지구상 해양, 대기 및 대륙 상호간의 연속적인 물의 거동을 나타내는 물의 순환의 주요 과정 중 하나인 유량 자료는 경년부터 수십년간의 다양한 기상학적 변동성을 내포하며 해당 지역의 수문기상학적 특성을 반영한다. 이러한 기상학적 변동성 중에서 비교적 긴 시간 주기를 나타내는 저주파 진동은 전지구적 기후변화의 장기적 영향을 나타내며 해수면 상승, 홍수 또는 가뭄과 같은 극한 수문사상을 나타내는 매우 주요한 지표로 활용되고 있지만 관측된 수문 시계열의 짧은 자료길이로 인하여 통계적 분석의 신뢰성에 한계를 보여왔다. 따라서 과거 수문 시계열의 확장으로 인하여 부재의 영역으로 남아있던 자료 기간의 한계가 보완되면 보다 정확하고 신뢰도 있는 분석이 가능할 것이다. 나무나이테를 활용한 고기후 복원 등의 연구가 증가하고 있지만 공학 분야에서 이를 실제로 활용한 연구는 아직 미비하다. 따라서 본 연구에서는 과거 기후의 정보를 바탕으로 복원된 수문 시계열을 활용하여 수문 시계열에 내재된 장기 기후 변동성을 통계적으로 분석하기 위한 문헌들을 조사하고, 장기적인 시간 흐름에 내재된 잠재적인 경향 및 변동성을 통계적 분석을 파악하고자 한다. 이를 위해 주어진 수문 시계열에 내재된 저주파 신호을 추출하기 위한 경험적 모드분해법을 활용하여 수문 자료에 내재된 장기 변동성을 추출하였으며, 산업화 이전부터 연장된 수문 시계열의 공학적 활용성을 분석하고자 한다.
식물 세포와 조직 사이에 형성된 규산염인 식물규소체는 특히 벼과식물에서 다양한 형태로 많이 산출되고, 분석 결과는 제4기 기후와 환경변화 복원 및 농경활동 가능성을 밝히는데 기여한다. 식물규소체는 물리적, 화학적 풍화에 대한 저항력이 강하며 토양에서 장기간 보존되지만, 제자리에 퇴적되는 특성으로 인하여 연구성과의 적용 공간은 제한된다. 식물규소체는 반복성과 중복성으로 동정이 어렵고, 분류체계도 완성되지 않았으므로 우리나라에서 적용할 수 있는 식물규소체 형태분류를 시도하였다. 식물규소체 분석 결과를 통한 고환경복원은 다양한 분야에서 활발하게 이루어지고 있다. 특히 식물규소체의 기후지시자와 함께 Iph와 Ic 등 기후지수를 이용하여 고해상도의 고기후복원도 가능하다.
최근 하천에는 치수와 하천생태를 고려한 수많은 하천복원기술이 개발 적용되고 있으나 국내 여건을 제대로 반영한 기술이 전무한 것이 현실이다. 또한 과도한 콘크리트 사용으로 인한 하천경관의 훼손 및 하천생태계에 악영향을 미치고 있으며 이와 더불어 강우량의 증대 및 집중호우 등 돌변하는 기후변화로 하천환경변화에 대한 적용 가능한 기술이 미비하다. 따라서 하천에 유해한 물질을 방출시키지 않고 하천환경 및 하천 생물의 생활사에 영향을 주지 않는 무 저독성 소재를 활용하여 기후변화에 대응이 가능하도록 수리적 안정성을 강화시키고, 생태적으로도 건강한 생태하천 복원 기술개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서는 무독성 소재를 활용하여 치수적으로 안정적이고 식물 및 어류 등 각종 생물의 서식이 가능한 하천호안공 기술을 개발하였으며, 개발된 호안기술은 창원시 마산회원구에 위치한 광려천 상류 일부구간에 시범적으로 적용하였고, 시공 전 중 후 물리, 화학, 생물 모니터링을 통하여 개발기술의 현장 적용성을 검증하였다.
