• 한국기후변화학회지
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• 제9권4호
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• pp.423-433
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• 2018

본 연구에서는 고농도 미세먼지의 발생과 연관된 대기패턴을 조사하고, 이를 바탕으로 한반도의 고농도 미세먼지의 발생을 예측할 수 있는 지수를 개발하였다. 또한 개발된 지수를 이용하여 미래의 한반도 고농도 미세먼지 발생과 연관된 대기 패턴의 변화를 살펴보았다. 서울지역 미세먼지 농도의 변동성을 조사하기 위해, 황사 발생 사례일을 제외한 미세먼지 고농도 사례일은 대기환경기준에 따라 24시간 평균 $PM_{10}$ 농도가 $100{\mu}g/m^3$ 이상일 경우로 정의하였다. 미세먼지 연평균 농도는 2001년부터 꾸준히 감소하는 경향을 보이며, 2012년 이후에 감소 추세가 주춤하였으며, $PM_{10}$ 고농도 사례일수도 2003년부터 2016년까지 대체로 감소하였다. 그러나 4일 이상 지속되었던 고농도 사례만을 살펴보면 2001년과 2003년을 제외하고 뚜렷한 감소 경향을 찾아보기 어렵고 전반적인 대기질 향상에도 불구하고 지속적으로 발생하는 것을 알 수 있다. 4일이상 지속되는 고농도 사례는 최근 들어 뚜렷한 경향을 보이지 않고, 기상조건 등의 다른 발생원이 있음을 알 수 있다. 그러므로 고농도 사례에 대한 대기 순환장의 특징을 살펴보기 위해 한반도의 고농도 사례일에 대한 대기패턴의 합성장을 분석하였다. 고농도 사례가 발생하였을 경우, 한반도 상공에 고기압에 위치하면서, 극의 찬 공기의 유입을 차단하며, 상층 동서 방향 바람은 한반도 북쪽으로 흐르게 된다. 따라서 한반도 지역은 차고 건조한 북서풍이 약화되고, 풍속이 감소된다. 이러한 한반도 미세먼지 고농도 사례와 연관된 대기패턴을 바탕으로 겨울철 한반도 $PM_{10}$ 농도를 전망하기 위한 미세먼지 고농도 지수를 정의하여 사용하였다. 먼저 500 hPa 지위고도, 500 hPa 동서 방향 바람 성분, 850 hPa 남북 방향 바람 성분과 $PM_{10}$과의 상관성이 높은 지역에서 각 변수를 영역 평균하고 표준화 과정을 거친 후 각 변수에 대한 지수를 계산하고, 각 지수의 합으로 한반도 미세먼지 고농도 지수 (KPI)를 정의하였다. 한반도 미세먼지 고농도 지수를 CMIP5에 참여하는 10개의 기후모형에 적용하여 미래 한반도의 고농도 미세먼지를 발생시킬 수 있는 대기패턴의 변동성을 살펴보았다. 겨울철 한반도에서 대기의 정체를 유발하여 심한 대기오염을 발생시킬 수 있는 기상 조건의 빈도가 기후변화에 따라 크게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 증가는 한반도 주변의 평균 대기 상태의 변화와 일치한다 (Cai et al, 2017). 이 연구는 $PM_{10}$ 관측자료 기간이 2001년부터 2016년까지의 총 16년 동안의 자료 만을 이용하여 한반도 고농도 미세먼지 발생과 관련된 대기패턴을 분석하였기에 대기오염과 연관된 기상조건을 완벽하게 식별하지는 못하였을 것이다. 향후 연구를 통해서 $PM_{10}$과 더불어 $PM_{2.5}$의 자료를 활용하여 상세한 분석이 필요할 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 본 연구의 결과는 지구 온실가스 배출로 인한 대기 순환의 변화가 한반도 고농도 미세먼지 발생 사례를 증가시키는 중요한 역할을 할 수 있음을 시사한다. 지구 온난화가 심해진다면, 작은 대기 오염 배출이라도 축적이 되어 고농도 미세먼지 현상이 발생 할 수 있다. 따라서 대기 오염 배출 저감 노력뿐만 아니라, 온실가스 배출량을 줄이기 위한 노력이 동시에 필요할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제51권12호
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• pp.1195-1205
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• 2018

본 연구에서는 보령댐 유역($163.6km^2$)을 대상으로 SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 모델, GCM (General Circulation Model) 기후변화 시나리오와 다중회귀분석으로 산정한 미래 방류량을 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 물부족을 평가하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며, SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2007~2010)과 검증(2010~2016)을 실시하였다. 기후변화를 반영하기 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP (Representative Concentration Pathway)4.5와 RCP 8.5 시나리오를 SPI와 극한 가뭄지수로 분석하여 RCP 8.5 BCC-CSM1-1-M을 극한 가뭄 시나리오로 선정하였다. 2005년부터 2016년까지의 일별 관측자료로 다중회귀분석하여 월별 방류량 추정식을 만들었고, 1월부터 12월까지 각 식들의 결정계수 $R^2$는 0.57 이상으로 나타났다. 선정된 극한 가뭄 시나리오 기상자료를 방류량 추정식에 대입하여 미래기간 일별 방류량을 구축하였다. SWAT 수문평가 결과, S3 (2037~2046) 기간 봄철 저수량이 34.0% 감소하는 것으로 분석되었다. Runs 이론을 바탕으로 물부족의 심도를 구한 다음 재현기간에 따른 빈도해석을 하였다. 5~10년 빈도의 심도로 발생하는 물부족이 미래기간에 발생하는 빈도로 보령댐의 물부족을 평가하였다. 물부족 평가 결과, S3 (2037~2046) 기간에서 5~10년 빈도의 심도를 가지는 물부족이 기준기간(2007~2016) 보다 2회 더 발생하였으며 S3 (2037~2046)에 물부족 계획 수립이 필요하다고 판단하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제41권11호
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• pp.310-317
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• 2017

