[논문]삼림파괴로 인한 미기후 환경변화에 관한 관측적 연구

임정섭; 이부용; 김해동; 김학윤; 황수진

doi:10.5467/jkess.2009.30.2.185

[국내논문] 삼림파괴로 인한 미기후 환경변화에 관한 관측적 연구
An Observational Study on the Change of Micro-meteorological Environment due to Deforestation 원문보기

한국지구과학회지 = Journal of the Korean Earth Science Society, v.30 no.2, 2009년, pp.185 - 195

임정섭 (계명대학교 환경방재시스템학과) , 이부용 (대구가톨릭대학교 환경과학과) , 김해동 (계명대학교 환경방재시스템학과) , 김학윤 (계명대학교 환경방재시스템학과) , 황수진 (부산대학교 지구과학교육과)

초록
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이 연구의 목적은 삼림파괴로 유발되는 몇 가지 기상학적 요소의 변화를 관측을 통해서 조사하였다. 이 연구를 위해서 기상관측 장치를 숲이 파괴된 곳과 숲이 보존되어 있는 곳에 설치하여 1년간(2006. 12.-2007. 12) 연속 관측하였다. 이 후로 숲이 파괴된 지점을 point 1 그리고 숲이 보존되어 있는 지점을 point 2라고 지칭하기로 한다. 이 연구에서는 여름철에 강우가 있은 다음 날부터 1주일 동안 관측된 두 지역의 자료를 비교 분석하였다. 관측 자료의 분석을 통하여 야간에는 두 지역의 온도분포가 비슷하였지만, 낮에는 지점 1에서 관측된 기온이 지점 2보다 약 $1.5^{\circ}C$ 높게 나타났다는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 야간에는 두 지점간의 차이가 작았다. 상대습도도 숲의 보존지역(지점2)에서 높게 나타났는데, 그 차이는 한낮에 10%정도에 이르렀다. 지표와 지중 15cm 깊이의 온도도 두 지역 사이에 큰 차이를 보였다. 그 차는 낮에 크고 야간에는 작았는데, 대체로 지점 1에서의 값이 $3-10^{\circ}C$ 더 높게 나타났다. 토양수분은 지점에서 7.1%, 지점 2에서 19.5%로 나타나서 지점 2에서의 토양 수분이 지점 1보다 훨씬 높았다. 두 지점에서 풍향은 주로 북서-북동풍으로 거의 차이가 없었지만, 풍속은 지점 2(0.3m/s)에서 지점 1(0.5m/s)보다 작게 관측되었다. 이러한 관측 자료를 바탕으로 두 지점 사이에 존재하는 열수지적 차이에 대해서도 분석하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the change of several meteorological variables due to deforestation. We established two sets of automatic weather observation system: one on a hill where forest was destructed by lumbering (Point 1) and the other in a neighboring district (Point 2) of fairly preserved forest. The observations were continued for one year (2006. 12-2007. 12). In this study, we analysed the data observed for one week from the nea day after summertime rainfall. The results showed that the air temperatures of Point 1 were about $1.5^{\circ}C$ higher than those of Point 2 during the daytime. But there were small gaps between the two poults during the nighttime. The relative humidities also differed greatly between the two during the daytime. It was as high as about 10% at Point 2. The surface and underground (15 cm in depth) soil temperatures were also fealty different between the two points during the daytime. They were $3-10^{\circ}C$ higher at Point 2 than those of Point 1. And the gaps reduced drastically during the nighttime. The averaged soil moistures were 7.1% at Point 1 and 19.5% at Point 2 during the observation period, respectively. The differences of wind direction were small, but the wind speeds differed between the two points. The observed wind speeds during the observation period were roughly estimated to be about 0.5m/s at Point 1 and 0.3m/s at Point 2. The heat budget analysis was also performed based on the observation data.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 배경에서, 이 연구는 국지적 규모에서의 기후변화에 대한 적응 방안의 하나로서, 열적 환경 보전에 삼림보전이 기여하는 바를 평가해 보고자 한다. 국지적 규모에서의 장기적 열적 환경변화는 지구온난화뿐만 아니라, 인간 활동에 수반된 토지피복의 변화에 큰 영향을 받는다.
이러한 배경에서 이 연구에서도 산지의 삼림 보전상태에 따른 기온과 지중 환경의 차이를 현장 관측을 통하여 평가해 보고자 하였다. 이 연구를 수행하기 위해서, 대구 계명대학교 구내에 접해 있는 산지에서 소나무 재선충 방재를 위해 벌목이 이루어진 곳과 그에 이웃하면서 삼림이 잘 보존되어 있는 지역에 각각 자동 관측 장치를 설치하여 기상요소와 토양온도 및 토양수분을 관측하여 그 결과를 비교분석하였다.
본 연구에서는 Tamiya의 방법을 이용하여 지표면 변화에 따른 열적 환경변화 특성을 이해하기 위해나 대지와 숲에서 관측된 기상자료를 이용하여 열 수지해석을 수행하였다. 그 결과를 Fig.

