변화된 미래 기후조건에서 한반도의 식량수급전망에 긍정적 변수로 떠오르고 있는 가을보리의 안전재배지대 재설정 및 잠재 생산량 추정을 위해 한반도 지역 RCP8.5 기반 미래 기온전망을 현재 평년의 상세 전자 기후도와 결합하여 2011-2100 기간 중 보리 품종군별 재배안전지대의 지리적 변화를 10년 단위로 예측하였다. 먼저 1971-2000 기간 중 1월 최저기온과 평균기온 분포도를 30m 격자 해상도로 남북한 전역에 걸쳐 준비하고, 이 기준 기온분포도 위에 기상청의 RCP8.5 기반 한반도 12.5km 시나리오 기후자료에서 산출한 기준평년 기점의 10년 단위 기온상승폭을 중첩시켰다. 2100년까지 매 10년 단위 1월의 최저기온과 평균기온의 예상분포도상에 농촌진흥청에서 제시한 보리 추파재배 시 품종군별 안전월동기준에 따라 재배안전지대를 표현한 결과, 2020년대에는 강원도와 북한 남부 대부분 지역에서 겉보리 재배가 가능해지며 남한 전역에서는 쌀보리 재배가 가능해질 것이고, 2040년대에는 북한 평야지대 거의 모든 벼논에서 쌀보리 이모작이 가능해질 것으로 예상되었다. 현재 파악되고 있는 북한의 경지면적은 160만 ha 인데, 2040년대 이후 북한지방의 논에는 벼 수확 후 쌀보리를, 밭에는 옥수수, 감자 후작으로 겉보리를 재배한다면 연간 최대 400만 톤의 식량을 추가로 확보할 수 있을 것이다.
변화된 미래 기후조건에서 한반도의 식량수급전망에 긍정적 변수로 떠오르고 있는 가을보리의 안전재배지대 재설정 및 잠재 생산량 추정을 위해 한반도 지역 RCP8.5 기반 미래 기온전망을 현재 평년의 상세 전자 기후도와 결합하여 2011-2100 기간 중 보리 품종군별 재배안전지대의 지리적 변화를 10년 단위로 예측하였다. 먼저 1971-2000 기간 중 1월 최저기온과 평균기온 분포도를 30m 격자 해상도로 남북한 전역에 걸쳐 준비하고, 이 기준 기온분포도 위에 기상청의 RCP8.5 기반 한반도 12.5km 시나리오 기후자료에서 산출한 기준평년 기점의 10년 단위 기온상승폭을 중첩시켰다. 2100년까지 매 10년 단위 1월의 최저기온과 평균기온의 예상분포도상에 농촌진흥청에서 제시한 보리 추파재배 시 품종군별 안전월동기준에 따라 재배안전지대를 표현한 결과, 2020년대에는 강원도와 북한 남부 대부분 지역에서 겉보리 재배가 가능해지며 남한 전역에서는 쌀보리 재배가 가능해질 것이고, 2040년대에는 북한 평야지대 거의 모든 벼논에서 쌀보리 이모작이 가능해질 것으로 예상되었다. 현재 파악되고 있는 북한의 경지면적은 160만 ha 인데, 2040년대 이후 북한지방의 논에는 벼 수확 후 쌀보리를, 밭에는 옥수수, 감자 후작으로 겉보리를 재배한다면 연간 최대 400만 톤의 식량을 추가로 확보할 수 있을 것이다.
The RCP 8.5 scenario based temperature outlook (12.5 km resolution) was combined with high-definition gridded temperature maps (30 m grid spacing) across the Korean Peninsula in order to reclassify the cold hardiness zone for winter barley, a promising grain crop in the future under warmer winter co...
