Forest fires are becoming more frequent and larger around the world due to climate change. Remote sensing such as satellite images can be used as an alternative or assistance data because it reduces various difficulties of field survey. Forest burn severity (differenced normalized burn ratio, dNBR) is calculated through the difference in normalized burn ratio (NBR) before and after a forest fire. The images used in the NBR formula are based on Landsat's near-infrared (NIR) and short-wavelength infrared (SWIR) bands. South Korea's satellite images don't have a SWIR band. So domestic studies related to forest burn severity calculated dNBR using overseas images or indirectly using the normalized difference vegetation index (NDVI) using South Korea's satellite images. Therefore, in this study, dNBR was calculated by substituting the mid-wavelength infrared (MWIR) band of Kompsat-3A (K3A) instead of the SWIR band in the NBR formula. The results were compared with the dNBR results obtained through Landsat which is the standard for dNBR formula. As a result, it was shown that dNBR using K3A's MWIR band has a wider range of values and can be expressed in more detail than dNBR using Landsat's SWIR band. Therefore, it is considered that K3A images will be highly useful in surveying burn areas and severity affected by forest fires. In addition, this study used the K3A's MWIR band images degraded to 30 m. It is considered that much better results will be obtained if a higher-resolution MWIR band is used.
Cholho Song;Hyun-Ah Choi;Jiwon Son;Youngjin Ko;Stephan A. Pietsch;Woo-Kyun Lee
Korean Journal of Environmental Biology
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v.41
no.4
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pp.400-412
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2023
In this study, the biogeochemistry management (BGC-MAN) model was applied to North and South Korea pine and oak forest stands to evaluate the Net Primary Productivity (NPP), an indicator of forest ecosystem productivity. For meteorological information, historical records and East Asian climate scenario data of Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) were used. For vegetation information, pine (Pinus densiflora) and oak(Quercus spp.) forest stands were selected at the Gwangneung and Seolmacheon in South Korea and Sariwon, Sohung, Haeju, Jongju, and Wonsan, which are known to have tree nurseries in North Korea. Among the biophysical information, we used the elevation model for topographic data such as longitude, altitude, and slope direction, and the global soil database for soil data. For management factors, we considered the destruction of forests in North and South Korea due to the Korean War in 1950 and the subsequent reforestation process. The overall mean value of simulated NPP from 1991 to 2100 was 5.17 Mg C ha-1, with a range of 3.30-8.19 Mg C ha-1. In addition, increased variability in climate scenarios resulted in variations in forest productivity, with a notable decline in the growth of pine forests. The applicability of the BGC-MAN model to the Korean Peninsula was examined at a time when the ecosystem process-based models were becoming increasingly important due to climate change. In this study, the data on the effects of climate change disturbances on forest ecosystems that was analyzed was limited; therefore, future modeling methods should be improved to simulate more precise ecosystem changes across the Korean Peninsula through process-based models.
The purpose of this study was to investigate the effect of artificial acid rain(pH2.0, 3.0. 4.0 and 5.0) adjusted by natural rain fall and control group by pH6.5 on the change in needle chlorophyll fluorescence of Pinus densiflora and Pinus thunbergii. This study was performed from May, 1994 to August, 1994, during which 20ml of artificial acid rain was used once a week. The results are as follows : In the first treatment of artificial acid rain the measured indexes of fluorescence have increased in pH4.0 and pH5.0 treatments and decreased in pH2.0 and pH3.0 in comparison with those of the control group. As the treatment of artificial acid rain was processed the fluorescence indexes of both Pinus densiflora and Pinus thunbergii have decreased as the degree of acidity increased higher and that of Pinus densiflora has decreased more significantly than Pinus thunbergii. The measurement of change in the numerical indexes of fluorescence was proved to be a very effective criterion to make an early decision of damage of the vegetation by acid rain.
