 사용하였고, 아산화질소 플럭스(FN2O)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.