HadGEM2-CC 모델에서의 $CO_2$ 농도증가에 대한 RCP 시나리오의 결과는 21세기 말 전 지구 연평균 기온과 강수 증가가 전망되고 이에 따라 식물의 생산량 및 호흡량 증가가 전망된다. 20세기 말 일차생산량(GPP와 NPP), 호흡량, LAI가 21세기 말 기온 증가에 따라 증가하는 점은 기존의 Shao et al. (2013)와 유사하였다. 특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다. 이는 Beck and Goetz (2011)에서 언급한 대로 온난화에 따른 식생 면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 $CO_2$ 흡수작용을 강화하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. Shao et al. (2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8). 앞서 Mynenl et al. (1997)에 따르면 기온상승에 따라 식생의 광합성활동, 생장시기 길이와 시작시기의 당겨짐을 보고하였다. 본 연구 실험에서도 이와 유사하게 미래에 기온 상승에 따라 식생 성장 기간이 길어지고 LAI도 증가하며 식생 지대가 점차 고위도로 북상할 것을 전망하였다(Figs. 5, 12b). 이에 따라 육상 생태계의 $CO_2$ 흡수량은 20세기 말보다 21세기 말에 증가하였고 우리나라가 속해있는 동아시아지역($90^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$)은 기온, 강수뿐 아니라 $CO_2$ 흡수량도 같은 위도대의 전 지구 동서평균보다 크게 모의되었다. RCPs에 따른 흡수율은 21세기 중반까지는 대기 중 이산화탄소 농도 변화율과 유사한 경향을 보이는데 RCP 8.5에서는 21세기 후반에 흡수 증가율이 감소하며 이는 Liddicoat et al. (2013) 에서 보인것과 유사하다. 하지만 대기 중 $CO_2$의 증가와 식생분포 지역의 확대에도 불구하고 21세기 말 육상생태계의 순생태계흡수량은 크게 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 기온 상승이 크게 일어난 21세기 후반부터 토양 호흡의 급격한 증가로 인하여 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력은 감소한 것에 기인하였다. 향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al. (2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소 순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.
HadGEM2-CC 모델에서의 $CO_2$ 농도증가에 대한 RCP 시나리오의 결과는 21세기 말 전 지구 연평균 기온과 강수 증가가 전망되고 이에 따라 식물의 생산량 및 호흡량 증가가 전망된다. 20세기 말 일차생산량(GPP와 NPP), 호흡량, LAI가 21세기 말 기온 증가에 따라 증가하는 점은 기존의 Shao et al. (2013)와 유사하였다. 특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다. 이는 Beck and Goetz (2011)에서 언급한 대로 온난화에 따른 식생 면적 증가가 식생 생산성과 연관되어 $CO_2$ 흡수작용을 강화하는 데 기여할 수 있음을 의미한다. Shao et al. (2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8). 앞서 Mynenl et al. (1997)에 따르면 기온상승에 따라 식생의 광합성활동, 생장시기 길이와 시작시기의 당겨짐을 보고하였다. 본 연구 실험에서도 이와 유사하게 미래에 기온 상승에 따라 식생 성장 기간이 길어지고 LAI도 증가하며 식생 지대가 점차 고위도로 북상할 것을 전망하였다(Figs. 5, 12b). 이에 따라 육상 생태계의 $CO_2$ 흡수량은 20세기 말보다 21세기 말에 증가하였고 우리나라가 속해있는 동아시아지역($90^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$)은 기온, 강수뿐 아니라 $CO_2$ 흡수량도 같은 위도대의 전 지구 동서평균보다 크게 모의되었다. RCPs에 따른 흡수율은 21세기 중반까지는 대기 중 이산화탄소 농도 변화율과 유사한 경향을 보이는데 RCP 8.5에서는 21세기 후반에 흡수 증가율이 감소하며 이는 Liddicoat et al. (2013) 에서 보인것과 유사하다. 하지만 대기 중 $CO_2$의 증가와 식생분포 지역의 확대에도 불구하고 21세기 말 육상생태계의 순생태계흡수량은 크게 증가하지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 기온 상승이 크게 일어난 21세기 후반부터 토양 호흡의 급격한 증가로 인하여 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력은 감소한 것에 기인하였다. 향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al. (2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소 순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.
