[논문]2차원 지질시간 규모 수치지형발달모형의 개발

변종민; 김종욱

[국내논문] 2차원 지질시간 규모 수치지형발달모형의 개발
Development of a 2 Dimensional Numerical Landscape Evolution Model on a Geological Time Scale 원문보기

대한지리학회지 = Journal of the Korean Geographical Society, v.46 no.6, 2011년, pp.673 - 692

초록
AI-Helper

컴퓨터 기술의 발전으로 인해 근래 들어 수치지형발달모형을 개발하고 이를 이용하여 다양한 관점에서 지형발달과정의 역동성을 파악하기 위한 시도들이 활발하게 행해졌다. 하지만 국내에서는 수치지형발달모형을 활용하거나 개발하는 시도가 거의 없었다. 이에 본 연구에서는 2차원상에서 지질시간 규모의 지형발달을 모의하는 수치지형발달모형을 개발하고 이의 유용성을 확인해 보았다. 개발된 모형은 지표 구성물질을 기반암과 이동 가능한 토양으로 구분하고 토양층의 두께를 모의하기 위해 기반암 풍화를 포함한다. 이를 통해 사면에서는 운반제어환경뿐만이 아니라 풍화제어환경도 모의 가능하다. 또한 토양포행과 같은 사면에서의 점진적인 물질이동과는 별개로 활동(landslide) 역시 주요한 지형형성작용으로 포함한다. 그리고 하천 운반력이 하상물질의 양보다 큰 곳에서는 기반암 하상 침식이 발생하여 분리제어환경도 모의한다. 한편 무한 유향 알고리듬을 이용하여 흐름을 분배하기 때문에 최대하부 경사 유향 알고리듬을 이용할 때 나타나는 흐름 분배상의 문제점을 줄일 수 있다. 개발된 모형을 이용한 모의실험 결과, 본 모형은 지질시간 규모의 지형발달과정을 비교적 합리적으로 모의하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Advances in computer technology have enabled us to develop and use numerical landscape evolution models (NLEMs) for exploring the dynamics of geomorphic system from a variety of viewpoints which previously could have not been taken. However, as of yet there have been no trials using or developing NLEMs in Korea. The purpose of this research is to develop a 2 dimensional NLEM on a geological time scale and evaluate its usefulness. The newly developed NLEM (ND-NLEM) treats bedrock weathering as one of the major geomorphic processes and attempts to simulate the thickness of soil. As such it is possible to model the weathering-limited as well as the transport-limited environment on hillslopes. Moreover the ND-NLEM includes not only slow and continuous mass transport like soil creep, but also rapid and discrete mass transport like landslides. Bedrock incision is simulated in the ND-NLEM where fluvial transport capacity is large enough to move all channel bed loads, such that ND-NLEM can model the detachment-limited environment. Furthermore the ND-NLEM adopts the D-infinity algorithm when routing flows in the model domain, so it reduces distortion due to the use of the steepest descent slope flow direction algorithm. In the experiments to evaluate the usefulness of the ND-NLEM, characteristics of the channel network observed from the model results were similar to those of the case study area for comparison, and the hypsometry curve log during the experiment showed rational evidence of landscape evolution. Therefore, the ND-NLEM is shown to be useful for simulating landscape evolution on a geological time scale.

Keyword

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	지형을 체계로서 간주하고 지형의 변화를 체계요소와 이들간의 관계로 설명하려는 기능적 지형학(functional geomorphology)이 새로운 연구 사조로 등장하였던 이유는 무엇인가?	1960년대 이후 지형학에서도 체계이론과 정량적인 연구기법이 도입되면서, 지형을 체계로서 간주하고 지형의 변화를 체계요소와 이들간의 관계로 설명하려는 기능적 지형학(functional geomorphology)이 새로운 연구 사조로 등장하였다(Kim, 1989). 이로 인해 근래의 지형발달모형은 지형체계를 구성하는 체계요소들 간의 관계를 질량보존법칙을 바탕으로 만든 미분방정 식과 같은 수식으로 인식되기도 한다(Byun, 2011b).
	지형발달과정의 역동성을 파악하기 위한 시도들이 활발하게 행해졌지만 국내에서는 어떠하였는가?	컴퓨터 기술의 발전으로 인해 근래 들어 수치지형발달모형을 개발하고 이를 이용하여 다양한 관점에서 지형발달과정의 역동성을 파악하기 위한 시도들이 활발하게 행해졌다. 하지만 국내에서는 수치지형발달모형을 활용하거나 개발하는 시도가 거의 없었다. 이에 본 연구에서는 2차원상에서 지질시간 규모의 지형발달을 모의하는 수치지형발달모형을 개발하고 이의 유용성을 확인해 보았다.
	지형학에서 모형이란?	지형학에서 모형이란 당시까지 이해된 지형학적 현상을 일반화시켜 표현한 것이다. 지형학은 지표 기복의 특성과 기복을 만드는 과정을 설명하는 학문이기 때문에, 지형학 학문 역사의 초기부터 지표의 지형발달 과 정 을 개 념 화 한 지 형 발 달 모 형 (landscape evolution model)들이 다양하게 제안되어 왔다(Davis, 1899; King, 1953; Penck, 1924).

