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문제 정의
- 본 연구는 ‘장호원황도’ 휴면지의 동해위험지수 계산 식을 고해상도 전자기후도에 적용하여 현재평년(1971-2000)의 기후조건에서 동해위험의 지역적 분포를 파악하고 한반도 기후변화 시나리오에 근거한 미래 3개 평년(2011-2040, 2041-2070, 2071-2100)의 기온자료에 동일한 방법을 적용하여 그 결과를 비교함으로써 기후변화에 따른 이들 위험지역의 이동을 경관규모 (landscape scale)에서 탐색하고자 하였다.
- 본 연구는 겨울철 휴면심도와 동해유발온도를 기반으로 작성된 복숭아 나무 ‘장호원황도’ 품종의 휴면지에 대한 동해위험지수 계산식을 고해상도 전자기후도와 결합하여 현재평년(1971-2000년)의 기후조건에서 동해위험의 지역적 분포를 파악하였다.
제안 방법
- 우선 준비된 일별 기온자료를 휴면시계모형에 입력하여 미래 평년별로 월동기간 중 휴면심도를 추정하였다. 다음에는 이 휴면심도와 앞에서 준비한 극 최저기온 자료를 동해위험지수 계산식 (1)과 (3)에 입력함으로써 황도 휴면아의 갈변과 발아장해 확률을 계산하였다. 선행연구(Chung et al.
- 시나리오기후조건에서는 가까운 미래(2011-2040년)와 먼 미래(2071-2100년)에 경계지대가 줄어드는 반면 안전지대와 위험지대가 다같이 증가하였다. 동해위험지대의 지리적 이동양상을 심층적으로 분석하기 위하여 2개의 미래평년(A1B, A2)에 대하여 동해위험지수의 분포를 전국과 복숭아 주산지 등 규모에 따라 살펴보았다.
- 선행연구(Kim et al., 2009b)에 의해 밝혀진 복숭아 나무 ‘장호원황도(이하 황도)’ 품종의 기준온도와 저온요구도 조합(5.7℃와 -108)을 이용하여 휴면시계모형을 황도에 맞게 조정한 다음 사방 270m 간격의 격자점별 수치자료로 제공되는 평년 일별 기온자료에 의해 이 모형을 구동함으로써 휴면심도를 계산하였다.
- 선행연구(Kim et al., 2009b)에서 도출한 황도 휴면아의 갈변과 발아장해 각각에 대한 동해위험지수 추정식을 이용하여 동해위험확률 분포도를 작성하였다. 남한 국토를 사방 270m의 격자로 나누면 총 128만개가 되는데 이들 격자점 각각에 본 시험품종을 식재하고 1971-2000년 평년기후조건에서 재배한다고 가정했을 때 예상되는 월동기간 중 갈변 혹은 발아장해 위험을 확률로 나타낸 것이다.
- 현재평년기후에 대하여 수행하였던 과정을 시나리오 기온자료에 적용하여 동일한 단계와 방법에 의해 ‘가까운 미래’(2011-2040년)와 ‘먼 미래’(2071-2100년) 평년에 예상되는 동해위험도를 작성하였다. 우선 준비된 일별 기온자료를 휴면시계모형에 입력하여 미래 평년별로 월동기간 중 휴면심도를 추정하였다. 다음에는 이 휴면심도와 앞에서 준비한 극 최저기온 자료를 동해위험지수 계산식 (1)과 (3)에 입력함으로써 황도 휴면아의 갈변과 발아장해 확률을 계산하였다.
- 본 연구는 겨울철 휴면심도와 동해유발온도를 기반으로 작성된 복숭아 나무 ‘장호원황도’ 품종의 휴면지에 대한 동해위험지수 계산식을 고해상도 전자기후도와 결합하여 현재평년(1971-2000년)의 기후조건에서 동해위험의 지역적 분포를 파악하였다. 이를 기준으로 두고 기후변화 시나리오에 근거한 미래 3개 평년(2011-2040년, 2041-2070년, 2071-2100년)의 기온자료에 동일한 방법을 적용하여 얻은 동해위험지수와 비교함으로써 기후변화에 따른 이들 위험지역의 이동을 경관규모에서 추적하였다. 현재평년(1971-2000년) 기후조건에서는 전 국토의 4%가 안전지대, 88%가 동해 위험 경계지대, 8%가 위험지대로 탐색되었다.
- 즉 평년 1월 중순에 황도 휴면아가 보유할 것으로 기대되는 휴면심도(생리적 내동성)와 10년 재현확률의 극 최저기온을 식 (1)과 (3)에 대입하여 갈변 및 발아실패 확률을 각각 계산하고 가중평균치, 즉 종합동해위험지수를 구하여 그 값이 10% 미만이면 ‘안전지대’, 25% 이상이면 ‘위험지대’, 그 사이는 ‘경계지대’로 판정하였다.
