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문제 정의
- 최종적으로 획득된 자료와 결과를 GIS (Geographic Information System)로 구축함으로써 연륜 생장의 시. 공간적 이질성을 효과적으로 규명하고자 하였다.
- 유사한 임분집락들로 분류하였다. 분류된 집락간 소나무 연륜생장과 기후와의 관계를 조사함으로써, 월악산 국립공원에 위치한 소나무의 이질적인 연륜생장원인을 조사하여 기후변화에 따른 임목생장 변화를 예측할 자료를 구축하고자 하였다. 최종적으로 획득된 자료와 결과를 GIS (Geographic Information System)로 구축함으로써 연륜 생장의 시.
- 상호 상관분석은 유전적 및 국소 입지의 차이에 따라 발생하는 인접한 임목 개체 간 연륜 계열의 차이와, 채취 방향에 따른 동일임목내 연륜 계열의 차이를 조사하기 위하여 실시하였다. 임목 내 생장편 간 상관계수(况)와 임목잔 상호상관 계수(rG는 단순 상관계수로 구하였으며, 작성된 연대기들의 기간별 유효성을 나타내주는 시그널강도(signal/noise ratio: SNR)는 임목간 상호상관계수(屬를 이용하여 계산하였다 (Briffa and Jones 1990).
제안 방법
- 20개 연구지역에 대한 임분연 륜연대기들의 유사성을 검사하기 위하여 집락 분석을 실시하였다. 집락 분석은 대상들이 지니고 있는 유사성을 바탕으로 동질적인 집락으로 묶거나 다수의 대상들을 몇 개의 동질적인 집락으로 구분하여 동일 집락에 속해 있는 공통된 특성들을 조사하는 것이다.
- Fig. 4와 같이 동일한 연구지역으로 구획된 곳에서도 연륜 채취 장소와 동일한 향조건을 갖는 곳만을 선별하여 연륜분석을 통하여 획득된 집락 분석 결과를 G1S 기법을 이용하여 공간적으로 나타내었다. 조사지역 인 월악산국립공원을 전체로 보았을 때 집락Ie 서남쪽 일부, 집락Ⅱ는 중앙 부분의 가장 넓은 면적을 차지하였으며, 집락nte 서북쪽과 동부 일부에 국한되는 반면에, 집락 IV는 고지대인 동쪽 부분의 대부분과 서쪽의 일부를 차지하였다.
- GIS를 이용한 공간적 해석과 함께 각 조사지역에서 획득된 모든 자료와 연륜분석 결과들을 GIS데이터베이스로 구축하였다. GIS데이터베이스 작업에는 연구지역의 수종, 연륜지수연대기, 경.
- 이는각 집락연대기의 총 변동량의 55%가량을 기후인자들이 설명할 수 있음을 나타낸다. 각 집락에 대한 반응함수를 구하여 연륜과 기후와의 관계를 지형에 따라 개략적으로 비교하였다.
- 다음으로, 한 임분에 속한 모든 임목의 연륜 시리즈로부터 주성분을 계산하고 제1주성분에 의해 설명되어지는 변동률 (PC-1%)을 계산하였다. PC-1%가 높다는 것은 일정 지역에 생육하는 임목의 연륜생장에 높은 유사성이 있음을 의미하며, 보통 기후인자의 영향을 크게 받을 경우 유사성이 높아진다.
- 동일 집락으로 분류된 임분들의 연륜연대기들을 평균함으로써 각 집락의 연대기를 작성하고 각각의 집락연대기에대한 반응함수를 구하였다 (Fig. 3). 각 집락에 사용된 기후인자 주성분의 수는 모두 19개이며, 이들 주성분에 의해 설명되어지는 변동률은 52.
- 따라서 본 연구에서는 서로 다른 환경조건(고도와 사면 방향)에 위치한 다양한 임분을 대상으로 연대기를 광역(월악산국립공원)에 걸쳐 작성하여 상호 비교함으로써 연륜 생장이 유사한 임분집락들로 분류하였다. 분류된 집락간 소나무 연륜생장과 기후와의 관계를 조사함으로써, 월악산 국립공원에 위치한 소나무의 이질적인 연륜생장원인을 조사하여 기후변화에 따른 임목생장 변화를 예측할 자료를 구축하고자 하였다.
- 부스트렙은 반응함수에서 나오는 다중 회귀계수에 대한 표준오차를 측정하여 정확한 유의성 검사를 하는 것으로(Guiot 1990), 관측치중에서 일부만을 이용하여 n번의 반복으로 만들어진 회귀식들이 갖는 오차가 가장 안정적인 값에 도달하도록 하는방법이다. 본 연구에서는 부스트렙으로 50회 검정된 반응함수를 구하였다.