참고문헌 (63)

Ahnert, F., 1976, Brief description of a comprehensive three-dimensional process-response model of landform development, Zeitschrift fur Geomorphologie Supplementband, 25, 29-49.
Ahnert, F., 1996, The point of modelling geomorphological systems, In McCann, S. B., and Ford, D. C., editors, Geomorphology sans frontieres, John Willey & Sons, 91-113.
Anderson, R. S., 2002, Modeling the tor-dotted crests, bedrock edges, and parabolic profiles of high alpine surfaces of the Wind River Range, Wyoming, Geomorphology, 46(1-2), 35-58.
Anderson, R. S. and Anderson, S. P., 2010, Geomorphology: The mechanics and chemistry of landscapes, Cambridge University Press.
Andrews, E. D., 1980, Effective and bankfull discharges of streams in the Yampa River basin, Colorado and Wyoming, Journal of Hydrology, 46(3-4), 311-330.
Beaumont, C., Fullsack, P., and Hamilton, J., 1992, Erosional control of active compressional orogens, in Thrust Tectonics, McClay, K. R. (ed), pp. 1-18, Chapman & Hall.
Bogaart, P. W., Tucker, G. E., and de Vries, J. J., 2003, Channel network morphology and sediment dynamics under alternating periglacial and temperate regimes: A numerical simulation study, Geomorphology, 54(3-4), 257-277.
Byun, J. M. and Kim, J. W., 2009, The influence of the infinitive flow direction algorithm and Horn slope algorithm on the topographic index and hydrological responses of the TOPMODEL, Journal of the Korean Geographical Society, 44(3), 207-233 (in Korean).
Byun, J., 2011a, Development and application of a numerical landscape evolution model to understand the uplift history of the Korean Peninsula, Ph.D. Dissertation, Seoul National University (in Korean).
Byun, J., 2011b, Theoretical framework for application and development of two-dimensional numerical landscape evolution models on a geological time scale, Journal of the Korean Geographical Society, 46(3), 331-350 (in Korean).
Champel, B., van der Beek, P., Mugnier, J.-L., and Leturmy, P., 2002, Growth and lateral propagation of fault-related folds in the Siwaliks of western Nepal: Rates, mechanisms, and geomorphic signature, Journal of Geophysical Research, 107(B6), 2111.

상세보기
Chorley, R. J., 1957, Illustrating the laws of morphometry, Geological Magazine, 94(2), 140-150.

상세보기
Coulthard, T. J., Macklin, M. G., and Kirkby, M. J., 2002, A cellular model of Holocene upland river basin and alluvial fan evolution, Earth Surface Processes and Landforms, 27(3), 269-288.

상세보기
Davis, W. M., 1899, The Geographical Cycle, The Geographical Journal, 14(5), 481-504.

상세보기
Densmore, A. L., Ellis, M. A., and Anderson, R. S., 1998, Landsliding and the evolution of normal-faultbounded mountains, Journal of Geophysical Research B: Solid Earth, 103(7), 15203-15219.
Dietrich, W. E., Wilson, C. J., Montgomery, D. R., McKean, J. and Bauer, R., 1992, Erosion thresholds and land surface morphology, Geology, 20, 675-679.

상세보기
Dietrich, W. E., Wilson, C. J., Montgomery, D. R. and McKean, J., 1993, Analysis of erosion thresholds, channel networks, and landscape morphology using a digital terrain model, Journal of Geology, 101, 259-278.