- , 2006). 최종적으로 1월 최저기온의 30년 연차 변이와 표준정규분포에서 재현기간 10년에 해당하는 확률을 이용하여 평년의 극 최저기온 분포도를 제작하였다(Jung et al., 2004).
- 365일중 가장 낮은 일 최저기온은 대부분이 1월에 관측됨에 따라 65개 내륙 표준기상관측소로부터 30년간 1월 최저기온자료를 수집하였다. 평년 1월의 최저기온 자료를 토대로 30m 해상도의 수치고도모형과 고도차 보정기능을 가진 거리역산가중법에 의해 남한지역의 배경기온도를 제작한 다음, 일 최저기온에 영향을 미치는 집수역 규모 찬공기 유입량, 온난대 효과, 도시열섬효과 등을 보정하였다(Choi et al., 2003; Chung et al., 2006). 최종적으로 1월 최저기온의 30년 연차 변이와 표준정규분포에서 재현기간 10년에 해당하는 확률을 이용하여 평년의 극 최저기온 분포도를 제작하였다(Jung et al.
- 현재평년기후에 대하여 수행하였던 과정을 시나리오 기온자료에 적용하여 동일한 단계와 방법에 의해 ‘가까운 미래’(2011-2040년)와 ‘먼 미래’(2071-2100년) 평년에 예상되는 동해위험도를 작성하였다.
대상 데이터
- 변환된 평년의 일 최고 및 최저기온과 함께 극 최저기온의 평균값을 270m 해상도로 준비하였다. 365일중 가장 낮은 일 최저기온은 대부분이 1월에 관측됨에 따라 65개 내륙 표준기상관측소로부터 30년간 1월 최저기온자료를 수집하였다. 평년 1월의 최저기온 자료를 토대로 30m 해상도의 수치고도모형과 고도차 보정기능을 가진 거리역산가중법에 의해 남한지역의 배경기온도를 제작한 다음, 일 최저기온에 영향을 미치는 집수역 규모 찬공기 유입량, 온난대 효과, 도시열섬효과 등을 보정하였다(Choi et al.
- IPCC SRES 배출시나리오 A1B와 A2에 근거하여 미래 100년간 계산된 ECHO-G GCM (Max Planck Institute, Germany) 출력물을 경계조건으로 하여 한반도 지역을 MM5 (National Center for Atmospheric Research, USA)에 의해 역학적으로 상세화 시킨 27km 해상도 기온자료를 국립기상연구소로부터 수집하였다. 이것을 배경기후도로 두고 Yun(2007)의 소기후 추정방법에 의해 2011-2040, 2041-2070, 2071-2100 등 3개 평년의 기온값을 270m 해상도로 상세화 시켰다.
- 변환된 평년의 일 최고 및 최저기온과 함께 극 최저기온의 평균값을 270m 해상도로 준비하였다. 365일중 가장 낮은 일 최저기온은 대부분이 1월에 관측됨에 따라 65개 내륙 표준기상관측소로부터 30년간 1월 최저기온자료를 수집하였다.
- 이 연구는 2009년도 기상청 기술역량기반 구축사업(기후시나리오 상세화기술 개발)의 지원으로 수행되었다. 연구에 사용된 기후변화시나리오는 국립기상연구소 기후연구실로부터 제공받았다.
- 이것을 배경기후도로 두고 Yun(2007)의 소기후 추정방법에 의해 2011-2040, 2041-2070, 2071-2100 등 3개 평년의 기온값을 270m 해상도로 상세화 시켰다. 현재평년의 경우와 동일하게 각 평년의 월별 평균값으로부터 미래 3개 평년의 일별 기온자료를 복원하였다.
이론/모형
- 이 식을 구동하는 데 필요한 Tmin, Dcd 등은 모두 전자기후도 형태로 준비되어 있으므로 이들과 결합하기 위한 도구로서 ArcGIS (ESRI Inc., USA)를 이용하였다.
- 7℃와 -108)을 이용하여 휴면시계모형을 황도에 맞게 조정한 다음 사방 270m 간격의 격자점별 수치자료로 제공되는 평년 일별 기온자료에 의해 이 모형을 구동함으로써 휴면심도를 계산하였다. 휴면시계모형의 구동에는 전자기후도에 기본으로 탑재된 월별 기온자료가 아니라 일별 기온자료가 필요하므로 전자기후도의 월별 평균값으로부터 주기가 1/6~1년인 6개 사인곡선의 합에 의해 일별 기온값을 추정하는 조화해석법을 이용하였다(Seino, 1993).