- 위도 좌표와 등 고 값을 갖는 지형도에 방위 값을 지정해줌으로써 동일한 방위를 갖는 지역을지형도 위에 나타냈으며, 공간 분석은 향 분석 결과와 연륜생장 분석결과를 지형도 위에 함께 표시함으로써 연륜생장과향과의 관계를 시각적으로 분석하였다. 아울러 연륜생장 분석시 획득된 모든 결과를 GIS를 이용하여 데이터베이스로구축하였다. 사용된 시스템은 In tergraph사의 MGE(Modu- lar GIS Environment)와 GeoMedia이다.
- 향(aspect; 사면방향)분석으로 경 . 위도 좌표와 등 고 값을 갖는 지형도에 방위 값을 지정해줌으로써 동일한 방위를 갖는 지역을지형도 위에 나타냈으며, 공간 분석은 향 분석 결과와 연륜생장 분석결과를 지형도 위에 함께 표시함으로써 연륜생장과향과의 관계를 시각적으로 분석하였다. 아울러 연륜생장 분석시 획득된 모든 결과를 GIS를 이용하여 데이터베이스로구축하였다.
- 위도 좌표, 고도, 경사도, 사면 방향, 군집분석 결과 등이 사용되었다. 조사지역의 모든 자료를 GIS데이터베이스로 구축함으로써 단시간 내에 조사지역의모든 자료들을 검색하고, 동시에 위치정보를 알 수 있게 되었다. 예를 들어, 사면 방향이 남쪽인 임분만을 찾거나, 월악산에서 5월 가뭄이 심했던 1965년도 연륜생장이 연평균생장량보다 적은 임분만을 찾을 경우, GIS시스템에 있는조건문에 해당 사항을 기입하면 필요로 하는 정보는 물론, 지도상의 위치까지 표시해주게 된다.
- 분류된 집락간 소나무 연륜생장과 기후와의 관계를 조사함으로써, 월악산 국립공원에 위치한 소나무의 이질적인 연륜생장원인을 조사하여 기후변화에 따른 임목생장 변화를 예측할 자료를 구축하고자 하였다. 최종적으로 획득된 자료와 결과를 GIS (Geographic Information System)로 구축함으로써 연륜 생장의 시. 공간적 이질성을 효과적으로 규명하고자 하였다.
대상 데이터
- 기후자료가 있는 1954년부터 1998년까지의 연륜지수를이용하여 통계조사를 실시하였다 (Table 2). 연속된 두 연륜폭간 변이를 나타내는 평균민감도는 0.
- 고려하면서 월악산 지역을 1 km?단위로 구획한 후 20개의 임분(W1 ~W20)을 선정하였으며 (Fig. 1), 각 임분에서 10여 본의 우세목을 선택하여 흉고에서 2개씩의 생장 편을 채취하였다. 채취된 연륜 시료는 골격도법(Stokes and Smiley 1968)과 그래프 방법 (Pumijumnong 1998)을 병행한 크로스데이팅 기법을 이용하여 각 연륜에 정확한 생육 연도를 부여하였다.
- 반응함수를 이용하여 임목생장과 기후와의 관계를 조사하기 위해서는 연구지에 대한 정확한 기후자료가 필요한데, 월악산의 경우 측후소가 없기 때문에 월악산 주변과 동일기후대에 속하는 6개 측후소(제천, 충주, 문경, 보은, 영주, 서울)의 자료를 이용하여 시험지가 속해 있는 중부 소백산맥 산간지역구를 대표할 기후자료를 만들었다(서 1999). 지역평균값이 보통 연륜연대학에서 사용되는데 이는 개별측후소의 데이터보다 신뢰성이 높고, 측후소가 없는 지역으로까지 연구범위를 확장할 수 있는 방법이 되고 아울러 연륜생장 분석시 획득된 모든 결과를 GIS를 이용하여 데이터베이스로구축하였다. 사용된 시스템은 In tergraph사의 MGE(Modu- lar GIS Environment)와 GeoMedia이다.
- 임 1995). 이러한 분포적 특징을 갖는 소나무 연륜을 이용하여 기후와의 연관성을 연구한 것으로 지리산 소나무 (Park and Yadav 1998b)와 속리산 소나무(Park and Yadav 1998a, Park et al. 1999)를 대상으로 실시한 연구가 있는데, 이들 연구에서는 고산(해발 850 m 이상)에 위치한 4~5개 임분의 소나무만을 대상으로 하였다.
