• 제목/요약/키워드: ecosystem modeling

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국가 물환경관리정책 지원을 위한 수질모델링 기술의 발전방향 (Future Development Direction of Water Quality Modeling Technology to Support National Water Environment Management Policy)

  • 정세웅;김성진;박형석;서동일
    • 한국물환경학회지
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    • 제36권6호
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    • pp.621-635
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    • 2020
  • Water quality models are scientific tools that simulate and interpret the relationship between physical, chemical and biological reactions to external pollutant loads in water systems. They are actively used as a key technology in environmental water management. With recent advances in computational power, water quality modeling technology has evolved into a coupled three-dimensional modeling of hydrodynamics, water quality, and ecological inputs. However, there is uncertainty in the simulated results due to the increasing model complexity, knowledge gaps in simulating complex aquatic ecosystem, and the distrust of stakeholders due to nontransparent modeling processes. These issues have become difficult obstacles for the practical use of water quality models in the water management decision process. The objectives of this paper were to review the theoretical background, needs, and development status of water quality modeling technology. Additionally, we present the potential future directions of water quality modeling technology as a scientific tool for national environmental water management. The main development directions can be summarized as follows: quantification of parameter sensitivities and model uncertainty, acquisition and use of high frequency and high resolution data based on IoT sensor technology, conjunctive use of mechanistic models and data-driven models, and securing transparency in the water quality modeling process. These advances in the field of water quality modeling warrant joint research with modeling experts, statisticians, and ecologists, combined with active communication between policy makers and stakeholders.

도시 하천에서의 어류 폐사 원인 분석 II - 자동수질측정장치 및 수질모델의 사용 (Causes of Fish Kill in the Urban Stream and Prevention Methods II - Application of Automatic Water Quality Monitoring Systen and Water Quality Modeling)

  • 이은형;서동일;황현동;윤진혁;최재훈
    • 상하수도학회지
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    • 제20권4호
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    • pp.585-594
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    • 2006
  • This study focused on the causes of fish kills and its prevention methods in Yudeung Stream, Daejeon, Korea. Intense field data, continuous water quality monitoring system and water quality modeling were applied to analyze the causes. Pollutant can be delivered to urban streams by surface runoff and combined sewer overflows in rainfall events. However, water quality analysis and water quality modeling results indicate that the abrupt fish kills in the Yudeung stream seems to be caused by combined effect of DO depletion, increase in turbidity and other toxic material. Excessive fish population in the study area may harm the aesthetic value of the stream and also has greater potential for massive fish kills. It is suggested to implement methods to reduce delivery of pollutants to the stream not only to prevent fish kills but also to keep balance of ecosystem including human uses. Frequent clean up of the urban surface and CSO, installation of detention basin will be helpful. In the long run, it seems combined sewer system has be replaced with separate sewer system for more effective pollutant removal in the urban area.

보이드들의 생태계 행동 모델링을 위한 퍼지 플로킹 기법 (Fuzzy flocking method for boid's ecosystem behavior modeling)

  • 권일경;이상용
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2003년도 가을 학술발표논문집 Vol.30 No.2 (1)
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    • pp.73-75
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    • 2003
  • 게임 세계에 존재하는 수많은 보이드들의 지능적인 집단 행동을 모델링하기 위한 방법으로 플로킹 기법이 많이 사용되고 있다. 특히 생태계에 존재하는 객체들의 행동을 재현하기 위한 연구가 활발하게 진행되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 생태계에서 흔히 볼 수 있는 먹고 먹히는 관계를 퍼지 논리를 통해 게임의 보이드 행동을 모델링하고 구현한다.

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Forecasting Fish Communities in River Networks

  • Rashleigh, Brenda;White, Denis;Ebersole, Joe L.;Barber, Craig;Boxall, George;Brookes, Allen
    • 생태와환경
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    • 제45권2호
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    • pp.150-157
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    • 2012
  • Fish communities in river networks provide significant ecosystem services that will likely decline under future land use and climate change. We developed a model that simulates the consequences to multiple populations of one or more fish species-a meta-community-from multiple stressors across a river network. The model is spatially-explicit and age-structured, with three components: habitat suitability; population dynamics, including species interactions; and movement across a spatial network. Although this model is simple, it can form the basis of fisheries assessments and may be incorporated into an integrated modeling system for watershed management and prediction.