하천은 인간뿐만 아니라 다양한 생물이 서식하는 장소로 하천생태계 보전은 수많은 생물들에게 있어 중요한 요소이다. 1970년대의 국내 하천은 대부분 자연하천의 모습을 경제 성장과 더불어 도시화, 공업화 등으로 용수 수요가 급속히 증가함에 따라 기능 위주의 하천관리가 이루어졌으며, 이로 인해 하천유황의 장기적인 변화가 나타났다. 변화가 발생한 하천은 본래의 모습인 자연 하천으로 완벽하게 복원될 수 없다는 한계점이 있으나, 자연과 인간이 서로 유익하게 도움을 주는 양방향 관계로 발전한다면 하천의 기능도 유지하고 하천수생생물 보존에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다. 즉, 하천이 갖고 있는 하천공학적 기능을 최대한 유지하면서도 다양한 수생생물의 서식처의 기능도 되살아나게 해야하는 복합적인 목적을 갖고 있다. 하천 수생생물의 서식처 복원을 위해서는 하천생태계에 필요한 환경유량의 정량적인 평가와 확보방안 및 공급방안의 검토가 필요하다. 본 연구에서는 HEC-EFM(Ecosystem Function Model)을 활용하여 하천 수생생물의 서식조건을 고려한 환경유량을 산정하였다. 연구 대상유역은 2013년 김천부항댐이 준공된 감천유역을 연구대상유역으로 선정하였으며, 댐 건설에 따른 환경유량의 변화와 기후변화를 고려한 가까운 미래의 수문환경 변화 및 이에 따른 환경유량과 하천생태계 서식처 변화를 살펴보고자 하였다.
최근 저해상도 기상자료를 바탕으로 한 단기간에 내린 폭우나 극심한 가뭄 등과 같은 국지적인 기상 예보는 한계가 있기 때문에 고해상도 기상자료에 대한 수요가 증대되고 있으며, 특히 지형이 복잡한 한반도의 경우 지형적인 영향을 고려한 고해상도 기상자료가 요구되고 있다. 하지만 현재 기상청에서 제공하는 남한 지역의 지상 관측 자료는 약 10km의 불규칙한 간격으로 분포하고 있으며 이는 복잡한 남한지역의 지형 특성을 고려하기에는 해상도가 낮아 상세한 기상 현상을 예측하기 힘들다. 또한, 북한의 경우 사용가능한 관측 자료가 부족하여 한반도 전체를 대상으로 한 기상 예보 및 기후 특성 분석에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 정량적 강수 예측 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 이용하여 3시간 간격의 현재기후(2000-2014년)에 대한 한반도 지역의 1km 강우 자료를 복원하였다. 관측 자료가 부족한 북한의 경우 재분석 자료를 이용하여 1km 해상도의 강우 자료를 복원하였다. 이를 위해 몇 가지 특정한 강우 Case를 선별하였고, QPM 수행 시 필요한 강수, 상대습도, 지위고도, 연직 기온, 연직 바람장 등의 변수에 대하여 남한 지역에 해당하는 지점의 여러 재분석 자료와 실제 남한 지역의 지상/고층 관측 자료와의 비교 및 Correlation 분석을 통해 가장 적절하다고 판단되는 재분석 자료인 NASA에서 제공하는 MERRA Reanalysis data를 선정하였다. 또한, 소규모 지형효과를 고려하기 위한 상세 지형자료로 고해상도 지형 자료인 DEM(*Digital Elevation Model) 1km 자료를 사용하였다. 한반도의 강우를 복원하기 위하여 Barnes 기법을 이용하여 불규칙적으로 분포해 있는 강수량 데이터를 규칙적인 자료로 격자화 하였고, 격자화 한 10km 해상도의 자료를 QPM을 통해 복잡한 지형 특성을 고려한 1km 해상도의 강우 자료로 복원하였다. 또한, QPM의 모의 성능을 검증하기 위하여, 위에서 선별한 특정 강우 Case에 대하여 복원한 1km 강우자료와 200m 이내의 거리에서 겹치는 지상관측자료와의 비교를 통하여 모의 성능을 검증하였다. 본 연구를 통해 복원된 한반도 상세 강우 자료를 통해 통일을 대비한 기상, 농 수산업, 수자원 등 다양한 분야에서 활용 될 수 있으며, 국지적인 폭우 및 가뭄 등의 이상 기상 현상을 분석하는 데 참고 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.
