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문제 정의
- 이 연구에서는 제주도 지역을 대상으로 대표적인기후인자인 기온, 강우량, 증발산량의 분포를 작성하여 지온, 수분 상태 등의 기후요인을 유도하고 이것과토양통 분포를 공간적으로 결합하여 해석하고 적합한구분방법을 제시하고 제주도 화산회 토양의 형성에 대한 정량적인 해석을 시도하고자 하였다.
제안 방법
- 제주도 지역을 대상으로 기후요인과 토양 분포의 관계를 알아보기 위하여 기온, 강우량, 증발산량 등 기후요인을 이용하여 분석하였다. 온도를 기준으로 하여 중심지역의 Mesic상 지역과 주변부의 Thermic 상 지역으로 구분하고, 월별 수분수지 빈도를 기준으로 4 개로 구분하여, 온도, 수분수지로 전체를 온대 수분과 다지역(집단1), 난대수분과다지역(집단2), 난대 수분 균형 지역(집단3), 난대수분부족지역(집단 4), 난대 수분 매우 부족 지역(집단5)의 5개의 집단으로 구분할 수 있었다.
- 이용하여 분석하였다. 온도를 기준으로 하여 중심지역의 Mesic상 지역과 주변부의 Thermic 상 지역으로 구분하고, 월별 수분수지 빈도를 기준으로 4 개로 구분하여, 온도, 수분수지로 전체를 온대 수분과 다지역(집단1), 난대수분과다지역(집단2), 난대 수분 균형 지역(집단3), 난대수분부족지역(집단 4), 난대 수분 매우 부족 지역(집단5)의 5개의 집단으로 구분할 수 있었다. 집단1에서 집단5로 갈수록 토양분류측면에서는 andisols, inceptisols, alfisols, ultisols의 분포 비중이, 토색 측면에서는 흑색토양, 농암갈색 토양, 암갈색토양의 분포 비중이 높아지는 경향이었다.
- 지역별로 수분의 수지는 연평균으로 추정하였고, 또 연중 수분 수지의 변동을 알아보기 위해서 월별로 강우량에서 증발산량을 뺀 수분 수지지도를 작성하고 각 격자별로 중첩하여 수분의 과부족의 월수를 분석하고 해당 지역을 추출하였다.
- 이것은 평년 자료로 볼 때 연간 수분수지는 증발산량보다강우량이 많은 것으로 나타나나, 연중 항상 강우량이증발산량보다 많은 것은 아니라 계절적으로는 수분공급이 충분하지 못할 수도 있다. 이를 알아보기 위해월별로 온도, 강우량 및 증발산량을 추정하고 수분수지지도를 분석하였다. 그 결과 서부 및 북부지역의 일부는 봄 및 가을철에 강우량이 증발산량에 비해 대체로 적었지만 동부지역과 중앙산악지역은 항상 강우량이 증발산량보다 많았다.
- 주로 한라산 산악지형에 분포하는 Mesic상이고 연중 수분부족이 없는 지역(집단1, 온대수분과다)과 Thermic 상이고 연중 수분부족이 없는 지역(집단2, 난 대수분과다), 연중 1~2개월 정도 수분이 부족한 지역(집단3, 난대수분균형), 연중 3~5개월간 수분이 부족한 지역 (집단3, 난대수분 부족), 연중 6개월 이상 수분이 부족한 지역(집단5, 난대수분매우 부족)의 5개의 집단으로 구분하고, 각 토양통의 집단별 면적 비율을 분석하였다. 토양통의 집단별 면적은 집단1이 28%, 집단2가 39%, 집단3은 19%, 집단4는 9%, 집단5는 5%를 점유하고 있어 Thermic 온도상이면서 연중 수분부족이 없는 집단2(난대 수분과다)의 면적이 가장 넓었으며, Thermic 온도상이면서 연중 수분 부족이 가장 심한 집단5(난대수분매우부족)의 면적이 가장 적었다.
대상 데이터
- 대상지역은 한반도 남부에 위치한 제주도에서 화산활동의 직접적인 영향이 적은 것으로 판단되는 추자군도를 제외한 제주도 주 섬으로 한정하였다. 수치표고모델(Digital Elevation Model)은 국토지리정보원에서 발간한 1:5000 지형도를 이용하여 30mX30m의 격자크기로 제작하여 이용하였고, 강수량과 토양통 분포 등의 분석은 계산상의 편의를 위하여 270mX270m 의 격자 크기 모델을 이용하였다.
- 수치표고모델(Digital Elevation Model)은 국토지리정보원에서 발간한 1:5000 지형도를 이용하여 30mX30m의 격자크기로 제작하여 이용하였고, 강수량과 토양통 분포 등의 분석은 계산상의 편의를 위하여 270mX270m 의 격자 크기 모델을 이용하였다. 월별 온도 및 강수량분포도는 제주, 서귀포, 성산, 고산 등 4지점의 종관기상관측 평년 자료와 함께 제주지방기상청에서 운영하는 16지점의 자동기상관측장치의 자료를 이용하였다.