An Exploratory Study on Issues Related to chatGPT and Generative AI through News Big Data Analysis

  • Jee Young Lee
    • International Journal of Advanced Culture Technology
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    • 제11권4호
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    • pp.378-384
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    • 2023
  • In this study, we explore social awareness, interest, and acceptance of generative AI, including chatGPT, which has revolutionized web search, 30 years after web search was released. For this purpose, we performed a machine learning-based topic modeling analysis based on Korean news big data collected from November 30, 2022, when chatGPT was released, to August 31, 2023. As a result of our research, we have identified seven topics related to chatGPT and generative AI; (1)growth of the high-performance hardware market, (2)service contents using generative AI, (3)technology development competition, (4)human resource development, (5)instructions for use, (6)revitalizing the domestic ecosystem, (7)expectations and concerns. We also explored monthly frequency changes in topics to explore social interest related to chatGPT and Generative AI. Based on our exploration results, we discussed the high social interest and issues regarding generative AI. We expect that the results of this study can be used as a precursor to research that analyzes and predicts the diffusion of innovation in generative AI.

한국 남해의 어획대상 환경수용량 추정 연구 (Estimation of the Exploitable Carrying Capacity in the Korean Water of the East China Sea)

  • 장창익;서영일;강희중
    • 수산해양교육연구
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    • 제29권2호
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    • pp.513-525
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    • 2017
  • In the estimation of the exploitable carrying capacity (ECC) in the Korean water of the East China Sea, two approaches, which are the ecosystem modeling method (EMM) and the holistic production method (HPM), were applied. The EMM is accomplished by Ecopath with Ecosim model using a number of ecological data and fishery catch for each species group, which was categorized by a self-organizing mapping (SOM) based on eight biological characteristics of species. In this method, the converged value during the Ecosim simulation by setting the instantaneous rate of fishing mortality (F) as zero was estimated as the ECC of each group. The HPM is to use surplus production models for estimateing ECC. The ECC estimates were 4.6 and 5.1 million mt (mmt) from EMM and HPM, respectiverly. The estimate from the EMM has a considerable uncertainty due to the lack of confidence in input ecological parameters, especially production/biomass ratio (P/B) and consumption/biomass ratio (Q/B). However, ECC from the HPM was estimated on the basis of relatively fewer assumptions and long time-series fishery data as input, so the estimate from the HPM is regarded as more reasonable estimate of ECC, although the ECC estimate could be considerd as a preliminary one. The quality of input data should be improved for the future study of the ECC to obtain more reliable estimate.

InVEST모델을 이용한 생태계서비스의 가치 평가 - 구상나무 분포지를 대상으로 - (Evaluation of Ecosystem Service for Distribution of Korean fir using InVEST Model)

  • 최지영;이상돈
    • 환경영향평가
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    • 제27권2호
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    • pp.181-193
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    • 2018
  • 본 연구는 구상나무(Abies koreana) 분포지를 대상으로 AHP (Analytic Hierarchy Process)기법을 적용한 InVEST모델을 사용하여 서식처 질 분석과 탄소고정량 추정을 통한 경제적 가치 평가를 하였다. 구상나무는 국내 고유종으로 장차 국가의 생물 주권 확립에 따라 핵심요소로 작용하고 있음에 따라 구상나무의 보존을 위해 연구대상지를 구상나무의 분포지인 한라산, 지리산, 소백산국립공원으로 선정하였다. InVEST모델 선행연구에서 시사한 한계점인 국내 입력자료가 없어 해외문헌의 값을 차용하여 정확성이 떨어지는 부분을 보완하기 위해 AHP기법을 적용하여 입력자료로 하였으며, 시나리오 분석을 위해 1980, 1990, 2000년을 기준으로 모델링을 하였다. 결과는 한라산국립공원이 가장 큰 서식처 질의 변화양상을 보였으며, 1980년은 $0.96{\pm}0.14$, 1990년은 $0.97{\pm}0.14$, 2000년은 $0.94{\pm}0.17$로 감소하는 것으로 도출되었다. 소백산국립공원의 구상나무의 분포지인 아고산지대의 변화가 가장 큰 곳으로, 서식처 질은 0.98, 0.98, 0.97로 감소하였다. 연구대상지 중 지리산국립공원의 서식처 질은 0.98, 0.99, 0.99로 가장 잘 보존된 곳으로 도출되었다. 그리고 경제적 가치환산 결과, 한라산은 1,928만 달러 손실, 소백산은 803만 달러 손실로 추정되었다. 결과적으로 국내 고유종인 구상나무가 제공하는 생태계서비스의 서식처 질과 경제적 가치추정을 통해 정량적인 값을 도출하였다. 생태계서비스 모델로 특정지역의 서식처 질 분석을 통한 정성적인 변화와 경제적 가치 환산을 통한 정량적인 값의 제시가 가능함을 확인할 수 있었다. 생태계서비스의 가치를 평가를 통해 보존지역의 개발과 같은 외부요인으로부터의 변화예측을 통한 객관적인 평가로 지속가능한 자연자원의 이용과 생태계 보전을 증진하는 방향으로 유도할 수 있는 방안으로 적용이 가능하다고 사료된다.