상세보기
Dury, G. H., 1961, Bankfull discharge: An example of its statistical relationships, Hydrological Sciences Journal, 6, 48-55.
Gilbert, G., 1877, Report on the Geology of the Henry Mountains, Washington.
Gilbert, G., 1909, The convexity of hilltops, The Journal of Geology, 17, 344-350.

상세보기
Heimsath, A. M., Dietrich, W. E., Nishiizumi, K., and Finkel, R. C., 1997, The soil production function and landscape equilibrium, Nature, 388(664), 358-361.
Heimsath, A. M., Fink, D., and Hancock, G. R., 2009, The 'humped' soil production function: Eroding Arnhem land, Australia, Earth Surface Processes and Landforms, 34(12), 1674-1684.

상세보기
Holmgren, P. B. and Rose, C. W., 1994, Multiple flow direction algorithms for runoff modelling in grid based elevation models: an empirical evaluation, Hydrological Processes, 8(4), 327-334.

상세보기
Howard, A. D. and Kerby, G., 1983, Channel changes in badlands, Geological Society of America Bulletin, 94(6), 739-752.

상세보기
Howard, A. D., 1994, A detachment-limited model of drainage basin evolution, Water Resources Research, 30(7), 2261-2285.

상세보기
Horton, R. E., 1945, Erosional development of streams and their drainage basins; Hydrophysical approach to quantitative morphology, Bulletin of the Geological Society of America, 56(3), 275-370.
Kim, I. S., 1992, Origin and tectonic evolution of the East Sea(Sea of Japan) and the Yansan fault system: A new synthetic interpretation, Journal of Geological Society of Korea, 28(1), 84-109 (in Korean).
Kim, J. W., 1989, Introduction to the method of the functional geomorphology, Journal of Geography Education, 22, 15-27 (in Korean).
Kim, J. W., 1991, Functional relationship among different factors of fluvial geomorphology, Journal of the Korean Geographical Society, 26(1), 1-29 (in Korean).
Kim, J. Y., 2004, Influence of tectonic uplift on longitudinal profiles of bedrock rivers: Numerical simulations , Journal of the Korean Geographical Society, 39(5), 722-734 (in Korean).
Kim, S. H., 1961, Topographic development of the Central Korea, Seoul University Journal, 10, 111-123 (in Korean).
Kim, S. H., 1973, Geomorphic studies of the erosion surfaces in Central Korea, Seoul University Journal, 23, 85-115 (in Korean).
King, L. C., 1953, Canons of landscape evolution, Geological Society of America Bulletin, 64(7), 721-752.
Kirchnet, J. W., 1993, Statistical inevitability of Horton's laws and the apparent randomness of stream channel networks, Geology, 21(7), 591-594.

상세보기
Kooi, H. and Beaumont, C., 1994, Escarpment evolution on high-elevation rifted margins: insights derived from a surface processes model that combines diffusion, advection, and reaction, Journal of Geophysical Research, 99(B6), 12191-12209.
Lee, M. B., 1999, The age dating of slope landform in Korea using diffusion equation model, Journal of the Korean Geographical Society, 34(4), 371-384 (in Korean).
Leopold, L. B., 1968, Hydrology for urban land planning: a guidebook on the hydrologic effects of land use, US Geological Survey Circular, 554.
Lenzi, M. A., Mao, L., and Comiti, F., 2006, Effective discharge for sediment transport in a mountain river: Computational approaches and geomorphic effectiveness, Journal of Hydrology, 326, 257-276.

상세보기
McKean, J. A., Dietrich, W. E., Finkel, R. C., Southon, J. R., and Caffee, M. W., 1993, Quantification of soil production and downslope creep rates from cosmogenic 10Be accumulations on a hillslope profile. Geology, 21, 343-346.

상세보기
Miller, J. R., Ritter, D. F., and Kochel, R. C., 1990, Morphometric assessment of lithologic controls on drainage basin evolution tin the Crawford Upland, south-centural Indiana, American Journal of Science, 290(5), 569-599.
Montgomery, D. R. and Dietrich, W. E., 1988, Where do channels begin?, Nature, 336(6196), 232-234.

상세보기
Montgomery, D. R. and Dietrich, W. E., 1992, Channel initiation and the problem of landscape scale, Science, 255, 826-830.

