• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.223-223
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• 2023

토양수분은 지표면과 지하 영역 사이에 존재하는 수분 및 열에너지의 분배를 제어하거나, 토양 영양분, 식물 성장 및 미생물 활동과 같은 다양한 환경 과정에 영향을 미치는 핵심 구성요소이다. 토양수분은 생태수문학 및 생지화학적 역학, 저수지 관리, 가뭄 및 홍수의 경고, 토양 수분 변화에 따른 작물 수확량 등을 이해하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 따라서, 토양 수분의 정확한 측정은 필수적이며, 이러한 필요성에 따라 중력 측정법, 장력 측정법, 전기 저항법 및 시간-주파수 영역반사측정법 등의 다양한 측정 방법들이 다년간 개발되어 사용되었다. 다만, 앞선 방법들은 철저한 실험을 통해 높은 정확성을 확보하였지만, 토양 교란이 발생하는 단점이 존재하며 실험 현장 토양의 물리적, 생물학적, 그리고 화학적 특성의 보존은 매우 어려운 한계점을 가지고 있다. 따라서, 이러한 단점을 극복하기 위해, 본 연구에서는 레일리파를 이용한 비접촉식 비교란 토양수분 센서 개발을 목표로 한다. 모래, 실트, 점토와 같은 세 가지 특징적인 토양 유형에 따른 파동을 측정하고, 측정된 파동으로부터 토양 수분을 추정하기 위해 기존에 개발된 시간-주파수 방법을 활용하여 토양수분을 함께 측정하였다. 비접촉 파동신호를 토양수분으로 변환하기 위하여, fully convolutional network을 개발하였다. 개발한 모델의 결과 검증은 RMSE(Root Mean Square Error)를 활용하여 검증하였으며, 모래, 실트, 점토에서 각각 0.0131, 0.0021, 0.0034 m³ m^-3으로 상대적으로 높은 정확성을 보였다. 즉, 본 연구에서 제시한 누출 레일리파를 사용한 비교란-비접촉 토양수분 측정 방법으로, 토양을 교란하지 않고 토양수분을 측정 할 수 있는 높은 가능성을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.140-140
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• 2016

수분 이용효율(Water Use Efficiency, WUE)은 식생이 흡수한 수분 중 증발산에 이용한 비율로, 육상생태계의 수문학적 순환 및 탄소 순환의 기능을 측정할 수 있는 중요한 지표이다. 또한 이는 특정 지역의 기후 조건이나 토지 피복과 같은 다양한 요인에 따라 변할 수 있다. 본 연구에서는 한반도에서 2010년부터 2014년까지의 기후 요인(강수, 기온)과 토지 피복에 따른 WUE의 변화를 살펴본다. MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 기반 총일차생산성(Gross Primary Productivity, GPP), 증발산량(Evapotranspiration, ET), 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 Willmot의 기상자료 등 대상지역에 대한 격자 자료를 사용한다. 구체적으로 숲, 초원, 농지와 같이 다양한 토지 피복 조건에 대한 월간 및 연간 WUE(=GPP/ET)를 산정하고, 이의 LAI나 기후 조건(강수, 기온)과의 관계를 분석하고자 상관성 및 요인 분석을 진행한다. 기후 조건 및 토지 피복 조건을 고려한 15년간 한반도에서의 WUE의 변화에 대한 분석은 앞으로의 수자원 관리 및 산림 정책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Air Pollution Research Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.430-431
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• 2002

기상변동에 대한 적절한 해석을 위하여 장기관측을 통한 다양한 지표 생태계에서의 수분 및 에너지 순환에 대한 연구가 진행(Grelle, et al., 1997: Wilson and Baldocchi, 2000)되고 있으며, 모형을 이용한 연구에서도 이에 대한 검증과 보다 정확한 자료의 산출을 위해서 양질의 관측자료가 절대적이라 할 수 있다. 또한 대기에 비하여 상대적으로 그 영향이 오래 지속되는 토양특성에 대한 정확한 토양수분 자료를 사용할 경우 기후 및 기상 예측의 정확도 향상에 크게 기여하는 것으로 알려져 있다(Atlas et al. 1993). (중략)

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.111 no.3
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• pp.385-393
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• 2022

The study was carried out in Pocheon-si, Gyeonggi-do from March to December in 2019 to compare and analyze the water use strategies of two co-occurring tree species, Pinus densiflora and Quercus serrata, both native and dominant in Korea's forest ecosystems. Through seasonal changes, we measured environmental variables such as air temperature, relative humidity, precipitation, net radiation, and soil water content. Sap flow densities of P. densiflora (n = 6) and Q. serrata (n = 3) were measured, along with environmental variables. The maximum sa pflow density for Q. serrata almost doubled that of P. densiflora during the growing season, while the maximum sap flow densities in both Q. serrata and P. densiflora peaked in September and August, respectively. Net radiation and vapor pressure deficit, but not air temperature, were the major environmental variables significantly affecting sap flow density. Analysis of hysteresis revealed that P. densiflora exhibited isohydric behavior, while Q. serrata showed anisohydric behavior. Analysis of crown conductance revealed similar trends as sap flow density, i.e., the crown conductance of Q. serrata was twice that of P. densiflora during the growing period. The study compared and analyzed the water use strategies between two co-occurring species. To better understand the underlying mechanisms of water use, more research on both physiological and morphological traits are needed.