성능/효과
- 즉 평년 1월 중순에 황도 휴면아가 보유할 것으로 기대되는 휴면심도(생리적 내동성)와 10년 재현확률의 극 최저기온을 식 (1)과 (3)에 대입하여 갈변 및 발아실패 확률을 각각 계산하고 가중평균치, 즉 종합동해위험지수를 구하여 그 값이 10% 미만이면 ‘안전지대’, 25% 이상이면 ‘위험지대’, 그 사이는 ‘경계지대’로 판정하였다. 그 결과 현재평년(1971-2000년) 기후조건에서는 전 국토의 88%가 경계지대에 속하며, 8%만이 위험지대로 판정되었다(Table 1). 시나리오기후조건에서는 가까운 미래(2011-2040년)와 먼 미래(2071-2100년)에 경계지대가 줄어드는 반면 안전지대와 위험지대가 다같이 증가하였다.
- 대규모 재배단지가 조성되어 있는 경북 청도군 복숭아시험장 인근지역을 확대해보면(Fig. 6), 현재평년기후조건에서 이천지역과 비슷한 정도의 동해위험을 나타내고 있으며, 가까운 미래에는 A1B와 A2 기후조건에서 각각 19%와 22%로 동해위험이 증가할 것으로 예측되었다. 그러나 먼 미래에는 이천지역과는 달리 모든 시나리오조건에서 동해위험이 사라지는 것으로 전망되었다.
- 3이다. 이 분포도에서 피해확률 10% 미만의 안전지대는 가까운 미래에 현재보다 그렇게 크게 증가하지 않은 반면, 10~25%의 경계지대와 25% 이상의 동해위험지역이 크게 증가하였는데, A1B 조건에서는 특히 중부내륙 산간지대를 중심으로 증가하였다(Fig. 3, B). 또한 Fig.
후속연구
- 과수 주산지 시군 혹은 읍면 등 제한된 지역의 동해위험도 평가는 해상도가 수 km에 달하는 광역 시나리오기후만으로 판단하기 어려우며 재배농가에서 활용할 수 있는 현실적인 전망을 내기 위해서는 훨씬 작은 경관규모의 국지기후 변화를 분석해야 할 것이다. 또한 앞으로 단기내동성에 관한 집중적인 실험을 통해 월동기간의 동해위험뿐 아니라 발아-개화기의 상해위험도를 정량화 할 수 있을 것으로 기대된다.
- 2). 동해위험을 결정짓는 두 요소의 상반된 미래추세 때문에 동해위험을 예상하기 어려웠는데 이번 연구를 통해 작성한 동해위험지수는 이문제를 해결해 줄 수 있을 것으로 기대된다.
- 과수 주산지 시군 혹은 읍면 등 제한된 지역의 동해위험도 평가는 해상도가 수 km에 달하는 광역 시나리오기후만으로 판단하기 어려우며 재배농가에서 활용할 수 있는 현실적인 전망을 내기 위해서는 훨씬 작은 경관규모의 국지기후 변화를 분석해야 할 것이다. 또한 앞으로 단기내동성에 관한 집중적인 실험을 통해 월동기간의 동해위험뿐 아니라 발아-개화기의 상해위험도를 정량화 할 수 있을 것으로 기대된다. 이런 과정을 통해 이 방법의 신뢰성을 더욱 높인다면 황도 이외의 주요 과종 및 품종에 대해서도 적용하여 정교하면서도 실용성 있는 내동성 지도의 제작이 가능할 것이며 지방자치단체에서 과수재배단지를 확장하거나 개별농가에서 새로운 과원의 개원계획을 세울 때 상당한 도움을 받을 것으로 생각된다.
- 시나리오 기후조건에서는 가까운 미래(2011-2040년)와 먼 미래(2041-2100년)에 모두 경계지대가 줄어드는 반면 안전지대와 위험지대가 다같이 증가하였다. 이 방법은 경기도 이천, 경북 청도 등 복숭아 주산지 내의 위험지대를 경관규모에서 탐색하는 데도 이용될 수 있음이 확인되었으므로 앞으로 농업분야 기후변화 영향평가 및 취약성 분석에 기여할 것으로 기대된다.
- 또한 앞으로 단기내동성에 관한 집중적인 실험을 통해 월동기간의 동해위험뿐 아니라 발아-개화기의 상해위험도를 정량화 할 수 있을 것으로 기대된다. 이런 과정을 통해 이 방법의 신뢰성을 더욱 높인다면 황도 이외의 주요 과종 및 품종에 대해서도 적용하여 정교하면서도 실용성 있는 내동성 지도의 제작이 가능할 것이며 지방자치단체에서 과수재배단지를 확장하거나 개별농가에서 새로운 과원의 개원계획을 세울 때 상당한 도움을 받을 것으로 생각된다.
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