• 한국수자원학회논문집
• /
• 제47권9호
• /
• pp.767-776
• /
• 2014

최근 기후변화에 의한 기상이변이 발생하고 국지적 집중호우로 인한 홍수피해가 심각하게 증가하고 있다. 이러한 피해를 경감하기 위한 방법으로 정확한 홍수유출량 예측을 통한 홍수예경보 구축이 필요시 된다. 정확한 홍수유출량 예측을 위해 수문기상학적 요소와 특성인자들의 정확한 상호 연관성 규명과 공간적 변동성 해석은 강우-유출 모형에서 발생하는 불확실성을 감소시키는데 중요한 요소로 작용하게 된다. 본 연구에서는 정확한 홍수유출량을 산정하기 위한 강우-유출모형을 이용한 입력자료의 해상도에 따른 불확실성을 감소시키기 위해 강우격자 해상도와 지형인자 격자 해상도에 따라 강우-유출모형이 어떻게 반응하는지 분석하였다. 분포형 강우-유출 모형인 GRM 모형을 이용하여 내성천 및 감천 유역을 대상으로 이벤트를 산정하여 홍수유출 모의 및 검증을 실시하였다. GRM 모형 구성을 위한 입력자료(강우, DEM, 토지이용도, 토양도)의 해상도 격자크기는 500m 격자크기를 기본으로 각각 1 km, 2 km, 5 km, 10 km, 12 km 격자크기의 지형자료를 사용하여 유출모의를 실시하고 유출량 변화를 모의하였다. 입력자료별 모의결과로 DEM의 분석결과는 모든 시험유역에서 공통적으로 DEM의 격자크기가 증가할수록 첨두유량과 총유출량이 일정하게 감소하는 경향을 나타내고 있다. 나머지 입력자료로 토지이용 및 토양도에 격자크기에 따른 모의결과는 DEM과는 상반되게 일정한 경향성을 나타나지 않는 것으로 분석되었다. 특히 일정한 경향성이 나타나는 DEM의 분석결과는 DEM의 격자크기가 증가할수록 수평거리가 증가하여 경사도는 감소하는 특징으로 인해 나타나는 결과인 것으로 판단된다.

• Spatial Information Research
• /
• 제22권3호
• /
• pp.47-58
• /
• 2014

삼림전용 축소를 통한 온실가스 흡수량의 검증 및 인증(MRV: Measurement, Reporting, Verification)이 REDD의 기회비용 산정과정에서 핵심요건으로 부각되고 있다. 본 연구의 목적은 북한 금강산을 사례지역으로 UN-REDD 기회비용 산정과정에서 위성영상을 활용한 MRV의 잠재력을 파악하고, MRV과정에서 발생할 수 있는 입증책임에 관련된 쟁점들을 사전에 점검하는 데 있다. UN-REDD 기회비용을 산정하는 과정에서, MRV에 필요한 지표를 도출하고 위성영상을 활용하여 역사적 벌채율, 토지이용, 토지피복, 탄소저장량 등에 대한 정보의 수집여부를 평가하였다. 위성영상의 육안판독은 금강산의 MRV 여건(산림면적, 산림의 황폐화 추세 등)을 대, 중, 소 3단계의 분류체계에 의거하여 가시적인 기록으로 제시하였다. 위성영상이 국제사법재판소, UN, UN-REDD 등에서 증거자료로 인정되기 때문에 기회비용 산정과정에서 법적으로 구속력을 가진 증빙자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 현지조사와 문헌조사를 활용한 MRV에 대해서도 측정자료 확보에 대한 불확실성과 불안으로 인하여 북한의 REDD에 대한 활발한 투자가 어렵게 되고, 북한의 산림보전에 관련된 정부 기업 개인들과 거래하는 것을 꺼려할 정도로 대안이 없는 것이 아니라는 것이 확인되었다. 본 연구를 통해 도출된 결과는 북한에서 REDD사업을 하려는 남측 기업과 GCF(녹색기후기금, Green Climate Fund)를 비롯한 탄소무역 분야에서 실무를 수행하는 관계자들에게 구체적인 참고자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
• /
• 제53권3호
• /
• pp.181-191
• /
• 2020

