• Journal of Ecology and Environment
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• 제48권1호
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• pp.85-95
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• 2024

Background: In Korea, riparian zones and some floodplains have been converted into agricultural fields and urban areas. However, there are essential for maintaining biodiversity, as they are important ecological spaces. There are also very important spaces for humanity, as they perform various ecosystem services in a changing environment including climate change. Due to the importance of rivers, river restoration projects have been promoted for a long time, but their achievement has been insignificant. Development should be pursued by thoroughly evaluating the success of the restoration project. Ecological restoration is to accelerate succession, a process that a disturbed ecosystem recovers itself, with human assistance. Ecological restoration can be a test bed for testing ecological theories in the field. In this respect, ecological restoration should go beyond a 'simple landscaping exercise' and apply ecological models and theories in restoration practice. Results: The cross-section of the restored stream is far from natural rivers due to its steep slope and artificial material. The vegetation profiles of the restored streams did not reflect the flooding regime of the river. The species composition of the vegetation in the restored stream showed a significant difference from that of the reference stream, and was also different from that of an unrestored urban stream. Although species richness was high and the proportion of exotic species was low in the restored stream, the effect was offset by the high proportion of gardening and landscaping plants or obligate terrestrial plants. Conclusions: Based on both the morphological and ecological characteristics of the river, the restoration effect in the restored stream was evaluated to be very low. In order to solve the problems, a systematic adaptive management plan is urgently required. Furthermore, it is necessary to institutionalize the evaluation of restoration effects for the development of river restoration projects in the future.

• 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.

• 한국농림기상학회지
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• 제19권1호
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• pp.19-26
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• 2017

지표면 기온($T_{air}$ surface air temperature)은 기상 및 기후학 분야에서 대표적인 기상인자일 뿐만 아니라 육상생태계 기능을 조절하는 주요 환경조건 인자이다. MODIS와 같은 인공위성정보 활용 기술은 지표면 기온을 연속적으로 모니터링 할 수 있는 기회를 제공한다. 하지만 복잡 산악지역에서의 관측 정확도의 한계와 구름 등에 의한 자료 결측은 연속적인 모니터링을 제한한다. 이 연구에서는 위성정보를 기반으로 복잡 산악지역에서 인 강원도 지역을 대상으로 전천후 기온정보를 생산하여 산악기상관측자료를 이용하여 평가하였다. 산악지역에 대한 정확도 개선을 위해 Aqua MODIS 기온정보(MYD07_L2)에 대기기온감률 방법을 적용한 결과, 기존보다 약 4% RMSE 개선효과(ME의 경우 95%)가 나타났다. 전천후 기온정보 산출을 위해 MYD07_L2 기온정보와 GCOM-W1 AMSR2 37 GHz 밝기온도 자료간의 픽셀 기반의 회귀모형 방법을 적용하였다. 산악기상 관측 자료와 비교한 결과 전반적으로 좋은 일치도를 보였으나(r=0.80, RMSE=7.9K), 겨울철에 다소 과소모의의 경향을 나타냈다. 그럼에도 불구하고 전체 자료 중 결측되었던 61.4%의 자료(n=2,657)를 복원하여 복잡 산악지역에 대해 위성정보 기반의 전천후 기온정보 생산이 가능함을 확인하였다. 향후 이 연구에서 사용한 간단하고 효과적인 회귀모형 방법은 과거 및 최신 위성정보를 활용을 통한 시공간적인 확장이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국초지조사료학회지
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• 제43권4호
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• pp.257-267
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• 2023