Background: Many studies about climate-related range shift of plants have focused on understanding the relationship between climatic factors and plant distributions. However, consideration of adaptation factors, such as dispersal and plant physiological processes, is necessary for a more accurate prediction. This study predicted the future distribution of marlberry (Ardisia japonica), a warm-adapted evergreen broadleaved shrub, under climate change in relation to the dispersal ability that is determined by elapsed time for the first seed production. Results: We introduced climate change data under four representative concentration pathway (RCP 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5) scenarios from five different global circulation models (GCMs) to simulate the future distributions (2041~2060) of marlberry. Using these 20 different climate data, ensemble forecasts were produced by averaging the future distributions of marlberry in order to minimize the model uncertainties. Then, a dispersal-limited function was applied to the ensemble forecast in order to exam the impact of dispersal capacity on future marlberry distributions. In the dispersal-limited function, elapsed time for the first seed production and possible dispersal distances define the dispersal capacity. The results showed that the current suitable habitats of marlberry expanded toward central coast and southern inland area from the current southern and mid-eastern coast area in Korea. However, given the dispersal-limited function, this experiment showed lower expansions to the central coast area and southern inland area. Conclusions: This study well explains the importance of dispersal capacity in the prediction of future marlberry distribution and can be used as basic information in understanding the climate change effects on the future distributions of Ardisia japonica.

• 대기
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• 제24권3호
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• pp.403-417
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• 2014

Future changes in seasonal mean temperature and precipitation over East Asia under anthropogenic global warming are investigated by comparing the historical run for 1979~2005 and the Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5 run for 2006~2100 with 20 coupled models which participated in the phase five of Coupled Model Inter-comparison Project (CMIP5). Although an increase in future temperature over the East Asian monsoon region has been commonly accepted, the prediction of future precipitation under global warming still has considerable uncertainties with a large inter-model spread. Thus, we select best five models, based on the evaluation of models' performance in present climate for boreal summer and winter seasons, to reduce uncertainties in future projection. Overall, the CMIP5 models better simulate climatological temperature and precipitation over East Asia than the phase 3 of CMIP and the five best models' multi-model ensemble (B5MME) has better performance than all 20 models' multi-model ensemble (MME). Under anthropogenic global warming, significant increases are expected in both temperature and land-ocean thermal contrast over the entire East Asia region during both seasons for near and long term future. The contrast of future precipitation in winter between land and ocean will decrease over East Asia whereas that in summer particularly over the Korean Peninsula, associated with the Changma, will increase. Taking into account model validation and uncertainty estimation, this study has made an effort on providing a more reliable range of future change for temperature and precipitation particularly over the Korean Peninsula than previous studies.

• 농촌계획
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• 제23권4호
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• pp.153-168
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• 2017

The main objective of this study was to assess reference evapotranspiration based on multiple GCMs (General Circulation Models) and estimation methods. In this study, 10 GCMs based on the RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 scenario were used to estimate reference evapotranspiration. 54 ASOS (Automated Synoptic Observing System) data were constructed by statistical downscaling techniques. The meteorological variables of precipitation, maximum temperature and minimum temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation were produced using GCMs. For the past and future periods, we estimated reference evapotranspiration by GCMs and analyzed the statistical characteristics and analyzed its uncertainty. Five methods (BC: Blaney-Criddle, HS: Hargreaves-Samani, MK: Makkink, MS: Matt-Shuttleworth, and PM: Penman-Monteith) were selected to analyze the uncertainty by reference evapotranspiration estimation methods. We compared the uncertainty of reference evapotranspiration method by the variable expansion and analyzed which variables greatly influence reference evapotranspiration estimation. The posterior probabilities of five methods were estimated as BC: 0.1792, HS: 0.1775, MK: 0.2361, MS: 0.2054, and PM: 0.2018. The posterior probability indicated how well reference evapotranspiration estimated with 10 GCMs for five methods reflected the estimated reference evapotranspiration using the observed data. Through this study, we analyzed the overall characteristics of reference evapotranspiration according to GCMs and reference evapotranspiration estimation methods The results of this study might be used as a basic data for preparing the standard method of reference evapotranspiration to derive the water management method under climate change.