An, Ji Hong;Lim, Chi Hong;Nam, Gyung Bae;Jung, Song Hie;Lee, Chang Seok
Journal of Wetlands Research
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v.18
no.4
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pp.465-473
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2016
This study was carried out to evaluate restoration process of a few wetlands in the National Institute of Ecology (NIE). Wetlands were composed of the former rice paddies that passive restoration was led through only natural process and by creating waterway, and an ecological pond, a reservoir that restorative treatment was practiced. As the result of analysis on landscape change in the current wetland space, existing wetland in NIE was usually from the former rice field and some parts were from the residential area or forest. Change of species composition was progressed from crops or ruderals resistant to human interferences to plant species, which has removed artificially for cultivation and grow usually in the typical wetland. Both species diversity and occurrence of exotic plants were the highest when restoration project is in progress and stages after and before restoration were followed. In an ecological pond that restorative treatment was done, vegetation introduced as riparian buffer was established successfully and thereby it was expected that it could contribute to buffer environmental stress comming from the outside. Synthesized the above mentioned results, change of wetland vegetation established in NIE resembled the typical trend of early successional stage occurring in the abandoned rice paddy and consequently, it was estimated that successful restoration is under progress. Restoration under progress in an ecological pond where artificial aid in the least level was added, could be evaluated in successful as well. In particular, successful establishment of buffering vegetation, which can play diverse ecological functions, could be evaluated as significant restoration effect. But adaptive management to improve ecological quality for the section that buffering vegetation is insufficient, is required.
Ground beetle fauna of Mt. Bangtaesan in Inje-gun, Gangwon-do was investigated from June to October in 2010. Ground beetles were collected by pitfall trapping. A total of 34 species of 18 genera belonging to 7 families were identified from 1,041 collected ground beetles. Species richness was high in Pterostichinae (15 species, 44.1%), Carabinae (7 species, 20.6%), Harpalinae (4 species, 11.8%), Nebriinae (3 species, 8.8%) and others (5 species, 14.7%). Dominant species were Synuchus spp. (260 individuals, 25.0%), Aulonocarabus semiopacus (218 individuals, 20.9%), and Pterostichus audax (205 individuals, 19.7%) in order. Korean endemic species were collected 564 individuals belonging to 10 species. By principal component analysis (PCA), species distribution and abundance of ground beetles were different depending on habitat characteristics of vegetation, surrounding environment and feeding habitat. Carabinae and Pterostichinae which live in the forest were preferred in hardwoods and coniferous in the Bangtansan Natural Recreation Forest, while Callistinae and Harpalinae were collected in forest adjacent to grasslands. Overall, differences of habitat environments within forest are important factors associated with distribution of ground beetles. This result will provide useful informations with establishment of conservation program and long-term monitoring against environmental change within mountain by using ground beetles.
Kwon, Soonsik;Hwang, In-Soo;Park, Wan-Gun;Cheong, Eun Ju
Korean Journal of Environment and Ecology
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v.33
no.1
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pp.86-106
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2019
We investigated the environmental conditions of natural habitats of T. nuda. The species was found on rocky northern hills ($60{\sim}90^{\circ}$) near the stream where the sea level ranges 95~145m. The average annual temperature of the habitats was lower than other places of South Korea. The differences of the lowest and the highest of the year was significantly huge than any other places. Plants were growing at the edge of stream that water reached but not submerged. Most of plants were found in North, Northeast or Northwest. It is suggested that these species require moist and low sunlight for growth. The common vegetation along with the T. nuda includes Mukdenia rossii, Selaginella rossii, Calamagrostis epigeios, and Rhododendron yedoense f. poukhanense. The dominance values and sociability of T. nuda were below 3 in all studied habitats and the variance of the number of individuals among the habitats was very high. As the optimum habitats for the T. nuda are decreasing due to the extreme precipitation patterns. It is also expected that the number of T. nuda will be decreased in the future. Therefore restoration activity in situ or ex situ must be conducted to conserve this valuable plant species.
Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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2008.05a
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pp.897-901
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2008
The objective of this study is to conduct land cover classification respectively using Landsat TM data collected on Oct., 1985 and KOMPSAT-1 EOC data collected on Jan., 2000 covering Gumi city, Gyeongbuk Province and to detect urban change by comparing between both land cover maps. Multispectral images of Landsat TM have spatial resolution of 30m are well known as useful data for extracting information related to landcover, vegetation classification, urban growth analysis and so forth. In contrast, as KOMPSAT-1 EOC collects panchromatic images with relatively high spatial resolution of 6.6m. We try to analyze how accurate landcover classification result is able to be derived from the panchromatic images. As the results of the study, the KOMPSAT EOC data with high resolution greater than 4 times showed higher classification degree than Landsat TM data. It was ascertained that the built-up region was extended by three to four times in the last 15 years between 1985 and 2000. In the contrast, it was shown that the forest region was decreased by 15% to 27% and the grass region including agricultural region was decreased by 28% to 45%.