데이터처리
- 20개 연구지에서 분석된 결과를 공간적으로 확장하고, 임목생장 경향과 지형특성과의 연관성을 관찰하기 위해 GIS 를 이용한 향 분석과 공간분석을 실시하였다. 향(aspect; 사면방향)분석으로 경 .
- PC-1%가 높다는 것은 일정 지역에 생육하는 임목의 연륜생장에 높은 유사성이 있음을 의미하며, 보통 기후인자의 영향을 크게 받을 경우 유사성이 높아진다. 이상의 통계적 평가는 ARSTAN 프로그램(Cook 1985)을 이용하였다.
- 작성된 연륜연대기의 통계적 평가를 위하여 평균민감도, 상호상관분석, 주성분 분석을 실시하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 부스트렙 방법을 웅용한 반응함수프로그램 (PRECON)이 사용되었다 (Guiot 1991). 부스트렙은 반응함수에서 나오는 다중 회귀계수에 대한 표준오차를 측정하여 정확한 유의성 검사를 하는 것으로(Guiot 1990), 관측치중에서 일부만을 이용하여 n번의 반복으로 만들어진 회귀식들이 갖는 오차가 가장 안정적인 값에 도달하도록 하는방법이다.
- 집락 분석은 대상들이 지니고 있는 유사성을 바탕으로 동질적인 집락으로 묶거나 다수의 대상들을 몇 개의 동질적인 집락으로 구분하여 동일 집락에 속해 있는 공통된 특성들을 조사하는 것이다. 본 연구에서는 제곱유클리디안거리를 계산함으로써 집락을 구분하였다 (김 1997).
- 임목 내 생장편 간 상관계수(况)와 임목잔 상호상관 계수(rG는 단순 상관계수로 구하였으며, 작성된 연대기들의 기간별 유효성을 나타내주는 시그널강도(signal/noise ratio: SNR)는 임목간 상호상관계수(屬를 이용하여 계산하였다 (Briffa and Jones 1990).
- 1), 각 임분에서 10여 본의 우세목을 선택하여 흉고에서 2개씩의 생장 편을 채취하였다. 채취된 연륜 시료는 골격도법(Stokes and Smiley 1968)과 그래프 방법 (Pumijumnong 1998)을 병행한 크로스데이팅 기법을 이용하여 각 연륜에 정확한 생육 연도를 부여하였다. 연륜 폭은 스캐너가 부착된 Win- DENDRO™ Teen 시스템을 이용하여 0.
- (Fritts 1976).측후소자료에 대한 신뢰성을 조사하기 위해서는 상관분석과 동질성 검사가 사용되었다 (Fritts 1976). 반응함수에 사용된 독립변수는 전년도 8월부터 당년 9월까지의 월평균기온과 월강수량이었으며, 분석에 포함된 기간은 44년간(1954-1997) 이었다.
성능/효과
- 800 m이상 되는 고지에서 채취된 속리산소나무 연륜연대기와 본연구에서 얻어진 집락(i, n, ni, ⅳ)들의 연륜연대기간 상 관계수가 0.224, 0.620, 0.502, 0.735로 집락I 의 경우를 제외하고는 모두 유의성이 인정되었으며, 고도면에서유사한 집락 IV의 연륜연대기와는 가장 높은 상관을 보여주었다. 50 km이상 떨어진 속리산과 월악산에 자라는 소나무의 연륜연대기가 유사하다는 것은 거시적인 기후가 연륜생장에 영향을 줌을 알 수 있다.
- 3). 각 집락에 사용된 기후인자 주성분의 수는 모두 19개이며, 이들 주성분에 의해 설명되어지는 변동률은 52.8%~56.9%로 계산되었다. 이는각 집락연대기의 총 변동량의 55%가량을 기후인자들이 설명할 수 있음을 나타낸다.
- 집락Ie 생육 당년도보다는 생육 전년도 가을과 겨울의 기온에 대해 높은 영향을 받으나, 북사면에 위치하고있어 수분에 대한 스트레스가 적다고 유추된다. 낮은 고도의 토심이 얕은 가파른 경사에 속하는 집락口는 생장 초기와 강우와는 정의 관계를 보이고 기온과는 부의 관계를 가지어 생장 초기의 수분 조건에 민감하게 반응하는 것으로 나타났다. 이와 같은 결과는 봄 가뭄 기간 동안의 강수가 수분 스트레스를 많이 받는 임분의 연륜생장을 크게 좌우하는 것으로 생각된다.