본 연구는 초지 바이오매스 부문에 대한 국제적 경향과 이를 통한 국내 적용 가능성을 검토하기 위해 수행되었다. 초지 분야는 LULUCF 내 타 분야에 비해 상대적으로 연구 수준이 낮은 편으로 UNFCCC에 보고된 각 국가별 NIR을 기준으로 Approach 2 수준의 Tier 1 방법이 가장 높은 빈도로 적용되고 있었다. IPCC 가이드라인의 Tier 1 방법에서 초지 바이오매스 부문은 연 변화량을 0으로 간주하기 때문에 LULUCF 타 분야에 비해 정형화된 기본 체계가 없이 국가 상황에 따른 다양한 산정 방법을 적용하는 특징이 나타났다. 국내 초지 바이오매스에 대한 Tier 2 이상의 방법에 적용 가능한 산정 방법을 항목별로 분류하면, 인간에 의한 초지 이용 유형을 구분하는지, 초지 내 목본 식생을 포함하는지, 재해로 인한 손실량을 산정하는지, 초지 관리 방법에 따른 차이를 적용하는지 여부였다. 각 항목에서 발생하는 유의미한 차이가 국내에 적용할 수 있는지를 확인하기 위하여 국내를 대상으로 현장 조사와 활동 자료 분석을 수행하였다. 현 시점에서 국내에서 확인 가능한 항목은 초지의 정의에 따른 공간 구성과 이용 유형에 따른 탄소량 차이로 나타났다. 연구 결과, 이용 유형에 따라서 방목지, 섭식이 수행된 방목지, 채초지에서 바이오매스 탄소량의 유의미한 차이가 나타났고, 기후대, 토양형에 따른 차이도 존재하고 있었다. 따라서 IPCC 가이드라인의 기후대와 토양형을 기준으로 한 세분류가 국내에서도 타당한 초지 분류 체계로 적용될 수 있는 것으로 분석되었다. 반면, 초지 바이오매스 부문에서 활용 가능한 국가 공간 자료와 현장 자료의 불일치성이 지나치게 높아 전국 단위의 적용은 신뢰도가 낮은 상황이다. 국제 동향에서 나타난 주요 함의를 국내의 상황과 비교하였을 때, 초지 분야에 대한 더 높은 수준의 온실가스 인벤토리 작성을 위해서는 기후대-토양형 유형에 대한 국가고유계수 개발과 더불어 활용 가능한 공간자료의 마련과 이를 뒷받침할 수 있는 정책 및 제도 체계가 시급히 마련되어야 할 것이다.

• 미생물학회지
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• 제51권2호
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• pp.97-107
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• 2015

육상과 수계의 전이지대에 위치한 습지는 빈번한 침수, 육상생태계로부터의 영양염류의 유입, 수계와 토양에 적절하게 적응된 식생의 존재 및 토양 내 산소 결핍과 같은 독특한 특징을 가지고 있다. 이러한 생지화학적 특성과 독특한 식생의 존재는 유기물의 분해과정에 물리적 화학적 영향을 미치고 있는데, 특히 미생물에서 생산되는 체외효소 활성도는 유기물의 분해 과정과 관련을 맺고 있다. 체외효소는 고분자 유기물을 간단한 형태의 유기탄소, 무기 질소, 인, 황으로 분해하여 미생물과 식물이 용이하게 이들 영양물질을 흡수할 수 있도록 도움을 주기 때문에, 체외효소에 대한 연구는 습지 토양 내에서의 유기물 분해와 물질순환의 기작을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 본 연구는 습지 토양 내 ${\beta}$-glucosidase, ${\beta}$-N-acetylglucosaminidase, phosphatase, arylsulfatase, phenol oxidase와 같은 체외 효소활성도에 영향을 미치는 물리적 생지화학적 요소가 무엇인지 문헌연구를 통하여 고찰하였다. 물리적 요소로써, pH와 유기물의 입자 크기는 체외효소 활성도에 크게 영향을 미치지 않았으나, 온도에 대한 영향은 미생물의 극한 온도에서의 적응성 정도에 따라 다양하게 나타났다. 화학적 요소로써, 탄소, 질소, 인의 첨가는 습지 토양의 영양상태, C:N 비율과 제한 요소, 및 체외효소의 종류에 따라 그 영향이 다양하게 발현되었다. 특히, 유기물의 기질 특성(Substrate quality)은 다른 어떤 요소보다도 체외효소 활성도에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 연구 과제로써는 기후 변화와 질소 침적의 증가에 따른 효소 활성도의 변화 및 분자생물학적 접근을 통한 미생물 군집과 체외효소 기능간의 관계를 규명하는 연구가 필요하다. 또한, 습지 토양내 체외효소 활성도를 극대화 할 수 있는 환경을 조성함으로써, 앞으로 습지 토양이 오염물질을 제거하고 습지의 생태학적 기능을 최대화 할 수 있는 연구가 요구된다.