- 수치표고모델(Digital Elevation Model)은 국토지리정보원에서 발간한 1:5000 지형도를 이용하여 30mX30m의 격자크기로 제작하여 이용하였고, 강수량과 토양통 분포 등의 분석은 계산상의 편의를 위하여 270mX270m 의 격자 크기 모델을 이용하였다. 월별 온도 및 강수량분포도는 제주, 서귀포, 성산, 고산 등 4지점의 종관기상관측 평년 자료와 함께 제주지방기상청에서 운영하는 16지점의 자동기상관측장치의 자료를 이용하였다. 종관기상관측자료는 19기년부터 2000년까지의 평 년기상자료를, 16개 지점의 자동기상관측 자료는 1993년부터 2005년까지 최소 5개년 이상의 자료를 평균하여이용하였다.
- 월별 온도 및 강수량분포도는 제주, 서귀포, 성산, 고산 등 4지점의 종관기상관측 평년 자료와 함께 제주지방기상청에서 운영하는 16지점의 자동기상관측장치의 자료를 이용하였다. 종관기상관측자료는 19기년부터 2000년까지의 평 년기상자료를, 16개 지점의 자동기상관측 자료는 1993년부터 2005년까지 최소 5개년 이상의 자료를 평균하여이용하였다. 제주시와 서귀포의 기상관측관서에서는기온과 더불어 깊이 별 지온도 측정하고 있는데 평년관측값으로부터 월평균 기온과 50cm 깊이 지온과의관계는 다음과 같았으며, 연평균 기온 부근에서는 지온이 기온보다 약 28C 높았다.
이론/모형
- 기온 및 강우량에 대한 측정지점 이외의 지점에 대한 공간적 내삽은 각 지점에 대한 해발 고도차의 효과를 반영한 거리역산가중법(inverted distance weight) 을 이용하였다. 증발산량 분포도는 온도와 일사량 자료를 이용하는 Hargreaves방법으로 추정한 후 FAO Penman-Monteith 증발산량으로 환산하였다(Allen et al.
- 이용하였다. 증발산량 분포도는 온도와 일사량 자료를 이용하는 Hargreaves방법으로 추정한 후 FAO Penman-Monteith 증발산량으로 환산하였다(Allen et al., 1998). 제주지역에서 1991년부터 10년간의 일별기상자료로 환산하였을 때 Hargreaves 증발산량과 FAO Penman-Monteith 증발산량 간에는 다음의 관계가 있었다.
- 토양도는 농업과학기술원이 2000년에 제작한 세부정밀토양도를 이용하였고, 토양통의 속성자료는 2000년에 발간된 Taxonomic Classification of Korean Soils의자료를 이용하였으며, 공간자료의 분석 및 처리에는 ESRI사에서 개발한 ArcGIS(ver. 9.2)를 이용하였다.
성능/효과
- 온도와 토양 분포 제주도의 연평균 기온 분포를 조사한 결과해안지역의 16.4C에서 섬 중앙인 한라산지역의 3.4C까지 약 13C의 편차를 나타내고 있었다. 이를 토심 50cm 깊이의 온도로 환산했을 경우 18.
- 토양통별로 보면 Mesic상의 지역 내에는 흑악통과 노로통이전체의 50%를 점유하고 있고, 이어 평대, 적악, 토산, 논고, 군산통 순으로 많이 분포하고 있으나, 송당, 중문, 제주통의 일부도 포함되어 있었다. 각각을 전체토양통 면적에 대한 해당 지역 점유면적 비율로 보면적악, 노로, 논고, 흑악, 토산, 군산통 등이 각각 전체면적의 90% 이상이 분포되고 있었으며, 이러한 토양군은 한경통을 제외하고는 기존에 갈색 삼림토로 구분되는 토양군으로 토양의 온도상으로도 명확하게 분류되고 있었다. 그 외에도 한경통(81%), 송당통(40%), 평대통 (36%), 미악통(32%) 등도 Mesic상으로 분리된 지역에 많은 비율이 포함되어 있었다.
- 강우, 증발산과 수분수지 제주지역의 연강우량은 973mm부터 5, 446mm까지 4, 500mm의 심한 지역적 편차를 나타내고 있는 것으로 분석되었으며, 강우가 적은 지역은 서부 및 서북부였고 가장 강우가 많은 지역은 한라산 정상이 있는 중심부 지역이었다. 반면연증발산량은 931mm부터 1, 078mm까지 최대값과 최소값이 약 150mm 정도의 차이를 나타내고 있으며, 한라산 정상 부근과 동부지역에서 1,000mm 이하로 비교적 적게 나타났고 서북부와 서남부지역에세, 050mm 이상으로 높게 추정되었다.
- 반면연증발산량은 931mm부터 1, 078mm까지 최대값과 최소값이 약 150mm 정도의 차이를 나타내고 있으며, 한라산 정상 부근과 동부지역에서 1,000mm 이하로 비교적 적게 나타났고 서북부와 서남부지역에세, 050mm 이상으로 높게 추정되었다. 강우량에서 증발산량을뺀 수분수지를 보면 극히 일부 지역을 제외하면 제주도의 거의 전 지역에서 강우량이 많아 연간 수분수지는 대체로 양의 값을 나타내는 것으로 분석되었다.