상세보기
Oh, K. S., 2000, 'Mountain range system' used since the Japanese Ruling era and 'Mountain scenery system' of traditional geography: Characteristics and problems from a geomorphological point of view, Education of Geography, 2, 1-21 (in Korean).
Park, B. K. and Kim, S. W., 1971, Recent tectonism in the Korean Peninsula and sea floor spreading, Journal of Korean Instition of Mining GeoIogy, 4, 39-43.
Penck, W., 1924, Die Morphologische Analyse: Ein Kapital der Physikalischen Geolgie, Von J. Engelhorns Nachf. Verlab, Stuttgart. (Translated by Czech, H. and Boswell, K. C., 1953, Morphological analysis of land forms: A contribution to physical Geology, MacMillan, London.)
Pelletier, J. D. and Rasmussen, C., 2009, Geomorphically based predictive mapping of soil thickness in upland watersheds, Water Resources Research, 45(9).
Roering, J. J., Kirchner, J. W., and Dietrich, W. E., 1999, Evidence for nonlinear, diffusive sediment transport on hillslopes and implications for landscape morphology, Water Resources Research, 35(3), 853-870.

상세보기
Smith, T. R. and Bretherton, F. P., 1972, Stability and the conversion of mass in drainage basin evolution, Water Resources Research, 8(6), 1506-1529.

상세보기
Strahler, A. N., 1952, Hypsometric (area-altitude) analysis of erosional topography, Bulletin of the Geological Society of America, 63(11), 1117-1142.
Strahler, A. N., 1957, Quantitative analysis of watershed geomorphology. Transactions of the American Geophysical Union, 38(6), 913-920.
Tarboton, D. G., 1997, A new method for the determination of flow directions and upslope areas in grid digital elevation models, Water Resources Research, 33(2), 309-319.

상세보기
Tucker, G. E. and Slingerland, R. L., 1994, Erosional dynamics, flexural isostasy, and long-lived escarpments: a numerical modeling study, Journal of Geophysical Research, 99(B6), 12229-12243.
Tucker, G. E. and Slingerland, R. L., 1997, Drainage basin responses to climate change, Water Resources Research, 33(8), 2031-2047.

상세보기
Tucker, G. E. and Bras, R. L., 1998, Hillslope processes, drainage density, and landscape morphology, Water Resources Research, 34, 2751-2764.

상세보기
van den Berg, J. H., 1995, Prediction of alluvial channel pattern of perennial rivers, Geomorphology, 12(4), 259-279.

상세보기
van der Beek, P. and Braun, J., 1999, Controls on postmid- Cretaceous landscape evolution in the southeastern highlands of Australia: Insights from numerical surface process models, Journal of Geophysical Research B: Solid Earth, 104(B3), 4945-4966.
Whipple, K. X. and Tucker, G. E., 1999, Dynamics of the stream-power river incision model: Implications for height limits of mountain ranges, landscape response timescales, and research needs, Journal of Geophysical Research B: Solid Earth, 104(B8), 17661-17674.
Whipple, K. X., Hancock, G. S., and Anderson, R. S., 2000, River incision into bedrock: Mechanics and relative efficacy of plucking, abrasion, and cavitation, Bulletin of the Geological Society of America, 112(3), 490-503.
Wilkinson, M. T., Chappell, J., Humphreys, G. S., Fifield, K., Smith, B., and Hesse, P., 2005, Soil production in heath and forest, Blue Mountains, Australia: Influence of lithology and palaeoclimate, Earth Surface Processes and Landforms, 30(8), 923-934.

상세보기
Wilkinson, M. T. and Humphreys, G. S., 2005, Exploring pedogenesis via nuclide-based soil production rates and OSL-based bioturbation rates, Australian Journal of Soil Research, 43(6), 767-779.

상세보기
Willgoose, G., Bras, R. L., and Rodriguez-Iturbe, I., 1991, A coupled channel network growth and hillslope evolution model, 1. Theory, Water Resources Research, 27(7), 1671-1684.

상세보기
Woo, H., 2001, River hydraulics, Cheongmoongak (우효섭, 2001, 하천수리학, 청문각).
Yoon, S. O., Hwang, S. I., and Ban, H. K., 2003, Geomorphic development of marine terraces at Jeongdongjin-Daejin area on the east coast, central part of Korean Peninsula, Journal of the Korean Geographical Society, 38(2), 156-172 (in Korean).

저자의 다른 논문 :

활용도 분석정보

상세보기

다운로드

내보내기

활용도 Top5 논문

해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다.
더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증