가설 설정

하지 않는 하루 중의 일정값을 가정하였다. 이를 Table 2에 정리하여 제시하였다.

제안 방법

통하여 평가해 보고자 하였다. 이 연구를 수행하기 위해서, 대구 계명대학교 구내에 접해 있는 산지에서 소나무 재선충 방재를 위해 벌목이 이루어진 곳과 그에 이웃하면서 삼림이 잘 보존되어 있는 지역에 각각 자동 관측 장치를 설치하여 기상요소와 토양온도 및 토양수분을 관측하여 그 결과를 비교분석하였다. 그리고 이때 얻어진 기후환경의 차이를 분석하는 방법으로 열수지 분석을 수행하였다.
이 연구를 수행하기 위해서, 대구 계명대학교 구내에 접해 있는 산지에서 소나무 재선충 방재를 위해 벌목이 이루어진 곳과 그에 이웃하면서 삼림이 잘 보존되어 있는 지역에 각각 자동 관측 장치를 설치하여 기상요소와 토양온도 및 토양수분을 관측하여 그 결과를 비교분석하였다. 그리고 이때 얻어진 기후환경의 차이를 분석하는 방법으로 열수지 분석을 수행하였다.
AWS가 설치된 장소는 2005년 소나무 재선충 피해로 기존의 소나무가 강제로 벌채된 장소(이하, 나대지라 지칭함)와 그에 인접하고 비슷한 고도와 방향성을 가지면서 나무가 벌채되지 않은 곳(이하, 숲속이라 지칭함)을 각각 선정하였다. 두 지역의 열적특성을 조사하기 위하여 나대지와 숲속의 기상요소와 지표온도, 지중온도 및 토양수분을 1시간 단위로 측정하였다. 기온, 상대습도, 풍향풍속, 일사량, 토양수분, 지중온도, 강우량은 자료집록장치 (CR- 10, 미국 Campbell)에 연결하여 10분 및 1시간 평균값이 자동적으로 관측되어 저장되게 하였다.
두 지역의 열적특성을 조사하기 위하여 나대지와 숲속의 기상요소와 지표온도, 지중온도 및 토양수분을 1시간 단위로 측정하였다. 기온, 상대습도, 풍향풍속, 일사량, 토양수분, 지중온도, 강우량은 자료집록장치 (CR- 10, 미국 Campbell)에 연결하여 10분 및 1시간 평균값이 자동적으로 관측되어 저장되게 하였다. 지표면 온도는 디지털온도계 (FLUKE54)를 사용하여 관측하였다.
기온, 상대습도, 풍향풍속, 일사량, 토양수분, 지중온도, 강우량은 자료집록장치 (CR- 10, 미국 Campbell)에 연결하여 10분 및 1시간 평균값이 자동적으로 관측되어 저장되게 하였다. 지표면 온도는 디지털온도계 (FLUKE54)를 사용하여 관측하였다.
이를 Table 2에 정리하여 제시하였다. 그리고 지중전달열 (G)은 열수지방정식의 잔차항으로 구하였다.
산지의 삼림보전의 정도에 따른 열환경 변화를 알아보기 위하여 계명대학교 내에 위치한 삼림 파괴지역과 보전지역에 자동기상관측장치를 설치하여 관측을 수행하고 자료를 분석하여 보았다. 그 결과 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.