• 환경영향평가
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• 제26권5호
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• pp.291-302
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• 2017

본 연구는 사스레피나무의 분포를 규정하는 기후요인과 종분포 모델을 이용하여 현재기후와 미래기후에서의 잠재생육지를 분석하기 위해 수행되었다. 4개 기후요인(온량지수, 최한월최저기온, 하계강수량, 동계강수량)은 모델에서 독립변수로 사용하였다. 17개 전지구 기후모델(GCMs; General Circulation Models)에 의한 RCP(대표농도경로) 8.5 시나리오를 2050년(2040~2069)과 2080년(2070~2099)의 미래기후로 사용하였다. 사스레피나무(Eurya japonica)에 대한 종분포 모델은 높은 분포예측 모델로 구축되었다. 사스레피나무의 분포모델에서 최한월최저기온이 사스레피나무 분포를 규정하는 주요 기후요인으로 분석되었다. 최한월최저기온 $-5.7^{\circ}C$이상 지역은 사스레피나무의 높은 출현확률을 나타내었다. 사스레피나무의 잠재 생육지는 2050년과 2080년에서 현재기후에서 보다 각각 2.5배, 3.4배 증가되었으며, 기후변화에 의해 점점 확대될 것으로 판단되었다. 사스레피나무는 한반도에서 기후변화 지표종으로 가능하며, 잠재 생육지를 모니터링 할 필요가 있다.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.326-326
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• 2017

Climate warming is the issue on the global scale. Soybean can be seriously damaged when high temperature occurs during a reproductive stage such as the flowering and pod-setting period according to the Representative Concentration Pathway (RCP) (2021~2100) 8.5 scenarios. The weather in 2016 was very different from other years (average for 30 years from 1980 to 2010) ; the highest temperature was $33.7^{\circ}C$ which was higher $3.29^{\circ}C$ than average temperature from last 30 years and average rainfall was 26.5 mm, lower 140.9 mm than average rainfalls from other years. Especially, the highest temperature during soybean flow-ering and pod setting stage was $26.8^{\circ}C$ which was higher $0.1^{\circ}C$ and rainfall was 172.2 mm, higher 47.8 mm than other years from the first to the 20th in the October at soybean seed elongation stage. Soybean leaves were turned upside down by the drought stress during the flowering and pod-setting stage. The numbe-r of pods and seeds per unit area decreased 11.0% and 30.3% compared with the previous year, respectively. The ripening period was prolonged by 21 days because of high temperature and soil moisture contents due to the continual rainmade increase of the seed weight up to 15.6% and the yield decreased 7.1% compared to the previous year.

• 한국물환경학회지
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• 제38권1호
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• pp.19-30
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• 2022

Climate change has increased the average air temperature. Rising air temperature are absorbed by water bodies, leading to increasing water temperature. Increased water temperature will cause eutrophication and excess algal growth, which will reduce water quality. In this study, long-term trends of air and water temperatures in the Han-river basin over the period of 1997-2020 were discussed to assess the impacts of climate change. Future (~2100s) levels of air temperature were predicted based on the climate change scenarios (Representative concentration pathway (RCP) 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5). The results showed that air and water temperatures rose at an average rate of 0.027℃ year^-1 and 0.038℃ year^-1 respectively, over the past 24 years (1997 to 2020). Future air temperatures under RCP 2.6, 4.5, 6.0, and 8.5 increased up to 0.32℃ 1.18℃, 2.14℃, and 3.51℃, respectively. An increasing water temperature could dissolve more minerals from the surrounding rock and will therefore have a higher electrical conductivity. It is the opposite when considering a gas, such as oxygen, dissolved in the water. Water temperature also governs the kinds of organisms that can live in rivers and lakes. Fish, insects, zooplankton, phytoplankton, and other aquatic species all have a preferred temperature range. As temperatures get too far above or below this preferred range, the number of individuals of the species decreases until finally there are none. Therefore, changes of water temperature that are induced by climate change have important implications on water supplies, water quality, and aquatic ecosystems of a watershed.

• 한국환경농학회지
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• 제37권1호
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• pp.15-20
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• 2018

상승온도 처리에 따른 논토양 탄소의 변동과 벼 생육을 조사한 결과를 요약하면 다음과 같다. 소형 상부개방형 챔버를 이용하여 대기온도 보다 $0.4^{\circ}C$, $0.5^{\circ}C$, $0.9^{\circ}C$ 상승온도 환경을 조성하여 상승온도를 처리할 수 있었다. 사각챔버의 내부온도는 대기보다 평균온도와 최고온도가 높고 최저온도는 낮은 특징을 나타내었다. 상승온도 처리구의 포트 내 표면수의 TOC 농도는 대조구 보다 상승온도 처리구에서 높았고 시간이 경과함에 따라 점차 낮아졌다. 벼 재배후 토양의 TOC 함량은 대조구 보다 상승온도 처리구에서 낮았다. 상승온도 처리로 벼 식물체의 탄소함량은 감소하고 질소함량은 증가하여 C/N 율은 감소하는 경향을 나타내었다. 상승온도 처리로 대조구 보다 벼의 줄기 길이와 줄기무게가 유의하게 증가하였으나 이삭수와 벼 낱알 무게는 유의한 차이를 나타내지 않았다.