Terrestrial ecosystem plays the important role as carbon sink in the global carbon cycle. Understanding of interactions of terrestrial carbon cycle with climate is important for better prediction of future climate change. In this paper, terrestrial carbon cycle is investigated by Hadley Centre Globa...
Terrestrial ecosystem plays the important role as carbon sink in the global carbon cycle. Understanding of interactions of terrestrial carbon cycle with climate is important for better prediction of future climate change. In this paper, terrestrial carbon cycle is investigated by Hadley Centre Global Environmental Model, version 2, Carbon Cycle (HadGEM2-CC) that considers vegetation dynamics and an interactive carbon cycle with climate. The simulation for future projection is based on the three (8.5/4.5/2.6) representative concentration pathways (RCPs) from 2006 to 2100 and compared with historical land carbon uptake from 1979 to 2005. Projected changes in ecological features such as production, respiration, net ecosystem exchange and climate condition show similar pattern in three RCPs, while the response amplitude in each RCPs are different. For all RCP scenarios, temperature and precipitation increase with rising of the atmospheric $CO_2$. Such climate conditions are favorable for vegetation growth and extension, causing future increase of terrestrial carbon uptakes in all RCPs. At the end of 21st century, the global average of gross and net primary productions and respiration increase in all RCPs and terrestrial ecosystem remains as carbon sink. This enhancement of land $CO_2$ uptake is attributed by the vegetated area expansion, increasing LAI, and early onset of growing season. After mid-21st century, temperature rising leads to excessive increase of soil respiration than net primary production and thus the terrestrial carbon uptake begins to fall since that time. Regionally the NEE average value of East-Asia ($90^{\circ}E-140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$) area is bigger than that of the same latitude band. In the end-$21^{st}$ the NEE mean values in East-Asia area are $-2.09PgC\;yr^{-1}$, $-1.12PgC\;yr^{-1}$, $-0.47PgC\;yr^{-1}$ and zonal mean NEEs of the same latitude region are $-1.12PgC\;yr^{-1}$, $-0.55PgC\;yr^{-1}$, $-0.17PgC\;yr^{-1}$ for RCP 8.5, 4.5, 2.6.
Terrestrial ecosystem plays the important role as carbon sink in the global carbon cycle. Understanding of interactions of terrestrial carbon cycle with climate is important for better prediction of future climate change. In this paper, terrestrial carbon cycle is investigated by Hadley Centre Global Environmental Model, version 2, Carbon Cycle (HadGEM2-CC) that considers vegetation dynamics and an interactive carbon cycle with climate. The simulation for future projection is based on the three (8.5/4.5/2.6) representative concentration pathways (RCPs) from 2006 to 2100 and compared with historical land carbon uptake from 1979 to 2005. Projected changes in ecological features such as production, respiration, net ecosystem exchange and climate condition show similar pattern in three RCPs, while the response amplitude in each RCPs are different. For all RCP scenarios, temperature and precipitation increase with rising of the atmospheric $CO_2$. Such climate conditions are favorable for vegetation growth and extension, causing future increase of terrestrial carbon uptakes in all RCPs. At the end of 21st century, the global average of gross and net primary productions and respiration increase in all RCPs and terrestrial ecosystem remains as carbon sink. This enhancement of land $CO_2$ uptake is attributed by the vegetated area expansion, increasing LAI, and early onset of growing season. After mid-21st century, temperature rising leads to excessive increase of soil respiration than net primary production and thus the terrestrial carbon uptake begins to fall since that time. Regionally the NEE average value of East-Asia ($90^{\circ}E-140^{\circ}E$, $20^{\circ}N{\sim}60^{\circ}N$) area is bigger than that of the same latitude band. In the end-$21^{st}$ the NEE mean values in East-Asia area are $-2.09PgC\;yr^{-1}$, $-1.12PgC\;yr^{-1}$, $-0.47PgC\;yr^{-1}$ and zonal mean NEEs of the same latitude region are $-1.12PgC\;yr^{-1}$, $-0.55PgC\;yr^{-1}$, $-0.17PgC\;yr^{-1}$ for RCP 8.5, 4.5, 2.6.