본 연구에서는 전지구수치예보모델의 예측성능에 주요한 영향을 주는 요소 중 하나인 토양수분 초기장을 적절히 생산하기 위해, 오프라인 Noah 지면모델을 구축하여 스핀업실험을 수행하고 그 변동특성을 살펴보았다. 스핀업실험은 지면기후장 생성과 목표연도에 대한 현실화의 2단계로 구성되었다. 첫 번째 단계의 지면기후장 생성은 2008~2017년 기간에 대해 평균한 대기강제력으로 10년 동안 지면모델을 반복적으로 수행하는 방식으로 이루어졌으며, 토양수분 모의가 평형상태에 도달하는데 소요되는 시간은 토양깊이와 코펜 정의에 기반한 기후구 특성에 따라 차이가 컸다. 토양 첫 번째 층은 극지역에서 가장 길었고, 두 번째 층 부터 네 번째 층까지는 건조지역에서 평형상태에 도달하는 시간이 가장 늦어 최대 7년 내외의 시간이 소요되었다. 결과적으로 10년의 spin-up을 거치면 지면모델이 평형상태에 도달함을 알 수 있다. 이 소요시간은 지상기온과 강수량과 음의 상관관계를 보였다. 두 번째 단계에서는 2018년을 목표연도로 설정하고 지면기후장을 이용하여 추가 적분을 수행하고, 그 결과 6개월 이내에 지면모델에서 모의된 토양수분, 지표기온, 증발산량은 2018년 지면상태에 도달하는 것을 확인하였다. 이에 구축된 오프라인 Noah 지면모델 스핀업 시스템은 안정적으로 전구수치예보모델의 토양수분 초기장을 생산함으로써 전지구수치모델에 결합된 지면모델의 물리과정과 기초자료가 변하더라도 유연하게 대응할 수 있는 가능성을 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제30권5호
• /
• pp.651-664
• /
• 2014

최근 주기적이고 정확한 산림바이오매스 탄소저장량 추정에 대한 필요성이 한국에서도 점차 증가하고 있다. 본 연구에서는 k-Nearest Neighbor (kNN) 및 Regression Tree Analysis (RTA) 알고리즘을 대상으로 공주 및 세종시를 대상으로 한 탄소량 변화 탐지를 통해 그 효용성을 비교 분석 하고자 하였다. 현장 자료로는 제 3차 및 제 5, 6차 국가산림자원조사 자료를 이용하였으며, 위성영상자료는 1992년, 2010년에 취득된 Landsat TM과 2009년에 취득된 Aster 영상을 이용하였다. 또한, 추정정확도를 향상시키기 위해 각 영상으로부터 다양한 식생지수를 생성하였다. 두 방법론의 비교를 위해 RMSE 및 평균편의(mean bias)를 포함한 각종 탄소통계량을 계산하였으며, 대상지역에 대한 탄소분포지도를 생성하고 비교를 수행하였다. 그 결과, kNN 알고리즘은 영상에 상관없이 보다 안정적인 추정결과를 나타낸 반면, 스무딩 효과로 인해 탄소의 공간분포가 뚜렷하지 않은 단점이 발견되었다. RTA의 경우 평균편의 결과 및 탄소의 공간분포가 명확히 나타나는 장점이 있으나, 위성영상에 따라 탄소추정량에서 큰 차이를 나타내었다. 최종적으로 2009년 및 2010년 탄소지도에서 1992년 탄소지도를 차분한 탄소차분지도를 생성을 통해 공주시 및 세종시 지역의 산림 탄소저장량이 급격히 증가했음을 확인하였다.

• 한국습지학회지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.51-61
• /
• 2010

기후변화로 인하여 국지성 집중호우가 크게 늘어나고 그로인해 막대한 인적 및 물적 피해를 야기하고 있다. 따라서 강우의 시간적 공간적 특성을 파악하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 레이다 강우를 이용하여 시공간적 변동성을 고려한 격자형 면적강우량을 산정하기 위하여 추계학적 방법인 칼만필터 기법을 이용하여 지상 강우 관측망과 레이다 강우 관측망을 조합하여 면적강우량을 산정하였다. 또한 전통적인 지상 강우량을 면적강우량으로 전환하는 기법인 Thiessen법, 역거리법, 크리깅 기법을 이용하여 면적강우량을 산정한 후 칼만필터 기법에 의해 보정된 면적 레이다 강우와 비교하였다. 그 결과, 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이다 강우는 실제 강우 분포와 유사한 공간분포를 가지는 원시 레이다 강우 분포를 잘 재현하면서도 강우 체적은 우량계 자료의 체적과 유사하게 나타났다. 그리고 안성천 유역을 대상유역으로 선정하여 칼만필터 기법에 의해 보정된 레이다 강우를 물리적 기반의 분포형 모형인 $Vflo^{TM}$ 모형과 준분포형 모형인 ModClark 모형에 적용하여 홍수유출을 모의하였다. 그 결과, $Vflo^{TM}$ 모형은 첨두시간과 첨두치가 관측 수문곡선과 유사하게 모의되었으며 ModClark 모형은 총 유출체적에서 좋은 결과를 나타냈다. 그러나 매개변수 검증에서는 $Vflo^{TM}$ 모형이 ModClark 모형보다 관측 수문곡선을 잘 재현하였다. 이를 통해 지상강우와 레이더 강우를 적절하게 조합하여 정확도 높은 면적강우량을 산정하고 분포형 수문모형과 연계하여 홍수유출모의를 실시할 경우 충분한 적용성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제22권3호
• /
• pp.77-87
• /
• 2017