• 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.

• 한국농림기상학회지
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• 제11권4호
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• pp.174-184
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• 2009

지표 증발산은 육상 생태계의 수문순환의 주요 성분으로서, 지표-대기간의 에너지 교환, 미기후, 지역의 수자원 함량, 식생의 일차생산성 등에 중요한 영향을 미친다. 증발산을 추정하기 위한 방법들 중에서 MODIS를 이용한 방법은 위성 자료만을 사용하여 넓은 지역에 대한 지속적인 증발산 모니터링이 가능하다는 장점을 갖고 있다. 본 연구에서는 MODIS 기반의 증발산 추정 알고리즘을 동아시아 지역에 적용하고, 그 신뢰도를 평가하였으며, 주요 오차요인을 분석하였다. 증발산 평가 결과 여섯 연구지역(GDK, HFK, TKY, TMK, CBS, SKT)에서는 $r^2$가 0.38~0.73, ME 와 RMSE가 각각 $-44{\sim}+31W\;m^{-2}$, $48{\sim}111W\;m^{-2}$로 신뢰할 만한 결과를 나타냈다. 하지만 다른 세 연구지역(HBG, QYZ, MKL)에서는 관측 값과 비교해서 차이를 나타내었고, 과소평가하는 경향을 보였다. HBG, MKL 지역은 MODIS 기상 자료 및 복사요소의 오차가 주요 원인으로 나타났다. 그러나 QYZ지역은 기상 자료와 복사요소가 모두 좋은 일치도를 보였기 때문에, 모형의 모수와 관련된 오차가 주요 원인의 하나로 판단된다. 임관 전도도의 오차가 증발산 오차에 미치는 영향을 분석한 결과, HBG지역을 제외한 다른 연구지 역에서 r값이 0.59~0.82로 관측값과의 상관성이 높은 것을 확인하였다. 또한 MODIS로부터 산출된 순간 증발산을 일 단위로 확장시킨 결과, 순간 증발산의 일치도가 떨어졌던 3개 연구지역을 제외하고 6개 지역에서 $r^2$가 0.44~0.89, ME와 RMSE는 각각 $-0.7{\sim}+0.6mm\;day^{-1}$, $0.5{\sim}1.1mm\;day^{-1}$의 범위로 신뢰도 있는 결과를 나타냈다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권4호
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• pp.517-528
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• 2015

Litter decomposition is an important process in terrestrial ecosystem. However, studies on decomposition are rare, especially in evergreen broadleaf trees. We collected the leaf litter of five evergreen broadleaf trees (Daphniphyllum macropodum, Dendropanax morbifera, Castanopsis cuspidata var. thunbergii, Machilus thunbergii and Quercus acuta), and carried out a decomposition experiment using the litterbag method in Ju-do, Wando-gun, Korea for 731 days from December 25, 2011 to December 25, 2013. Among the five experimental tree species, C. cuspidata var. thunbergii distribution was limited in Jeju Island, and D. macropodum was distributed at the highest latitude at Mt. Baekyang (N 35°40′). About 2% of the initial litter mass of D. macropodum and D. morbifera remained, while 20.9% remained for C. cuspidata var. thunbergii, 30.4% for M. thunbergii, and 31.6% for Q. acuta. D. macropodum litter decayed four times faster (k = 2.02 yr^-1) than the litter of Q. acuta (k = 0.58 yr^-1). The decomposition of litter was positively influenced by thermal climate such as accumulated mean daily air temperature (year day index) and precipitation, as well as by physical characteristics such as thickness (R²=0.939, P = 0.007) and specific leaf area (SLA) (R² = 0.964, P = 0.003). The characteristics of chemical composition such as lignin (R² = 0.939, P = 0.007) and water-soluble materials (R² = 0.898, P = 0.014) showed significant correlations with litter decomposition. However, the nutrients in litter showed complicated species-specific trends. The litter of D. macropodum and D. morbifera had fast decomposition despite their low nitrogen concentration and high C/N ratio. This means that the litter decomposition was more strongly affected by physical characteristics than chemical composition and nutrient content. On the other hand, the litter of Q. acuta which had the slowest decay rate had a high amount of N and low C/N ratio. Thus, the decomposition of Q. acuta litter was more affected by the P content of the litter than the N content, although all litter had similar physical characteristics.