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문제 정의
2. Fractional coverage of global land surface devoted to agriculture in this study.
본 연구에서는 영국기상청의 탄소순환이 접목된 HadGEM2-CC (Carbon Cycle)를 사용하였고(Coillins et al., 2011; Jones et al., 2011; Martin et al., 2011), 현재 및 대표농도경로(Representative Concentration Pathways, RCPs, Moss et al., 2010) 시나리오 3종(RCP 2.6/4.5/8.5)에 대해 120년(1979~2099) 간의 미래 장기 적분결과를 분석하였다. 모델 적분에 사용된 현재 및 대표농도경로 시나리오 3종(RCP 2.
이에 선행연구들을 토대로 본 연구에서는 미래 기후변화에 따른 육상생태계의 변화에 대한 이해를 높이고자 전지구 기후예측 모형을 활용하여 CO2 흡수와 배출에 대한 미래 육상생태계의 CO2 순환분석을 하고자 한다.
가설 설정
Dashed line is zonal (20°N~60°N) mean and thick solid line is East Asia (90°E~140°E, 20°N~60°N) mean. (c) A negative sign (y-axis) means land carbon uptake from the atmosphere.
제안 방법
대기 중 CO2 농도와 온도증가, 강수증가에 따른 육상생태계의 잎면적지수(LAI, Leaf Area Index)와 성장시기(Growing season)의 길이변화를 살펴보았다.
육상생태계가 CO2 흡수원으로서 얼마만큼 역할을 하는지 NEE의 추세를 살펴보았다(Fig. 7). NEE의 음의 영역은 대기 중 CO2 흡수이고, 양의 영역은 대기로 CO2 배출을 의미한다.
대상 데이터
대기모델의 수평격자는 1.875° × 1.25°로 이루어져있으며 연직격자는 38층, 모델 고도는 약 40 km로 구성되어 있다.
이론/모형
식생분포는 역학적 식생모형인 TRIFFID (Top-down Representation of Interactive Foliage and Flora Including Dynamics)에서 모의된다(Cox, 2001). TRIFFID 식생모형은 LotkaVolterra 미분방정식을 사용하여 활엽수, 침엽수, C3 초지, C4 초지, 관목의 5개 자연 식생의 경쟁을 수치 모의한다. 토양수분, 빛, 그리고 대기 중 CO2 농도를 고려하여 계산된 식생의 순일차생산량은 지면모델 MOSES2 (Met Office Surface Exchange Scheme, version 2, Essery et al.
연구에서는 영국 기상청의 탄소순환이 접목된 HadGEM2-CC (Carbon Cycle)을 사용하였다(Collins et al., 2011; Jones et al., 2011; Martin et al., 2011). CO2 농도는 1860년부터 미래 2100년까지 4개의 시나리오에 대해 서로 다른 값을 사용하였다(Fig.
(2013) 결과와 매우 흡사한 결과이다. 이 연구에서 사용된 생태모형의 GPP, RE (Ecosystem Respiration)가 온도 및 모수화과정변화에 따른 민감도에 대해서는 장지현 외(2010)에서 다루어졌다.
토양수분, 빛, 그리고 대기 중 CO2 농도를 고려하여 계산된 식생의 순일차생산량은 지면모델 MOSES2 (Met Office Surface Exchange Scheme, version 2, Essery et al., 2001)에서 계산한다.
한편 인간의 활동에 따른 경작지 및 목초지 변화는 Jones et al. (2011, 2013)을 따라 각 시나리오마다 다르게 처방하였다(Fig. 2). 농경지 면적은 C3 초지와 C4 초지 면적을 합한 값으로 사용되며 그 성장률은 RCP 시나리오에 따라 결정된다.
성능/효과
(2013)에서도 동일한 결과를 보였다. GPP 증가율은 RCP 8.5 시나리오에서 약 60%로 가장 크고 RCP 4.5, RCP 2.6의 순으로 작았다(Table 2). RCP 시나리오에 따른 NPP 증가율 역시 GPP 결과와 동일한 결과를 보이고 생산량 차이만을 보이는데, 이는 NPP는 식 (1)과 같이 계산되기 때문이다.