대상 데이터

수행해 오고 있다. AWS가 설치된 장소는 2005년 소나무 재선충 피해로 기존의 소나무가 강제로 벌채된 장소(이하, 나대지라 지칭함)와 그에 인접하고 비슷한 고도와 방향성을 가지면서 나무가 벌채되지 않은 곳(이하, 숲속이라 지칭함)을 각각 선정하였다. 두 지역의 열적특성을 조사하기 위하여 나대지와 숲속의 기상요소와 지표온도, 지중온도 및 토양수분을 1시간 단위로 측정하였다.
본 연구에서는 전형적으로 맑은 고온의 여름 날씨를 보인 2007년 8월 23일 1缪]에서 8월 26일 17시까지 관측된 자료(기시간 연속 관측)를 분석하였다. 관측이 이루어진 두 지점간의 고도차는 10m 내외로 매우 작고, 수평거리도 50미터 이내로 인접해 있으며 산자락은 남북으로 나란하게 위치하고 있다.
그리고 NJN은하루 중에서 강수가 지속된 시간, n, Ml, "2, "3는 각각 10분위로 나타낸 전운량, 하층, 중층 및 상층운량이다. 이 연구에서는 대구지방기상대에서 관측된 3시간 간격의 자료를 이용하였다. 또, 중층운과 상층운자료의 부족을 해결하기 위하여, Ishi and Kondo (1987)에 의해 제안된 다음의 근사관계를 적용하였다.

이론/모형

두 지점에서 관측된 기상자료를 이용하여 지면 조건에 따른 두 지점의 열 환경 형성의 차이를 평가하기 위하여 Tamiya(1981>의 방법을 따라서 다음과 같이 열수지 각 항을 계산하였다. 지표면의 열수지 관계는 Fig.
이 연구에서는 대구지방기상대에서 관측된 3시간 간격의 자료를 이용하였다. 또, 중층운과 상층운자료의 부족을 해결하기 위하여, Ishi and Kondo (1987)에 의해 제안된 다음의 근사관계를 적용하였다.
51x106j/kg), &는 지표면의 습윤도(증발 효율), Z는 지표면온도(K), Z는 기온(K), 如는 대기 중의 비습, 务成么)는 C에 대한 포화비습이다. 비습의계산은 김해동과 양성기(1995)를 포함한 여러 연구에서 널리 사용하고 있는 Tetan의 공식으로 계산된 포화수증기압을 이용하였다.