- 반면연증발산량은 931mm부터 1, 078mm까지 최대값과 최소값이 약 150mm 정도의 차이를 나타내고 있으며, 한라산 정상 부근과 동부지역에서 1,000mm 이하로 비교적 적게 나타났고 서북부와 서남부지역에세, 050mm 이상으로 높게 추정되었다. 강우량에서 증발산량을뺀 수분수지를 보면 극히 일부 지역을 제외하면 제주도의 거의 전 지역에서 강우량이 많아 연간 수분수지는 대체로 양의 값을 나타내는 것으로 분석되었다.
- 이를 알아보기 위해월별로 온도, 강우량 및 증발산량을 추정하고 수분수지지도를 분석하였다. 그 결과 서부 및 북부지역의 일부는 봄 및 가을철에 강우량이 증발산량에 비해 대체로 적었지만 동부지역과 중앙산악지역은 항상 강우량이 증발산량보다 많았다. 월별 수분 수지지도를 중첩하여 빈도수를 분석해보면 일부 지역에는 연중 6개월이나 수분이 부족한 것으로 나타나 평시에도 항상가뭄이 출현될 가능성이 있었다.
- 온도, 수분조건과 토양 분포 제주지역을 기존의 토양 상 분류 방법에 의해 기후요인에 따라 구분할 때 온도 상은 Mesic상과 Thermic상 지역으로 구분될 수 있었고, 수분상은 Udic상에 포함시킬 수 있으나, 월별수분부족빈도를 감안하여 보다 세분할 수 있었다. 주로 한라산 산악지형에 분포하는 Mesic상이고 연중 수분부족이 없는 지역(집단1, 온대수분과다)과 Thermic 상이고 연중 수분부족이 없는 지역(집단2, 난 대수분과다), 연중 1~2개월 정도 수분이 부족한 지역(집단3, 난대수분균형), 연중 3~5개월간 수분이 부족한 지역 (집단3, 난대수분 부족), 연중 6개월 이상 수분이 부족한 지역(집단5, 난대수분매우 부족)의 5개의 집단으로 구분하고, 각 토양통의 집단별 면적 비율을 분석하였다.
- 집단2에 포함된 토양통 중 면적이 넓은 토양통은구좌, 평대, 행원, 김녕, 민악, 중문, 제주, 오라, 아라, 신엄 순이었고, 오라통을 제외하고는 모두 andisols이었으며, 평대, 행원, 김녕, 민악, 신엄 등의 흑색토 양군의 전체 토양통 면적 중 이 집단에 속하는 비율은 60%이상으로 높은 반면 농암갈색 토양군은 그 비율이 60%이하로 낮아, 이러한 기후조건과 흑색토양의 형성과 관련이 깊은 것으로 판단되었다. 집단3에는 집단의 면적 중 중문, 아라, 오라, 동귀, 구좌, 중엄, 용흥, 정방, 제주, 사라통순으로 있었고, andisols과 inceptisols 이 혼재되어 있었으며, 토색은 주로 농암 갈색토 양군이 많았다.
- 토양통의 집단별 분포를 분류기준으로 보면 집단1 에서 집단5로 갈수록 andisols, inceptisols, alfisols, ultisols 등의 순으로 주로 분포하는 토양통의 비중이많아져 수분과다 지역에는 andisols이 난대수분부족지역에는 alfisols이나 ultisols의 분포빈도가 높았다. 이러한 결과는 강우가 과다한 곳보다는 적당한 곳에서 토양의 풍화 속도가 빨랐다는 보고와 유사한 경향이었으나(Dahlgren et al.
- 1997), alfisols이나 ultisols이 토양발달이 오래되어 형성되는 토양이라는 점을 고려할 때자세한 연구가 요구되었다. 토색별로 보면 집단2에는대부분의 흑색화산 회토양과 일부 농암갈색화산회토양이 포함되었고, 집단 3에는 암갈색토양, 농암갈색토양이 혼재되어 있었고, 집단4에는 대부분의 암갈색토양에 일부 농암갈색 토양이 섞여 있었으며, 집단5에는 거의 모두 암갈색 토양이었다. 이러한 결과는 제주도의북부, 서부, 남부지역의 해안으로부터 중앙부로 갈수록 해발 고도가 높아지면서 유기물 함량이 증가하고, 일반적으로 암갈색 토양, 농암갈색 토양, 흑색토양 순으로 분포하고 있다는 사실과 유사한 경향이었다(Song et al.
후속연구
- , 1991).앞으로 제주도 토양의 특성변화를 기후, 식생, 모재 등 여러 가지 요인들을 이용하여 보다 정량적으로 파악하여 해석하려는 시도와 더불어 토양생성에 관한 과학적인 해석을 위한 연구가 수행될 필요가 있다.
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