• Journal of Wetlands Research
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• v.25 no.3
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• pp.196-204
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• 2023

Eleutherococcus gracilistylus is a designated rare plant by the Korea Forest Service, a deciduous broad leaf shrub native to the Gotjawal region, Jejudo. This study aimed to analyze the growth responses of E. gracilistylus to three environment factors such as light, moisture, and organic matter, and measure its ecological niche breadth. Based on these results, an attempt was made to identify suitable environmental conditions. E. gracilistylus exhibited increased above-ground length, leaf area, and plant leaf weight under intermediate conditions of light availability(L3, 50% of natural light), rather than very high or very low light conditions. Moisture availability and organic matter availability showed variations in growth responses in terms of leaf count and plant leaf weight. Under moisture availability, growth was favorable under or below intermediate conditions (M3, 240ml), while under organic matter availability, growth response was better above intermediate conditions (N3, 12%). Ecological niche breadth showed in the light factor(0.951), the moisture factor(0.977), and the organic matter content one(0.964). These results indicate that the preferred habitat of E. gracilistylus is somewhat shady, slightly dry, and has a lot of nutrients, and that the environmental factor that has the greatest impact on growth is the amount of light, which is considered to be a priority consideration for habitat management in its native area.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.100-100
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• 2021

IPCC 5차 보고서에 따르면 지구 평균 기온상승은 저위도 보다 극지방에서 더욱 뚜렷하게 나타나며 이러한 기후변화는 극지 생태계의 변화를 초래한다. 이러한 기후변화에 따른 극지 생태계의 변화를 분석 및 예측하기 위하여 지면-생태계 모형을 구축하고 극지방 생태계, 수문 및 탄소 순환 등을 모의하는 연구들이 많이 진행되고 있다. 최근 극지 지역에서는 기후변화로 인하여 화재 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이로 인하여 극지 생태계뿐 아니라 물순환에 많은 영향을 미치고 있다. 하지만 지면-생태계 모형안의 화재 시뮬레이션은 화재의 원인 파악의 부족, 입력자료의 부족, 화재 역학 이해의 부족 등의 한계가 존재한다. 본 연구에서는 2001~2012년 동안 위성에서 관측된 화재면적 자료인 Global Fire Emissions Database (GFED) v4 자료와 지면-생태계 모형인 NCAR Community Land Model (CLM)-biogeochemistry (BGC) 와의 실시간 융합을 통하여 기존 화재 시뮬레이션의 한계점을 보완하고자 하였다. 기존 CLM-BGC 모형을 통한 증발산량, 화재 자료-모형의 융합을 통한 증발산량 결과와 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 증발산량 자료와의 비교를 통하여 증발산량 모의에 화재의 중요성을 분석하고자 한다. 또한, 유출량 뿐만 아니라 토양수분의 변화를 시·공간적 변화를 분석함으로써 화재가 극지방 물순환에 미치는 영향을 나타내었다. 또한, 본 연구를 통하여 미래 기후변화에 따른 극지방의 생태계 및 물순환을 모의하기 위하여 화재 시스템 구축의 중요성을 제시하였다.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.40 no.4
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• pp.455-463
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• 2022

To understand functional changes of forest ecosystems due to climate change, correlation between decomposition rate of leaf litter, an important function of forest ecosystems, and microclimatic factors was analyzed. After 48 months elapsed, percent remaining weight of Quercus mongolica leaf litter was 27.1% in the east aspect and 37.0% in the west aspects. Decay constant of Q. mongolica leaf litter was 0.33 in the east aspect and 0.25 in the west aspect after 48 months elapsed. Initial C/N ratio of Q. mongolica leaf litter was 38.5. After 48 months elapsed, C/N ratio of decomposing Q. mongolica leaf litter decreased to 13.43 in the east aspect and 16.72 in the west aspect. Average air temperature and soil temperature during the investigation period of the research site were 8.2±9.0 and 9.1±9.3 in the east and 8.5±7.4 and 9.3±7.3℃ in the west aspect, respectively, with the west aspect showing higher air and soil temperatures. Soil moisture showed no significant difference between east and west aspects (average soil moisture: 19.4±11.0% vs. 20.5±5.7%). However, as a result of analyzing the correlation between decomposition rate and microclimatic factors, it was found that the decomposition rate and soil moisture has a positive correlation(r=0.426) in the east aspect but not in the west aspect. Our study shows that the correlation between decomposition rate and microclimatic factors can be significantly different depending on the direction of the aspect.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.46-46
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• 2023