초미소플랑크톤은 빈영양해역의 중요한 일차생산자로서, 동해에서도 전체 식물플랑크톤의 생체량에 큰 기여를 하는 것으로 알려져 있다. 동해는 전 세계 평균에 비해 표층 수온이 가파르게 증가하여, 이에 따른 해양생태계의 다양한 변화가 보고되고 있다. 그러나, 기후변화에 따른 동해 생태계의 변화 중 가장 기본적인 일차생산자의 군집구조의 변동성에 대한 연구는 매우 부족한 까닭에 식물플랑크톤 군집 조성의 장기적인 변동성을 모니터링할 필요가 있다. 따라서 우리는 동해 남서부해역에서의 환경 변화에 따른 초미소플랑크톤의 생체량 기여도와 식물플랑크톤 군집구조의 변화를 알기 위해, 2011, 2013, 2015년 가을철에 초미소플랑크톤(<$3{\mu}m$)의 전체 식물플랑크톤에 대한 기여도를 측정하였다. 크기별 분급 결과, 초미소플랑크톤의 전체 Chl a 생체량에 대한 평균 기여도는 각각 2011년 약 38%, 2013년 59%, 2015년 7%로 연변동성이 크게 나타났다. 각 연도 별, 환경요인 중 평년대비 수온 변화(${\Delta}T$)는 2013년에 $+1.6^{\circ}C$로 최고치를, 그리고 2015년에 $-0.9^{\circ}C$로 가장 낮게 나타났다. 동해 남부 해역의 표층수온과 식물플랑크톤 군집 구조에 대한 초미소식물플랑크톤의 기여도 사이에 밀접한 양의 상관관계를 확인하였다($R^2$>0.9). 향후 기후 변화에 의한 동해에서의 해수 수온 증가가 미치는 일차생산자의 군집구조의 장기 변화에 대한 지속적인 모니터링과 이해가 필요하다고 판단된다.

• 한국산림과학회지
• /
• 제110권4호
• /
• pp.577-589
• /
• 2021

매토종자는 식물의 장기 보존과 식생 동태에 기여하며, 토양 깊이에 따라 다양성과 밀도가 감소하는 특성으로 인해 군집의 다양성 감소과정 이해에 필요한 핵심관점(예측성 및 무작위성)을 제공한다. 우리는 한반도 온대중부 식생기후의 성숙림인 광릉숲에서 지표식생을 포함하여 토양층위(상토 및 하토) 별 종조성 및 다양성의 변화 및 구조화 양상을 분석하였다. 수직 10 cm 차이를 두고 채집된 두 층의 토양에서 27과 40속 44종 3변종 47분류군의 총 934개체가 발아하였다. 광릉숲의 매토종자는 초본의 구성 비율보다 목본 식물의 다양성 및 발아 밀도가 높았고, 빈터종보다는 가장자리종이 풍부하였다. 생육형을 비롯한 대부분의 비교 특성에서 종 풍부도와 발아밀도는 감소하였지만 큰 편차에 의해 통계적 유의성은 없었다. 상토 및 하토에서 종조성의 집단 내 변이성은 유사하였고, 공통 출현종(제타다양성)의 감소 및 종의 잔존 확률 변화 경향 역시 거의 유사하였다. 토양 내 두 군집 종조합의 구조화 과정은 멱함수보다는 지수 상관으로 적합되어 무작위 과정의 우세를 보였다. 광릉숲에서 토양 깊이(10cm) 별 군집 종조성 및 다양성의 양상은 형질 특성과 상호작용 보다는 종자의 수직 이동에 따른 이입 및 소실의 임의 과정(stochastic processes)에 의해 구조화되는 것으로 평가되었다.