A simple estimate of the carbon budget for burned and unburned Pinus densiflora forests at Samcheok-si, South Korea

  • Lim, Seok-Hwa;Joo, Seung Jin;Yang, Keum-Chul
    • Journal of Ecology and Environment
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    • 제38권3호
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    • pp.281-291
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    • 2015
  • To clarify the effects of forest fire on the carbon budget of a forest ecosystem, this study compared the seasonal variation of soil respiration, net primary production and net ecosystem production (NEP) over the year in unburned and burned Pinus densiflora forest areas. The annual net carbon storage (i.e., NPP) was $5.75t\;C\;ha^{-1}$ in the unburned site and $2.14t\;C\;ha^{-1}$ in the burned site in 2012. The temperature sensitivity of soil respiration (i.e., $Q_{10}$ value) was higher in the unburned site than in the burned site. The annual soil respiration rate was estimated by the exponential regression equation with the soil temperatures continuously measured at the soil depth of 10 cm. The estimated annual soil respiration and heterotrophic respiration (HR) rates were 8.66 and $4.50t\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$ in the unburned site and 4.08 and $2.12t\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$ in the burned site, respectively. The estimated annual NEP in the unburned and burned forest areas was found to be 1.25 and $0.02t\;C\;ha^{-1}yr^{-1}$, respectively. Our results indicate that the differences of carbon budget and cycling between both study sites are considerably correlated with the losses of living plant biomass, insufficient nutrients and low organic materials in the forest soil due to severe damages caused by the forest fire. The burned Pinus densiflora forest area requires at least 50 years to attain the natural conditions of the forest ecosystem prior to the forest fire.

기후 변화의 생태계 영향에 대한 ABMS 연구 -빙하감소와 북극곰의 모의실험을 바탕으로- (Analysis of the Ecological Impact of Climate Change using ABMS: A Case Study of Polar Bears and Glacier)

  • 조성진;나유경;이준영;조창현
    • 대한지리학회지
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    • 제46권3호
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    • pp.291-303
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    • 2011
  • 최근 기후 변화에 따른 생태계의 변화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 생태계 연구에 새로운 연구방법으로서 행위자 기반 모델(ABMS)을 소개하고, 사례연구를 통해 이 분야에 대한 활용 가능성을 제안하고자 한다. ABMS의 활용 가능성을 제안 평가하기 위하여, 기후 변화로 인한 빙하의 감소와 그에 따른 북극곰의 멸종 위기에 대해서 에이전트기반의 모형을 수립하고 모의실험을 실행하였다. 연구 결과는 중요 변수 간 상호작용에 신뢰할 만한 일관성을 발견할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 제안한 빙하-북극곰 모델이 환경 변화에 따른 북극곰 멸종 시기 예측에 기여할 것을 기대할 수 있게 한다. 이에 따라, ABMS는 생태계의 다양한 변화 과정의 분석 일반에 적용이 가능할 것을 기대할 수 있다.

해양생태계모델에 의한 하계 진동만의 영양염변동 (Nutrient Variations in the Jindong Bay during Summer by Ecosystem Modeling)

  • 김동선;홍철훈
    • 한국해양학회지:바다
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    • 제8권2호
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    • pp.164-176
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    • 2003
  • 하계 진동만에서 얻어진 영양염 DIN(dissolved inorganic nitrogen) 및 DIP(dissolved inorganic phosphate)의 분포는 이들 농도가 만안쪽에서 매우 높은 것이 특징이다. 또 표층(0∼1 m)과 저층(8 m∼bottom)은 만 안쪽이 고농도 이고 중층(1∼8 m)은 상대적으로 낮다. 이러한 영양염의 분포특성을 바람, 조류, 밀도의 수평경도력 및 잔차류를 고려한 생태계모델을 이용하여 조사하였다. 수치실험은 이들 조건들이 영양염에 각기 어떻게 영향을 미치는 가에 주목하여 실시되었다 조석잔차류를 고려한 경우는 전반적으로 관측값보다 저농도의 분포를 보였고, 바람, 조석잔차류 및 밀도의 수평경도력에 의한 효과를 포함한 경우는 보다 관측값에 근접한 결과를 얻었다 이러한 결과는 통계적 분석 방법에서도 잘 뒤받침된다. 본 연구결과는 하계 진동만에서 영양염의 분포변동에 조류효과 뿐만이 아니라 바람에 의한 취송류 및 밀도의 수평경도력에 의해 발생하는 밀도류의 효과가 매우 중요함을 시사한다.