The RCP 8.5 scenario based temperature outlook (12.5 km resolution) was combined with high-definition gridded temperature maps (30 m grid spacing) across the Korean Peninsula in order to reclassify the cold hardiness zone for winter barley, a promising grain crop in the future under warmer winter conditions. Reference maps for the January minimum and mean temperature were prepared by applying the watershed-specific geospatial climate prediction schemes to the synoptic observations from 1981 to 2010 across North and South Korea. Decadal changes in the January minimum and mean temperatures projected by a regional version of RCP8.5 climate change scenario were prepared for the 2011-2100 period at 12.5 km grid spacing and were subsequently added to the reference maps, producing the 30 m resolution temperature surfaces for 9 decades from 2011 to 2100. A criterion for threshold temperature to grow winter barley safely in Korea was applied to the future temperature surfaces and the resulting maps were used to predict the production potential of 3 cultivar groups for the 9 future decades under the projected temperature conditions. By 2020s, hulled barley cultivars could be grown safely at the southern part of North Korea as well as the mountainous Gangwon province. Furthermore, most of South Korean rice paddies will be safe for growing naked barley after harvesting rice. Also, dual cropping systems such as 'winter-barley after rice' could be possible at most of the North Korean rice paddies by 2040s. Additional grain production in North Korea could increase up to 4 million tons per year if dual cropping systems can be fully operated, i.e., winter barley after rice at all lowlands and winter barley after maize or potato at all uplands.
The RCP 8.5 scenario based temperature outlook (12.5 km resolution) was combined with high-definition gridded temperature maps (30 m grid spacing) across the Korean Peninsula in order to reclassify the cold hardiness zone for winter barley, a promising grain crop in the future under warmer winter conditions. Reference maps for the January minimum and mean temperature were prepared by applying the watershed-specific geospatial climate prediction schemes to the synoptic observations from 1981 to 2010 across North and South Korea. Decadal changes in the January minimum and mean temperatures projected by a regional version of RCP8.5 climate change scenario were prepared for the 2011-2100 period at 12.5 km grid spacing and were subsequently added to the reference maps, producing the 30 m resolution temperature surfaces for 9 decades from 2011 to 2100. A criterion for threshold temperature to grow winter barley safely in Korea was applied to the future temperature surfaces and the resulting maps were used to predict the production potential of 3 cultivar groups for the 9 future decades under the projected temperature conditions. By 2020s, hulled barley cultivars could be grown safely at the southern part of North Korea as well as the mountainous Gangwon province. Furthermore, most of South Korean rice paddies will be safe for growing naked barley after harvesting rice. Also, dual cropping systems such as 'winter-barley after rice' could be possible at most of the North Korean rice paddies by 2040s. Additional grain production in North Korea could increase up to 4 million tons per year if dual cropping systems can be fully operated, i.e., winter barley after rice at all lowlands and winter barley after maize or potato at all uplands.
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문제 정의
본 연구에서는 남북한을 포함하는 한반도 전역의 기후변화시나리오를 토대로 2100년까지 예상되는 품종군별 보리재배 한계선의 지리적 이동양상을 정밀하게 추적함으로써 재배가능 농경지면적과 여기로부터 기대되는 보리생산량의 규모를 추정하고자 하였다. 그 결과는 곡물수급에 관한 국가 미래전략 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
제안 방법
5 기반 미래 기온전망을 현재 평년의 상세 전자 기후도와 결합하여 2011-2100 기간 중 보리 품종군별 재배안전지대의 지리적 변화를 10년 단위로 예측하였다. 먼저 1971-2000 기간 중 1월 최저기온과 평균기온 분포도를 30m 격자 해상도로 남북한 전역에 걸쳐 준비하고, 이 기준 기온분포도 위에 기상청의 RCP8.5기반 한반도 12.5km 시나리오 기후자료에서 산출한 기준평년 기점의 10년 단위 기온상승폭을 중첩시켰다. 2100년까지 매 10년 단위 1월의 최저기온과 평균기온의 예상분포도상에 농촌진흥청에서 제시한 보리 추파재배 시 품종군별 안전월동기준에 따라 재배안전지대를 표현한 결과, 2020년대에는 강원도와 북한 남부 대부분 지역에서 겉보리 재배가 가능해지며 남한 전역에서는 쌀보리 재배가 가능해질 것이고, 2040년대에는 북한 평야지대 거의 모든 벼논에서 쌀보리 이모작이 가능해질 것으로 예상되었다.