• 한국습지학회지
• /
• 제21권1호
• /
• pp.66-76
• /
• 2019

기후변화로 인해 홍수나 가뭄과 같은 자연재난이 빈번하게 발생하고 있고, 이로 인한 피해 또한 커지고 있다. 습지는 이러한 피해를 저감하고 최소화하는데 중요한 역할을 하고 있는 것으로 알려져 있다. 특히, 자연재난으로 인한 피해 저감 뿐만 아니라 습지의 다양한 기능을 이해하기 위해서는 수위의 변동성을 분석할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 경상남도 창녕군에 위치한 우포늪의 수위 자료에 적합한 시계열 모형을 도출하고 모형의 적절성을 확인하기 위해 잔차 분석을 수행하였다. 즉, ARIMA 모형을 구축하였고, 잔차 분석을 위해 기존의 비모수 통계기법, BDS 통계기법 및 CRH(Close Returns Histogram)를 통한 결과들을 비교 분석하였다. 특히, 본 연구에서는 시계열 모형의 잔차 분석을 위해 CRH의 적용 가능성을 제시하고자 하였다. 분석 결과, CRH는 정확한 무작위성 검정 결과를 도출하였을 뿐만 아니라 다른 방법들에 비해서 단순한 계산과정을 통해 쉽게 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 시계열 모형의 잔차 분석을 위해 BDS 통계기법 뿐만 아니라 CRH를 이용한다면 보다 효과적인 분석을 할 수 있을 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
• /
• 제34권6_1호
• /
• pp.1055-1066
• /
• 2018

식생의 광학적 특성을 기반으로 만들어진 식생지수들은 식물의 생물생산량뿐만 아니라 생리적 활성을 나타내고 있다. 식생지수의 활용은 위성에 장착된 다중분광 광학 센서의 발달에 힘입은 바가 크지만, 관측 공간규모에 따라 식생지수의 민감도가 달라질 수 있어 여러 규모에서의 비교 관측이 요구된다. 특히 광화학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 광합성능과 식물 스트레스 탐지에 유용한 것으로 알려져 있지만 올바른 해석을 위한 다양한 공간규모에서의 선행연구가 드물다. 본 연구에서는 드론에 장착된 다중분광 카메라, 소형 필드 초분광계, 휴대용 잎 반사계를 이용해 마늘 작물을 대상으로 서로 다른 공간규모의 PRI를 평가하였다. 잎 규모에서 하루 중 PRI는 잎의 윗면이 향하는 방위에 따라 서로 다른 시간에 최저값을 보였으며, 이는 어떤 순간에 잎마다 다른 광이용효율(LUE, Light Use Efficiency) 상태라는 것을 의미한다. 잎 규모에서는 식생피복율에 영향을 받지 않으므로 PRI 생물계절적 변화는 생육 초기에 개체 및 군락 규모보다 값이 높게 나타났다. 개체 및 군락 규모에서 PRI는 생물량을 나타내는 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)와는 달리 공간적 변동성이 크게 나타났다. 반면, 지상의 개체들 규모의 식생지수를 드론 영상의 관측 지점 값과 비교해 보면 NDVI에 비해 PRI가좀더 좋은 일치도를 보였다. 이러한 결과는 서로 다른 공간규모에서 관측된 PRI를 이해하고 활용하는데 도움이 될 것이다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제41권6호
• /
• pp.599-616
• /
• 2020

해수면온도는 해양-대기 상호작용, 열속 변화, 대양의 해양 순환을 이해할 수 있는 가장 중요한 해양 변수들 중의 하나이다. 0℃ 이하 -2℃까지 극저 해수면온도는 기후변화 및 지구환경 변화를 유도하고 조절하기 때문에 다른 범위의 해수면온도보다 더 중요하게 다루어져야 한다. 전구 대양에서 이러한 극저 해수면온도의 시간적 공간적 변동성을 이해하기 위하여 1982년부터 2018년까지의 기간 동안 관측된 인공위성 일별 해수면온도 데이터베이스를 활용하여 평균 기후장을 산출하였다. 또한 장기간의 해양 실측 자료에 기반하여 생산된 표층 수온의 기후 평균장을 활용하여 극저 해수면온도가 전구 대양에서 존재하는 해역과 0℃ 등온선의 월별 공간 변동을 분석하였다. 그 결과 극저 해수면온도는 북극해와 남극해와 같은 극지 해역과 고위도의 연해에서 상당한 해양의 표면적을 차지하고 있었다. 이러한 극저 해수면 온도가 어떻게 시각화되어 있는지 검토하기 위하여 6종 지구과학교과서를 분석하였다. 대부분의 교과서에서 해수면온도 삽화는 0℃ 혹은 그 이상 수온에서 부터 도시하여 학생들이 극저 해수면온도에 대한 개념과 역할에 대한 이해를 획득하는 것을 저해하고 있었다. 데이터 시각화는 데이터 리터러시의 주요한 요소 중에 하나이므로 위성 해수면온도 자료가 교과서에 적절하게 시각화되도록 교과서 삽화의 개선이 필요하다. 본 연구는 인공위성 해수면온도 자료와 해양 실측 자료를 활용하여 해양 데이터의 시각화를 통하여 해양학적 소양과 데이터 리터러시가 동시에 함양되고 강화될 수 있음을 강조하였다.