• The Korean Journal of Ecology
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• 제28권4호
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• pp.215-222
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• 2005

미국항공우주국은 지구 관측 시스템(EOS) 프로그램의 일환으로 1999년에 Terra를 2001년에 Aqua 인공위성을 발사하였다. MODIS는 EOS의 핵심 원격 탐사 센서로서 육상 생태계의 식물계절학과 물질 순환 모니터링을 위한 8일 단위의 엽면적지수(LAI), 유효 광합성 광량 중 식생에 흡수된 비율(FPAR), 총 일차 생산성(GPP) 영상을 제공하고 있다. 본 연구에서 우리나라를 대상으로 식생형에 따른 $2001\sim2003$년 간의 MODIS LAI, FPAR, GPP를 분석하였으며, 구름 영향에 의한 각 영상의 오차를 평가하였다. 분석 결과 연간 GPP는 침엽수림 1,836, 활엽수림 1,369, 혼효림 1460g C $m^{-2}y^{-1}$로 나타났으며, 각 변수에서 구름에 의해 야기된 오차는 FPAR 8.5, LAI 13.1, GPP 8.4%에 달하는 것으로 분석되었다. 특히 GPP의 경우 6월에서 9월까지의 오차가 연간 오차의 78%를 설명하는 것으로 나타나, 몬순기후가 MODIS 영상의 오차에 큰 영향을 미침을 알 수 있었다. 본 연구는 향후 MODIS식생 관련 영상들이 우리나라의 식물계절학과 일파 생산성 모니터링에 유용하게 사용될 수 있으며, 이들 영상을 사용하기에 앞서 구름 영향 오차를 감쇄하는 영상의 전처리 과정을 수행할 필요가 있음을 보여주었다.

• 한국환경생태학회지
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• 제29권1호
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• pp.14-20
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• 2015

We created species richness maps of mammals, birds and plants using "Nnational Ecosystem Survey" data and identified correlations between species richness maps of each taxa. We examine the distribution of species richness of each taxa and calculated conservation priority rank through plotting species-area curves using an additive benefit function in Zonation. The conclusions of this study are as follows. First, plant showed high species richness in Gangwon province and Baekdudaegan, and mammals showed high species richness at eastern slope of Baekdudaegan in Gangwon province unusually and the species richness of mammals distributed equally except Gyeonggi and Chungnam province. However, birds showed high species richness in the west costal because the area is the major route of winter migratory birds. Second, correlation of each taxa's distribution is not significant. Correlation between mammals and birds is positive but correlations between birds and others are negative. Because mammals inhabit in forest but birds mostly live in coastal wetlands and rivers. Therefore, bird's habitats are not shared with other habitats. Third, the probability of mammals occurrence is very low under 25% in species-area curve, others increase proportionally to area. Birds increase dramatically richness at 10% because bird's habitat is concentrated in coastal wetlands and rivers. Plants increased gently species richness due to large forest in Gangwon province. We can calculate the predicted number of species in curves and plan various conservation strategies using the marginal number of species. Finally, high priority ranks for conservation distributed mainly in Gangwon province and Baekdudaegan. When we compared with priority map and terrestrial national parks, the parks were evaluated as high priority ranks. However, the rank of parks away from Baekdudaegan was low. This study has the meaning of selecting conservation priority area using National Ecosystem Survey. In spite of the omission of survey data in national parks and Baekdudaegan, the results were good. Therefore, the priority rank method using species distribution models is useful to selecting protected areas and improving conservation plans. However, it is needed to select protected areas considering various evaluation factors, such as rarity, connectivity, representativeness, focal species and so on because there is a limit to select protected area only using species richness.