변화된 미래 기후조건에서 한반도의 식량수급전망에 긍정적 변수로 떠오르고 있는 가을보리의 안전재배지대 재설정 및 잠재 생산량 추정을 위해 한반도 지역 RCP8.5 기반 미래 기온전망을 현재 평년의 상세 전자 기후도와 결합하여 2011-2100 기간 중 보리 품종군별 재배안전지대의 지리적 변화를 10년 단위로 예측하였다. 먼저 1971-2000 기간 중 1월 최저기온과 평균기온 분포도를 30m 격자 해상도로 남북한 전역에 걸쳐 준비하고, 이 기준 기온분포도 위에 기상청의 RCP8.
남한의 표준기상관측소 56개 및 북한의 기상관서 27개소에서 기온자료를 수집하고 10년 단위기간 (1971-1980, 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010)에 대한 단순 내삽 분포도를 제작하였다. 복잡한 산악지형에서 나타날 수 있는 임의지점의 기온은 관측지점의 고도 값으로부터 산출된 기온감률을 통해 고도편차에 의한 추정 오차를 보정하고, 남한의 840개와 북한의 885개 집수역을 합친 1,725개 표준유역에 대해 각각 일 최저기온의 도시열섬효과와 온난대효과 및 냉기유입효과, 일 최고기온의 사면일사효과, 바다효과 등 경관규모 소기후모형을 적용함으로써 기온 추정오차를 최소화 하였다.
본 연구에서는 국립기상연구소로부터 12.5km 격자 해상도의 한반도 전역 2011년부터 2100년까지 일별 기온전망자료를 수집하여 월별로 평균값을 구한 다음, 평균값과 함께 제공된 실측 평년(1971-2000)의 기온자료와의 편차(기온 상승분)를 계산하였다.
최종적으로 이들 10년 단위 30m 해상도의 월별 기온분포도를 이용하여 기준시점(1971-2000) 월별 기온분포도를 제작하고, 여기에 앞서 준비한 해당 기간의 월별 기온편차(기온 상승분)를 더해줌으로써 한반도 전역에 대한 경관규모 미래 기온기후도를 과거 기온기후자료와 동일하게 2011년부터 2100년까지 10년 단위로 복원하였다.
하용웅(2000)이 제시한 보리 품종군별 안전재배 및 한계온도 기준(Fig. 1)을 미래 기후시나리오에 근거한 30m 격자해상도의 10년 단위 1월 상세 기온분포도(평균, 최저기온)에 적용하여 겉보리, 쌀보리, 맥주보리의 재배가능지역을 도출하였다.
대상 데이터
같은 지역의 기준시점(1971-2000) 기온분포를 30m 격자 해상도로 상세하게 표현하기 위해 소기후모형에 근거한 기후도 제작기법을 이용하여 남한과 북한의 월별 기온분포도를 제작하였는데 간략한 방법을 소개하면 다음과 같다(Kim and Yun, 2011a; Kim and Yun, 2011b; Kim and Yun, 2011c; Choi and Yun, 2011). 남한의 표준기상관측소 56개 및 북한의 기상관서 27개소에서 기온자료를 수집하고 10년 단위기간 (1971-1980, 1981-1990, 1991-2000, 2001-2010)에 대한 단순 내삽 분포도를 제작하였다. 복잡한 산악지형에서 나타날 수 있는 임의지점의 기온은 관측지점의 고도 값으로부터 산출된 기온감률을 통해 고도편차에 의한 추정 오차를 보정하고, 남한의 840개와 북한의 885개 집수역을 합친 1,725개 표준유역에 대해 각각 일 최저기온의 도시열섬효과와 온난대효과 및 냉기유입효과, 일 최고기온의 사면일사효과, 바다효과 등 경관규모 소기후모형을 적용함으로써 기온 추정오차를 최소화 하였다.
