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논문 상세정보

기후 변화의 생태계 영향에 대한 ABMS 연구 -빙하감소와 북극곰의 모의실험을 바탕으로-

Analysis of the Ecological Impact of Climate Change using ABMS: A Case Study of Polar Bears and Glacier

초록
용어

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최근 기후 변화에 따른 생태계의 변화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 연구는 생태계 연구에 새로운 연구방법으로서 행위자 기반 모델(ABMS)을 소개하고, 사례연구를 통해 이 분야에 대한 활용 가능성을 제안하고자 한다. ABMS의 활용 가능성을 제안 평가하기 위하여, 기후 변화로 인한 빙하의 감소와 그에 따른 북극곰의 멸종 위기에 대해서 에이전트기반의 모형을 수립하고 모의실험을 실행하였다. 연구 결과는 중요 변수 간 상호작용에 신뢰할 만한 일관성을 발견할 수 있었다. 이러한 연구 결과는 제안한 빙하-북극곰 모델이 환경 변화에 따른 북극곰 멸종 시기 예측에 기여할 것을 기대할 수 있게 한다. 이에 따라, ABMS는 생태계의 다양한 변화 과정의 분석 일반에 적용이 가능할 것을 기대할 수 있다.

Abstract

It has actively advanced to study the impact of climate change on ecosystem. This study addresses ABMS (Agent Based Modeling and Simulation) as a methodology of ecosystem research. ABMS would suggest the possibility of practical use in this sector. This study would investigate how the melting speed of glacier in the arctic influences the extinction period of polar bears. The Polar Bears and Glacier Model in this study is expected to contribute to accurate prediction of the polar bear's extinction period. The suggested ABMS could also be applied to the study of various factors of ecosystem in general.

본문요약 

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문제 정의
  • 본 연구는 기후 변화가 생태계 분야에 미치는 영향에 대한 새로운 분석 방법으로서 ABMS의 활용 가능성을 제안하고자 빙하와 북극곰 모형을 제작하였다.

    본 연구는 기후 변화가 생태계 분야에 미치는 영향에 대한 새로운 분석 방법으로서 ABMS의 활용 가능성을 제안하고자 빙하와 북극곰 모형을 제작하였다. 극지방은 기후 변화의 영향을 크게 받는 지역이며, 북극곰의 멸종은 기후 변화에 의한 생태계 영향을 잘 나타내는 지표로서 널리 인식되고 있기에 이를 연구 대상으로 선정하였다.

  • 본 연구는 기후 변화에 의한 생태계의 반응에 대한 ABMS의 활용 가능성을 제안하고자 빙하의 융해에 따른 북극곰의 멸종위기에 대한 주제로 모형을 수립하여 모의실험을 실행·분석하였다.

    본 연구는 기후 변화에 의한 생태계의 반응에 대한 ABMS의 활용 가능성을 제안하고자 빙하의 융해에 따른 북극곰의 멸종위기에 대한 주제로 모형을 수립하여 모의실험을 실행·분석하였다.

  • 연구의 목적이 빙하의 융해가 북극곰에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이므로 먹이 부족으로 사망하지 않도록 바다표범의 초기값을 지정하되, 시간이 지남에 따라 출산으로 인해 바다표범의 수가 급증하지 않도록 하였다.

    초기 북극곰의 수와 바다표범의 수는 빙하가 융해되지 않는 상황에서 두 개체수가 가장 균형적으로 오랫동안 지속되는 값(바다표범이 북극곰 대비 150%)을 지정하였다. 연구의 목적이 빙하의 융해가 북극곰에 미치는 영향을 알아보기 위한 것이므로 먹이 부족으로 사망하지 않도록 바다표범의 초기값을 지정하되, 시간이 지남에 따라 출산으로 인해 바다표범의 수가 급증하지 않도록 하였다. 초기 설정을 위해 빙하 융해 속도를 0으로 지정한 후 에이전트의 수를 달리하면서 모의하여 바다표범의 수가 급증하거나 부족하지 않으며 북극곰과 조화롭게 오래 지속되는 값(북극곰 대비 150%)을 도출하였다.

  • 이는 지구 기온 상승으로 빙하가 융해되는 속도가 북극곰의 멸종시기에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다.

    이에 본 연구에선 빙하의 융해 속도를 달리한 모의실험을 수행하여 북극곰 개체수의 변화를 관찰하여 분석하였다. 이는 지구 기온 상승으로 빙하가 융해되는 속도가 북극곰의 멸종시기에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다. 빙하의 융해에관한 기존 연구와 북극곰의 생활 방식에 대한 자료 수집이 선행되었으며, 객관적·통계적 자료를 바탕으로 모델을 구성하였다.

  • 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 보완하고자 행위자 기반 모델(ABMS: Agen tBased Modeling and Simulation)을 도입하였다.

    식물은 생장에 미치는환경 및 조건에 대해 계량적인 요소가 많은 것과 달리, 동물은 환경과의 상호작용을 계량화하기 어려운 요소가 많아 다양한 매커니즘의 변화를 모의실험을 통해 연구할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 한계점을 보완하고자 행위자 기반 모델(ABMS: Agen tBased Modeling and Simulation)을 도입하였다.