돌발가뭄 (Flash drought)은 일반적인 가뭄과 달리 기후변화에 따른 기상 이상으로 인해 단기간 급속하게 발생하는 가뭄이다. 짧은 기간에 식생 스트레스가 증가하며, 작물생산량의 감소로 인해 농업 생태계에 피해를 야기하며, 과도한 증발 수요 및 급격한 토양수분의 감소는 수문학적 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 최근 개발된 Flash Drought Intenisty Index (FDII, 2021)를 활용하여 2014년부터 2018년까지 5년간 발생한 돌발가뭄에 분석하였다. FDII는 가뭄 심화속도, 평균 심각도의 두 가지 요소를 곱하여 나타내며, 일반적으로 가뭄 및 비가뭄에 대한 정도를 나타내는 아노말리 (Anomaly) 대신 백분위수 (Percentile)를 활용한다. 국내 돌발가뭄 분석을 위하여 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) 위성영상 기반 근역층 토양수분 자료를 활용하였다. 2014년부터 2018년까지 전국 8도 (경기, 강원, 충남, 충북, 전남, 전북, 경남, 경북)를 대상으로 돌발가뭄 사상에 대하여 토양수분 백분위수의 월별 공간분포 및 FDII를 산정하여 국내 돌발가뭄의 강도를 정량화하였다. 지역 및 시기별로 다르게 발생하는 돌발가뭄을 대상으로 FDII를 활용하여 돌발가뭄의 초기 발생, 가뭄 전이 현상 등 시공간적 특성을 분석하고자 한다. 향후 대상 지역의 세분화 및 장기적인 관점에서의 FDII 적용으로 신뢰성 높은 국내 돌발가뭄 모니터링 및 분석 기술로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.15 no.3
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• pp.186-190
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• 2013

Soil respiration in forest ecosystems play an important role in global carbon cycle. This study was carried out to determine the annual variation of soil $CO_2$ efflux for 4 years in a broadleaved deciduous forest of the Geumsan (Mt.) Long-Term Ecological Research (GLTER) site in Southern Korea. The soil $CO_2$ efflux in the GLTER site showed annual variations with the fluctuations of annual mean soil temperature, but not with those of soil water content. The annual mean soil $CO_2$ efflux except for winter season was 0.32 g $CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ for 2008, 0.40 g $CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ for 2009, 0.41 g $CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ for 2007, and 0.54 g $CO_2\;m^{-2}h^{-1}$ for 2010. The lowest soil $CO_2$ effluxin 2008 was associated with the lowest soil temperature ($2.0^{\circ}C$) in comparison with those of other years ($13.0-13.5^{\circ}C$). The exponential relationships between monthly soil $CO_2$ efflux and the corresponding soil temperature at the soil depth of 20 cm were significant ($R^2$ = 0.31-0.75, P < 0.05). The results indicate that the annual variation of soil $CO_2$ efflux was attributed to the variations of soil temperature rather than soil water content in the GLTER site.

• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.36 no.4
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• pp.422-432
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• 2022

Soil and micro-climatic environmental monitoring was conducted to evaluate the factors causing tree growth impediments at the Baekdudaegan ecological axis restoration project site. As a result, it was found that the nutrient supply was insufficient in the restoration project site due to the lack of organic matter, total nitrogen and cation exchange capacity of the soil compared to the surrounding forest. After the completion of the restoration, the soil moisture in the autumn decreased more than 7 times faster than that of the surrounding forest, and it was evaluated that the soil moisture was significantly low due to the lack of silt and clay content. In the case of the restoration site, the annual potential evapotranspiration was analyzed to be 975mm, which is approximately two times higher than that of the surrounding forest. The soil moisture of the restoration site in the summer decreased rapidly during the daytime when the amount of insolation increased and this was found to be strongly influenced by the increase in potential evapotranspiration. In order to improve the above factors affecting the tree growth at the Baekdudaegan ecological axis restoration project site, it is necessary to induce the smooth supply of nutrients and water to plants by improving physical proprieties and cation exchange capacity, i.e., using litterfall, humus soil, soil conditioner and organic fertilizer. The results of this study are expected to serve as basic data for the design, construction, and management of ecological axis restoration projects in the future.