성능/효과
5km 시나리오 기후자료에서 산출한 기준평년 기점의 10년 단위 기온상승폭을 중첩시켰다. 2100년까지 매 10년 단위 1월의 최저기온과 평균기온의 예상분포도상에 농촌진흥청에서 제시한 보리 추파재배 시 품종군별 안전월동기준에 따라 재배안전지대를 표현한 결과, 2020년대에는 강원도와 북한 남부 대부분 지역에서 겉보리 재배가 가능해지며 남한 전역에서는 쌀보리 재배가 가능해질 것이고, 2040년대에는 북한 평야지대 거의 모든 벼논에서 쌀보리 이모작이 가능해질 것으로 예상되었다. 현재 파악되고 있는 북한의 경지면적은 160만 ha 인데, 2040년대 이후 북한지방의 논에는 벼 수확 후 쌀보리를, 밭에는 옥수수, 감자 후작으로 겉보리를 재배한다면 연간 최대 400만 톤의 식량을 추가로 확보할 수 있을 것이다.
현재 전 세계적인 농산물가격 인플레이션(agflation) 상황에서도 남한의 식량 자급율이 30%에 미치지 못하고 있으며, 북한의 식량기근이 만성적으로 고착화 되었음을 상기한다면 통일 후의 한반도 식량문제는 예상을 뛰어넘는 악성 국가채무가 될 가능성이 클 것으로 예상된다. 기후변화의 두렵고 불확실한 미래상에도 불구하고, 겨울작물 특히 보리의 긍정적인 영향전망은 국가정책의 전개 여하에 따라 식량안보 확립을 위한 호기가 될 수도 있음을 본 연구를 통해 확인하였다. 하지만 이 연구의 결과는 품종군별 내한성 기준에 근거한 초보적인 수준이므로 실제 활용에는 주의가 필요하다.
본 연구결과에 따르면 현재(1991-2000) 한반도 전역에서 보리재배가 불가능한 지역의 면적비율은 53%에 해당한다(Fig. 5). 하지만 미래로 갈수록 그 비율은 점차 감소하여 2090년대에는 10%미만으로 줄어들 것이다.
5km 격자 해상도로 2100년까지 일별 기상을 전망하였다. 이 전망에 따르면 21세기말 한반도 평균기온은 현재보다 6.0℃ 상승, 강수량은 20% 증가, 영하일은 28.4일 감소, 호우와 고온일의 발생확률은 증가한다. 또한 현재의 남해안 지역과 제주 해안지대로 구분되는 아열대 지역이 대관령을 중심으로 한 강원 일부 지역을 제외한 남한 전지역으로 확대될 것으로 예상한다.
후속연구
이 때(2041-2050)부터 북한 평야지대 거의 모든 벼논에서 쌀보리 이모작이 가능해질 것으로 예상된다. 80년 후(2091-2100)에는 남한 전역이 모든 품종군에 대해 안전재배지대가 될 것이며, 북한에서도 개마고원과 만주접경 내륙을 제외한 모든 지역에서 안전하게 보리를 재배할 수 있을 것이다.
3). 강원도 동해안의 경우 현재에도 해안지대 일부에 아열대기후가 나타나지만 향후 80년 동안 연차별로 아열대기후지역이 군 전역으로 확산되는 양상을 확인할 수 있다. 이런 곳은 지금부터 기후변화영향평가의 거점지역으로 선정하고 특별관측망을 통해 기온 뿐 아니라 생물계절 관측을 병행해야 할 것이다.
