Assessing Impacts of Temperature and Carbon Dioxide Based on A1B Climate Change Scenario on Potential Yield of Winter Covered Barley in Korea

A1B 기후변화시나리오에 따른 미래 겉보리 잠재생산성 변화 예측

The CERES-Barley crop simulation model of DSSAT package was used to assess the impacts of climate change on potential yield of winter covered barley in Korea. 56 sites over the southern part of Korean peninsula were selected to compare the climate change impacts in various climatic conditions. The climatological normals (1971~2000) and the three future climatological normals (2011~2040, 2041~2070, and 2071~2100), based on A1B climate change scenarios of Korea, were used in this study, and the three future climatological normals were simulated under three environmental conditions, where only temperature change, only carbon dioxide change, and both of temperature and carbon dioxide change with future A1B climate change scenarios, respectively. Results: The CERES-Barley model was suitable for predicting climate change impacts on the potential yield of winter covered barley, because of the agreement between observed and simulated outcomes (e.g., the coefficient of determination of grain yield equals 0.84). (1) The only increased temperature effect with the climate change scenarios was mostly negative to the potential yield of winter covered barley and its magnitude ranges from -21% to +1% for the three future normals. (2) The effect of the only elevated carbon dioxide on the potential yield of winter covered barley was positive and its magnitude ranged from 12% to 43% for the three future normals. (3) For increased temperature and elevated carbon dioxide change cases, potential yields increased by 13%, 21%, 19% increase for the 2011~2040, 2041~2070, 2071~2100 normals, respectively.

보리 생육모형인 DSSAT의 CERES-Barley를 적용하여, 한반도 A1B 기후변화시나리오에 따른 겉보리의 잠재생산량을 평가하였다. 생육 모의 지역은 30년 평년의 기상자료가 구축되어 있는 56개 지역으로 하였고, 생육 모의 연도는 기준연도(1971~2000년)와 3가지 미래 30년 평년(2011~2040년, 2041~2070년, 2071~2100년)으로 하였다. 그리고 온도효과 분석(온도 변화, $CO_2$ 농도 고정), $CO_2$효과 분석(온도 고정, $CO_2$ 농도 변화), 온난화효과 분석(온도 및 $CO_2$ 농도 변화) 등 3가지 생육모의 환경으로 구분하여 기후변화에 따른 겉보리의 잠재생산성 영향을 평가하였다. CERES-Barly 모형은 국내 겉보리의 발육단계뿐 아니라 수량을 실제 관측값과 아주 유사하게 모의하여($R^2=0.84$), 기후변화에 따른 겉보리의 잠재생산성 변화 예측에 활용하는데 무리가 없다고 판단되었다. 생육 모의 조건별 결과를 나타내면, (1) 온도효과 분석에서, 미래의 온도상승이 상대적으로 낮은 2011~ 2040년 생육 모의 연도의 잠재수량은 기준년도와 비슷한 반면에, 온도상승 정도가 큰 2041~2070, 2071~2100년의 미래 기후조건에서는 잠재수량이 기준년도에 비해 각각 6, 20%씩 감소하였다. 다음으로, (2) $CO_2$ 효과 분석에서, 3가지 미래 기후조건(2011~2040년, 2041~2070년, 2071~2100년)에서 겉보리의 평균 잠재수량이 기준년도에 비해 각각 12, 28, 43%씩 증가하였다. 마지막으로 (3) 온난화효과 분석에서, 미래 생육 모의 연도별(2011~2040년, 2041~2070년, 2071~2100년) 잠재수량은 기준년도에 비해 각각 13, 21, 19%씩 증가하였다.