오늘날 도시인구집중화 현상에 따른 대규모 도시개발과 도시역의 확대로 지표면의 피복 변화가 극심하게 이루어지고 있는 한편 이러한 현상으로 인해 도시의 내 외적 경관변화 뿐만 아니라 지형 및 기온상승, 바람장의 변화 등 복합적인 국지기후 변화를 초래하게 되었다. 본 연구에서는 이러한 도시의 기후 변화에 따라 청계천 복원 전의 도시 지표 열 환경 특성을 분석을 수행하고자 한다 도시지역의 열환경 분석을 위하여 기존에는 주로 Landsat TM/ETM+ 위성영상 자료를 사용하였으나 2003년 5월 위성 센서의 고장으로 위성영상 자료의 사용이 불가피하게 되었다. 이에 대체 방안으로 ASTER 영상 열적외 센서에서 취득한 지표온도 값과 현장에서 취득한 AWS자료와의 상관성 분석을 실시하였으며, 이를 기반으로 청계천 주변의 근접성 분석 및 토지이용별 지표온도 분포 패턴 등 도시 열 환경 변화 탐지 및 분석을 위하여 GIS 및 RS 분석을 실시하였다.
기후변화 대응을 공식화하고 보완하는데 있어서 교육의 중요성은 국제 및 국가별 체제, 의제, 전략 및 실행 계획에 의해 널리 인식되어왔다. 기후변화 교육은 기후변화에 대한 최신 정보와 지식에 접근하고 정책 개발을 지원하며 기후 변화 대응의 효과를 높이기 위해 지역 사회의 필요를 충족시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 이 연구는 기후변화와 도시화를 교육하교학습하기 위한 적절한 방법 중 하나로 통합 도시 기후 교육 (IUCE)의 혁신적인 모델을 개발하였다. 이 연구에서는 다낭 시 캠르 지역의 IUCE 사례 연구에서 얻은 접근법, 방법론 및 주요 교훈을 제시한다. 이 연구의 결과를 통해 도시 복원력 구축에 효과적으로 기여하는 방식으로 IUCE의 개발 및 구현에 대한 여러 가지 중요한 특성을 확인할 수 있다. 이러한 특성에는 (1) 다차원 접근법, (2) 교사 중심의 기반, (3) 학교 가족 공동체 연결, 그리고 (4) 공생 원리가 포함된다.
Loess를 이용한 제4기 연구는 최근에 있어서 미국 중서부 캔자스대학을 중심으로 집중적으로 이루어지기 시작하였는데 그 이유는 그레이트 플레인즈 지역에 광범위하게 퇴적되어 있는 뢰스층때문이다. 중국의 황토고원에서 연구가 진행되면서 미국내에서도 뢰스층을 통하여 제4기 기후환경 변화추적이 시도되어 온 것이다. 그러나 퇴적층내의 꽃가루, 연체동물 등의 화석의 보존 상태가 극히 불량하여 뢰스층내의 지자기와 안정동위원소인 $^{13}C$를 이용한 복원에 중점을 두어 왔으며 본 논문 내용도 그의 일환이다. 36.000년 전 (Interstadial)부터 현세까지 퇴적된 뢰스가 본 연구지역인 네브라스카주 Bignell구릉지대에서 약 80m에 걸쳐 다양한 퇴적상을 보여 주고 있다. 최종간빙기 및 빙기에 형성된 Peoria loess Brady soil에서 현재까지의 퇴적물을 분석하여 기후환경을 복원하였다. 여기에서는 암석자장을 이용한 자성반응과 $^{13}C$를 이용한 식생의 복원으로 많은 샘플을 분석하여 미시적 데이타가 추출되었다. 한국과 같이 화분분석이 어려운 실정을 감안한다면 이와같은 연구를 통하여 고기후 복원에 기여할 수 있으리라고 생각된다.
본 연구는 한국의 고문헌인 "신증동국여지승람"과 "택리지"의 내용 중에 기후와 식생 관련 기록을 가려 뽑아 이 기록들이 갖는 기후 및 식생, 즉 자연 지리 또는 생태 연구 자료적 의의를 고찰한 것이다. 연구 대상인 두 종의 지리지에는 각각 14~15세기와 18세기에 살았던 사람들이 당시의 생활 터전에 대한 자연 환경과 생태에 대해 보였던 관심과 내용이 다수 들어있다. 이 기록들을 활용하면 당시의 기후 환경, 각 지방별 기후 특성, 산지 기후는 물론이고 한반도의 남해안 및 남부 중부 북부 지방의 식생 경관을 파악할 수 있을 뿐 아니라 복원도 가능할 것으로 믿어진다. 때문에 한국의 고문헌을 활용한 자연 지리 및 생태 경관 복원에 대한 연구 방법론에 대한 구체적인 논의를 시작할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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