본 연구에서는 남북한을 포함하는 한반도 전역의 기후변화시나리오를 토대로 2100년까지 예상되는 품종군별 보리재배 한계선의 지리적 이동양상을 정밀하게 추적함으로써 재배가능 농경지면적과 여기로부터 기대되는 보리생산량의 규모를 추정하고자 하였다. 그 결과는 곡물수급에 관한 국가 미래전략 수립에 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
4일 감소, 호우와 고온일의 발생확률은 증가한다. 또한 현재의 남해안 지역과 제주 해안지대로 구분되는 아열대 지역이 대관령을 중심으로 한 강원 일부 지역을 제외한 남한 전지역으로 확대될 것으로 예상한다.
하지만 이 연구의 결과는 품종군별 내한성 기준에 근거한 초보적인 수준이므로 실제 활용에는 주의가 필요하다. 이 결과를 토대로 향후 신뢰성 있는 생육모의기술을 개발하고 폭 넓은 검증실험을 통해 구체적이고 현실성을 갖춘 예측이 이루어진다면 정책결정과정에서 귀중한 의사지원정보가 제공될 것이다.
기후변화의 두렵고 불확실한 미래상에도 불구하고, 겨울작물 특히 보리의 긍정적인 영향전망은 국가정책의 전개 여하에 따라 식량안보 확립을 위한 호기가 될 수도 있음을 본 연구를 통해 확인하였다. 하지만 이 연구의 결과는 품종군별 내한성 기준에 근거한 초보적인 수준이므로 실제 활용에는 주의가 필요하다. 이 결과를 토대로 향후 신뢰성 있는 생육모의기술을 개발하고 폭 넓은 검증실험을 통해 구체적이고 현실성을 갖춘 예측이 이루어진다면 정책결정과정에서 귀중한 의사지원정보가 제공될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
RCP8.5 시나리오의 특징은 무엇인가?
5를 표준으로 채택하였다. 이 시나리오는 온실기체에 의한 8.5Wm−2의 복사강제력 추가를 상정하는데, 특별한 감축노력 없이 현재 추세대로 온실기체가 대기 중으로 유입되어 21세기 말 지구대기의 이산화탄소 농도가 940ppm이 될 것이며, 평균기온은 4.8oC가 상승하고, 강수량은 6%가 증가하며, 해수면 상승이 90cm에 이를 것이라고 전망한다(NIMR, 2011).
쌀보리의 재배면적과 생산량은 각각 어떻게 감소되었는가?
과거 쌀 생산이 부족한 시절에는 보리가 쌀을 대신하는 주식으로서의 위치를 유지하였으나 쌀의 자급이 이루어짐에 따라 보리의 생산과 소비가 크게 줄어든 상황이다. 쌀보리의 재배면적은 1971년에 365,155ha에서 2007년 24,374ha로 감소하였고 생산량도 898,567톤에서 76,856톤으로 줄어들었는데, 설상가상으로 정부의 보리 수매제도가 2012년 전면 폐지되어 국내 생산기반의 붕괴로 이어지고 있다(RDA, 2012).
지구 온난화는 여름작물과 겨울작물에 각각 어떤 영향을 미치는가?
, 2011). 여름작물은 생육기간 중고온이 지속되어 등숙기간이 단축되므로 종실수량이 감소하는 데 반해, 겨울 작물의 경우 월동기간과 그 이후 생육단계에서 기온상승이 단위면적당 수수(穗數)를 증가시켜 수량이 증가한다는 것이다(Lee et al., 1991; Shim et al.
참고문헌 (15)
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Shim, K. M., S. H. Yun, Y. S. Jung, J. T. Lee, and K. H. Hwang, 2002: Impact of recent weather variation on yield components and growth stages of winter barley in Korea. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 4(1), 38-48 (in Korean with English abstract).
Trewartha, G. T., and L. Horn, 1980: An Introduction to Climate, 5th (eds.), McGraw-Hill, New York.
Yun, J. I., 2010: Agroclimatic maps augmented by a GIS technology, Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 12(1), 63-73 (in Korean with English abstract).
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