성능/효과

6m/s 내외로 약했다. 관측일 동안의 기상조건은 쾌청하였고, 낮 동안의 에너지 저장효과를 충분히 평가할 수 있는 조건을 만족하였다. 참고로 자료 분석 기간 동안 지상일기도를 Fig.
기온, 지표면 온도 및 지중온도: 두 관측지점은 인접해 있음에도 불구하고, 기온에 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있다. 자료 분석 기간 중 최고기온은 나대지에서 35.
수 있다. 자료 분석 기간 중 최고기온은 나대지에서 35.3°C, 숲에서는 32.9°C이고 최저 기온은 나대지에서 24.0°C, 숲에서 23.9°C로 나타났다. 즉, 야간에는 두 지점 간의 차이가 작지만 낮에는 나대지 쪽의 기온이 숲보다 최대 약 2.
관측이 이루어진 숲은 소나무 군락지로서 낮에 태양 복사에너지가 어느 정도 지표에까지 도달할 수 있는 조건에 있어 울창한 삼림지대에 비하여 숲의 역할이 작을 것으로 평가됨에도 불구하고, 재선충 방재를 위해 숲이 벌채된 나대지에 비하여 기온과 지표 온도, 지중온도에서 큰 차이를 보였다.
한편, 토양수분의 경우는 1 m3 기준으로 숲속이 나대지보다 12% 정도나 높은 것으로 관측되었다(Fig. 7) 숲속은 나대지에 비하여 일최고기온이 낮게 나타나고 일교차가 작을 뿐만 아니라, 지표면과 지중온도변화가 작고 토양수분이 잘 보존되는 것을 확인할 수 있었다.
풍향 및 풍속: 관측을 실시한 두 지점은 모두 동쪽 경사면에 위치해 있으며, 해발고도가 유사하고 수평 이격거리도 50 m 이내로 근접되어 있어서 풍향은 거의 같은 것으로 관측되었다(주풍향은 북서-북동풍) (Fig. 9). 반면에 풍속은 나대지의 경우 최고 풍속은 3m/s에 이르렀고, 자료 분석기간 내내 숲속에 비하여 훨씬 강한 값을 보였다(Fig.
반면에 지표면이 상공으로 방출하는 장파복사의 양은지표면 온도의 절대온도의 4제곱에 비례하기 때문에두 지역 사이에 큰 차이가 없다. 그 결과 순복사량의절대 값이 나대지가 숲속보다 큰 것으로 평가되었다. 그리고 순복사량은 나대지 상에서는 주로 지중 저장 열과 토양에서 대기로의 수증기 증발에 수반된 잠열로 전환되었다.
그리고 순복사량은 나대지 상에서는 주로 지중 저장 열과 토양에서 대기로의 수증기 증발에 수반된 잠열로 전환되었다. 반면에 숲속에서는 현열과 잠열의 추정에 사용되는 풍속과 지표면과 대기간의 온도와 포화수증기압의 차이가 작아서 순복사량이 현열과 잠열로 전환되는 양이 작은 것으로 평가되었다. 그래서 숲속에서는 순복사량이 대부분 지중 저장열의 형태로 전환됨을 알 수 있었다.
첫째, 삼림이 파괴된 나대지가 숲이 보전된 숲속에 비하여 낮의 일최고기온이 약 2.4°C 높게 나타나는 것을 알 수 있었다. 이것은 Takahashi et al.
둘째, 지표면의 최고온도는 나대지에서 51.6°C, 숲속에서 39.3°C로 나타났고, 최저온도는 나대지에서 23.6°C, 숲속에서는 25.1°C의 분포를 보였다. 나대지와 숲속간의 지표면온도 차이는 Takahashi et al.
셋째, 열수지 평가에 있어서는, 태양일사량과 대기 장파 복사량이 숲속보다 나대지에서 훨씬 컸다. 그래서 지표면과 대기간의 열교환량도 숲속보다 나대지에서 훨씬 크게 나타났다.
그래서 지표면과 대기간의 열교환량도 숲속보다 나대지에서 훨씬 크게 나타났다. 즉 숲속은 나대지에 비하여 기온과 토양온도의 일교차가 작고 토양수분도 높게 유지되었다. 이러한 숲속의 조건은 토양 생태계의 유지에 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.
이 연구를 통하여 산지의 삼림보전은 토양환경의 보전뿐만 아니라, 지구온난화 시기에 기온상승을 억제하는 데에도 중요한 역할을 한다는 사실을 확인할 수 있었다. 이런 점에서 최근 우리나라에서 활발하게 진척되고 있는 과수단지의 북쪽 산지로의 이동이 국지적 기온상승을 유발하고 토양환경 보전에 악영향을 미칠 가능성이 시사되었고, 이 연구는 이러한 문제를 과학적으로 평가하는 데에 활용될 수 있다는 점에서 가치를 평가할 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

있었다. 이런 점에서 최근 우리나라에서 활발하게 진척되고 있는 과수단지의 북쪽 산지로의 이동이 국지적 기온상승을 유발하고 토양환경 보전에 악영향을 미칠 가능성이 시사되었고, 이 연구는 이러한 문제를 과학적으로 평가하는 데에 활용될 수 있다는 점에서 가치를 평가할 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (12)

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Takahashi, H., Yoshida, M., Sohn., O., and Mann., C., 1989, 中國大興安嶺の森林大火災と林內氣候變化. WCIP and WCAP Newsletter, 6, 80-82

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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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].

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