Authors report the changes of the community structure and secondary succession after fire in Mt. Samma (333 m). Approximately six ha of the red pine (Pinus densiflora) forest and its floor vegetation were burned and cutted down. The vegetation and soil properties were investigated in the burned and unburned sites from April to October, 1998. The dominant species based on SDR₃ in the burned site were Lespedeza cyrtobotrya (96.87), Quercus serrata (77.90), Cyperus amuricus (46.22) and Miscanthus sinensis var. purpurascens (38.33), whereas the dominant species in the unburned site were Pinus densiflora (100.00) and Q. variabilis (66.10) at the tree layer, Q. serrata (100.00) and Zanthoxylum schinifolium (29.64) at the shrub layer., and Q. serrata (76.30) and M. sinensis var. purpurascens (72.84) at the herb layer. The biological spectra based on SDR₃ were Th-D₁-R/sub 5/-e for the burned and H (M)-D₁-R/sub 5/-e type for the unburned site, respectively. The index of similarity (CCs) between the burned and unburned sites was 0.41. The degree of succession (DS) were 609 for the burned and 1168 for the unburned site, respectively. The species diversity (H) and evenness indices (e) of the burned site were lower than those of the unburned site, but the dominance indices (C) was higher in the burned site. In the analysis of soil properties, pH, the content of NO₃/sup -/-N, available phosphrous, and exchangeable cations (K/sup +/, Ca/sup 2+/, Na/sup +/, Mg/sup 2+/) in the burned site were higher than those in the unburned site, whereas the contents of organic matter, total carbon, total nitrogen and NH₄/sup +/-N were lower in the burned site. The results show that dominant species in the burned site change from Miscanthus-Lespedeza→Lespedeza→Quercus and finally to Quercus forest, and the changes of soil properties also affect the early vegetational succession after fire.
Various ecosystem carry out fundamental function of material circulation and energy flow through interrelationship with many environmental factors. Therefore, it is crucial to scientifically understand the value of nature to deduce correlation between environmental factor and change of ecosystem function. In this study, we determined the accumulated ecosystem carbon and characteristics of soil respiration on grassland vegetation in Namahangang basin in Namhangang Basin. It was found that the rate of soil respiration was highly correlated with the soil temperature in all communities. The measured soil respiration rates were $1,539mgCO_2\;m^{-2}h^{-1}$, $1,200mgCO_2\;m^{-2}h^{-1}$, $1,215mgCO_2\;m^{-2}h^{-1}$ in Miscanthus sacchariflorus, Phragmites japonica, Salix koreensis communities, respectively. Also, carbon quantities accumulated in litter and soil layers were $40.6tCha^{-1}$ (1.9+38.7), $46.9tCha^{-1}$ (43.0+3.9), $31.2tCha^{-1}$ (28.9+2.3) in M. sacchariflorus, P. japonica, S. koreensis communities, respectively.
Youngmin Seo;Youjeong Youn;Seoyeon Kim;Jonggu Kang;Yemin Jeong;Soyeon Choi;Yungyo Im;Yangwon Lee
Korean Journal of Remote Sensing
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v.39
no.6_1
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pp.1413-1425
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2023
The increasing frequency of wildfires due to climate change is causing extreme loss of life and property. They cause loss of vegetation and affect ecosystem changes depending on their intensity and occurrence. Ecosystem changes, in turn, affect wildfire occurrence, causing secondary damage. Thus, accurate estimation of the areas affected by wildfires is fundamental. Satellite remote sensing is used for forest fire detection because it can rapidly acquire topographic and meteorological information about the affected area after forest fires. In addition, deep learning algorithms such as convolutional neural networks (CNN) and transformer models show high performance for more accurate monitoring of fire-burnt regions. To date, the application of deep learning models has been limited, and there is a scarcity of reports providing quantitative performance evaluations for practical field utilization. Hence, this study emphasizes a comparative analysis, exploring performance enhancements achieved through both model selection and data design. This study examined deep learning models for detecting wildfire-damaged areas using Landsat 8 satellite images in California. Also, we conducted a comprehensive comparison and analysis of the detection performance of multiple models, such as U-Net and High-Resolution Network-Object Contextual Representation (HRNet-OCR). Wildfire-related spectral indices such as normalized difference vegetation index (NDVI) and normalized burn ratio (NBR) were used as input channels for the deep learning models to reflect the degree of vegetation cover and surface moisture content. As a result, the mean intersection over union (mIoU) was 0.831 for U-Net and 0.848 for HRNet-OCR, showing high segmentation performance. The inclusion of spectral indices alongside the base wavelength bands resulted in increased metric values for all combinations, affirming that the augmentation of input data with spectral indices contributes to the refinement of pixels. This study can be applied to other satellite images to build a recovery strategy for fire-burnt areas.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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