  • 이에 본 연구에선 빙하의 융해 속도를 달리한 모의실험을 수행하여 북극곰 개체수의 변화를 관찰하여 분석하였다.

    변화된 환경 속에서 생태계의 미래를 예측하는 방법으로서, 위에서 언급한 수리 모형이 갖는 한계를 보완할 수 있으며, 생태계 분야의 다양한 요소에 적용이 가능하다. 이에 본 연구에선 빙하의 융해 속도를 달리한 모의실험을 수행하여 북극곰 개체수의 변화를 관찰하여 분석하였다. 이는 지구 기온 상승으로 빙하가 융해되는 속도가 북극곰의 멸종시기에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위한 것이다.

  • 지구온난화의 영향을 연구하기 위해 식물종별 온도 범위를 파악하여 지구온난화와 식물들의 분포역 변화를 예측할 수 있는 정보를 구축하였다.

    공우석 외(2009)는 기후 변화 취약 식물종의 분포와 기온의 관계를 제시한 바 있다. 지구온난화의 영향을 연구하기 위해 식물종별 온도 범위를 파악하여 지구온난화와 식물들의 분포역 변화를 예측할 수 있는 정보를 구축하였다. 김지석 외(2010)는 도시의 기온 변화에 따른 야생조류 종의 개체 수와 서식지 변화를 파악하였다.

가설 설정
  • 모델의 환경은 북극곰의 서식지인 북극(빙하)을 가정하는 가상공간으로 설정하였다.

    ABMS(Agent Based Modeling and Simulation)는 에이전트와 에이전트의 활동 공간인 환경으로 구성된다. 모델의 환경은 북극곰의 서식지인 북극(빙하)을 가정하는 가상공간으로 설정하였다. 전 지구적인 온도상승에 따라 빙하가 감소하는 환경을 구축하였으며, 이는 IPCC의 2007년 보고서(IPCC Workshop on SeaLevel Rise and Ice Sheet Instabilities: 95-96, 101)를 근거로 하였다.

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질의응답 

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
전 지구적인 급격한 기후 변화
전 지구적인 급격한 기후 변화는 동·식물에 어떤 영향을 주고 있는가?
환경 변화에 대한 동·식물의 적응기간이 과거에 비해 크게 감소하여, 환경에 적응하지 못한 종은 멸종되거나 생태계 교란이 일어나는 등 생물다양성 측면에서의 심각성이 대두되고 있다. 최근기후 변화에 관한 정부 간 패널(Intergovernmental Panel on Climate, Change, IPCC)의 제4차 보고서는 현재의 추세대로 지구 기온 상승이 계속될 경우, 2100년에는 현재 생물종의 30%가 사라질 것이라는 충격적인 결과를 제시하였다. 이러한 연구 결과는 기후 변화가 생태계에 직·간접적으로 미치는 심각성을 말해준다. 특히, 동·식물의 멸종과 생태계의 교란에 관한 문제는 기후 변화로 인한 환경 적응 기간과 직접적으로 연관되어 있다.

근래의 전 지구적인 급격한 기후 변화는 환경의 변화 속도를 과거에 비해 급격히 증가시켰다(IPCC,2001). 이에 따라 환경 변화에 대한 동·식물의 적응기간이 과거에 비해 크게 감소하여, 환경에 적응하지 못한 종은 멸종되거나 생태계 교란이 일어나는 등 생물다양성 측면에서의 심각성이 대두되고 있다. 최근기후 변화에 관한 정부 간 패널(Intergovernmental Panel on Climate, Change, IPCC)의 제4차 보고서는 현재의 추세대로 지구 기온 상승이 계속될 경우, 2100년에는 현재 생물종의 30%가 사라질 것이라는 충격적인 결과를 제시하였다. 이러한 연구 결과는 기후 변화가 생태계에 직·간접적으로 미치는 심각성을 말해준다. 특히, 동·식물의 멸종과 생태계의 교란에 관한 문제는 기후 변화로 인한 환경 적응 기간과 직접적으로 연관되어 있다. 따라서 기후 변화가 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 환경 변화의 속도가 생태계변화에 어떠한 영향을 미치는 것에 대한 연구가 필요하다.

ABMS
ABMS는 어떤 방법인가?
변화된 환경 속에서 생태계의 미래를 예측하는 방법

ABMS는 행위자들의 행동을 바탕으로 전체 시스템을 평가한다. 변화된 환경 속에서 생태계의 미래를 예측하는 방법으로서, 위에서 언급한 수리 모형이 갖는 한계를 보완할 수 있으며, 생태계 분야의 다양한 요소에 적용이 가능하다. 이에 본 연구에선 빙하의 융해 속도를 달리한 모의실험을 수행하여 북극곰 개체수의 변화를 관찰하여 분석하였다.

기후 변화가 생태계에 미치는 영향을 분석
기후 변화가 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위해서 어떤 연구가 필요한가?
환경 변화의 속도가 생태계변화에 어떠한 영향을 미치는 것에 대한 연구

특히, 동·식물의 멸종과 생태계의 교란에 관한 문제는 기후 변화로 인한 환경 적응 기간과 직접적으로 연관되어 있다. 따라서 기후 변화가 생태계에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 환경 변화의 속도가 생태계변화에 어떠한 영향을 미치는 것에 대한 연구가 필요하다.

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저자의 다른 논문

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