- 이는 Park과 Yadav(1998a, b) 가동일수종을 대상으로 지리산과 속리산에서 실시한 연구 결과에 비해 임목 간 상관계수는 월악산이 높고, 동일 임목 내상 관계 수는 월악산 연륜이 낮은 것으로 관찰되었다. 따라서 월악산 지역에서 자생하고 있는 소나무는 지리산과 속리산에 위치한 소나무보다 임목간 생장변이는 적고, 채취 방향에 따른 임목생장 변이는 높음을 알 수 있었다.
- 특히, 고도가 700 m 이상되는 고지대(W9, W15, W16, W17)에서는 소나무의 분포면적이 700 m 이하의 고도에 속하는 다른 연구지역에 비하여 제한되어 있음이 관찰되었다. 양수인 소나무의 생리학적 특성을 고려해 볼 때, 향 분석을 통해 구분된 지역들은 실제 소나무가 분포하고 있는 잠재적 분포를 제시해주며, 동일한 집락으로 구분된 분포지의 소나무들은 유사한 생장을 공유하며 기후와 생장 관계도 일치할 것으로 예측된다.
- 통계조사를 실시하였다 (Table 2). 연속된 두 연륜폭간 변이를 나타내는 평균민감도는 0.159~0.278로 나타났는데, 이는 대체로 높은 민감도에 해당되는 것으로 월악산 소나무의 연륜 변동이고 주파 변동, 즉 연도별 변이를포함하고 있어 1차적으로 연륜연대학적인 분석이 가능한연대기임을 나타내준다.
- 월악산 소나무의 연륜생장을 다양한 지형적 특성을 갖는 20개의 임분에서 조사한 결과 4개의 집락으로 분류할 수 있었다. 집락Ie 생육 당년도보다는 생육 전년도 가을과 겨울의 기온에 대해 높은 영향을 받으나, 북사면에 위치하고있어 수분에 대한 스트레스가 적다고 유추된다.
- 이상의 결과를 GIS로 해석한 바월악산 소나무의 연륜생장은 임목이 위치한 지형적 특성(고도와 사면 방향에 따라기후에 대한 반웅 결과를 달리함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 우리나라에서 소나무를 연륜연 대학적으로 활용하는데 기초자료로 이용할 수 있으며, 아울러 향후 지속될기후변화에 따라 초래될 수목생장 반응의 공간적 이질성을예측하는데 활용될 수 있을 것이다.
- 1999)와도 크로스데이팅이 가능하였다. 임분간수령분석에서는 5개 임분을 제외한 대부분이 100년 미만의수령으로 조사되었으며, W6 지역의 수령이 약 150년으로가장 오래된 것으로 나타났다.
- 보였다. 전체적인 반응 경향은 다른 집락과 많은 차이를 보이고 있으며, 생육 당년의 월별 반응함 수도 매월 부호가 바뀌고 그 크기도 작았다. 유의성에 있어서는 모든 월에 대하여 95% 유의 수준을 만족시키지 못했으며, 기후인자에 의해 설명되는 변동량도 52.
- 4와 같이 동일한 연구지역으로 구획된 곳에서도 연륜 채취 장소와 동일한 향조건을 갖는 곳만을 선별하여 연륜분석을 통하여 획득된 집락 분석 결과를 G1S 기법을 이용하여 공간적으로 나타내었다. 조사지역 인 월악산국립공원을 전체로 보았을 때 집락Ie 서남쪽 일부, 집락Ⅱ는 중앙 부분의 가장 넓은 면적을 차지하였으며, 집락nte 서북쪽과 동부 일부에 국한되는 반면에, 집락 IV는 고지대인 동쪽 부분의 대부분과 서쪽의 일부를 차지하였다. 특히, 고도가 700 m 이상되는 고지대(W9, W15, W16, W17)에서는 소나무의 분포면적이 700 m 이하의 고도에 속하는 다른 연구지역에 비하여 제한되어 있음이 관찰되었다.
- 크로스 데이팅을 실시한 결과 1964, 1988, 1994년도에 월악산 소나무의 생장이 전체적으로 저조하게 관찰되었다. 크로스데이팅이 잘 이루어지지 않은 시료는 재확인 작업을수회에 걸쳐 실시하였으며, 이때도 크로스데이팅이 이루어지지 않은 시료는 연구에서 제외하였다.
후속연구
- 대한 반웅 결과를 달리함을 알 수 있었다. 본 연구의 결과는 우리나라에서 소나무를 연륜연 대학적으로 활용하는데 기초자료로 이용할 수 있으며, 아울러 향후 지속될기후변화에 따라 초래될 수목생장 반응의 공간적 이질성을예측하는데 활용될 수 있을 것이다.
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