4). RCP 8.5 시나리오에서 나지 면적이 23%, RCP 4.5는 16%, RCP 2.6는 9%의 감소가 모의되었다(Table 1). RCP 8.
6는 9%의 감소가 모의되었다(Table 1). RCP 8.5에서 C3 식물, 관목 면적이 증가하였고 RCP 4.5에서는 활엽수, 관목 면적이 증가하고 RCP 2.6에서는 활엽수를 제외한 모든 식생타입에서 면적 증가가 모의되었으며, 이는 현재 식물이 살기 어려운 북반구 고위도 지역에 기상 상승으로 인해 키가 낮은 초지(C3, C4 초지)와 관목이 자라기 시작하고, 인구 증가에 따른 산림 벌채 및 농경지 증가와 관련이 있다(Fig. 5).
12a). RCP 8.5의 LAI 증가율이 가장 크고 RCP 4.5, RCP 2.6의 순서로 증가율이 컸으며 진폭이 다를 뿐 식생종류에 따른 월별 증가율의 변화형태는 동일하다. 활엽수와 C3 초지의 LAI는 식생 성장시기에 특히 증가가 크다.
10에서 나타난 NPP 증가가 뚜렷한 지역에서 Rp와 Rs 역시 크게 나타난다. Rp, Rs 모두 RCP 8.5 시나리오에서 약 51%, 58%의 가장 큰 증가량을 보이며 RCP 4.5/2.6에서도 증가한다(Table 2). 20세기 말 대비 21세기 말에 기온증가에 따라 생산량(GPP, NPP), 호흡량이 증가한다는 선행연구(e.
특히 이전 연구와 유사하게 21세기 말 일차생산량과 호흡량은 고위도보다 열대 저위도 지역에서 증가량이 더 컸다. 기온이 상승하고 강수량이 증가하면서 식생이 자라지 않던 나지 면적이 감소하였고, 이에 따른 식생 면적 증가는 식생의 생산량(GPP, NPP) 증가로 나타났다. 특히, 본 연구에서는 C3 초지, 활엽수의 면적 증가가 뚜렷하였다.
모든 시나리오에서 나지 면적은 감소하고 RCP 2.6/8.5에서 C3 초지의 면적은 증가하였는데, 이러한 나지와 C3 초지의 면적 변화는 다른 식생에 비하여 시나리오 간 차이가 매우 컸다(Fig. 4). 이에 비해 활엽수, 관목, 침엽수, C4 초지의 면적변화는 상대적으로 시나리오 간 차이가 매우 작았다.
일반적으로 대기 중 이산화탄소 농도 증가에 따른 온난화와 강수량의 증가는 식생성장을 활발하게 하여 면적 증가와 식생 군 분포의 북상에 기여한다. 본 모형 결과에서도 RCP 시나리오 3종 모두 북반구에서 모두 나지(bare soil) 면적이 감소하고 식생면적이 증가함을 알 수 있다(Fig. 4). RCP 8.
(2013)에 따르면 21세기 말 누적 NEE는 증가가 전망되고 이는 특히 열대와 고위도 지역이 주요 흡수원으로 작용하였기 때문으로 그 원인을 설명하였다. 본 연구에서 사용된 HadGEM2-CC에서는 전 지구 평균적으로 NEE 흡수가 증가하는 경향은 동일하게 전망하며, 이는 열대보다는 북반구 고위도지역인 유라시아와 북미 대륙에서 증가한 흡수가 그 원인으로 분석되었다(Fig. 8).
본 연구의 1981~2011년간 적분결과를 볼 때 RCP 시나리오 3종 평균값은 NEE, GPP, Rp, Rs 순으로 −2.2 PgC yr−1, 139.6 PgC yr−1, 66 PgC yr−1, 71.4 PgC yr−1로 각각 모의되었다.
이는 기온이 증가함에 따라 증발량이 많아지고, 이에 따라 강수도 함께 증가하는 것으로 판단된다. 이에 비해, 탄소모형이 접합된 HadGEM2-CC를 이용한 본 연구에서는 RCP 2.6은 2.9%, RCP 4.5는 4.3%, RCP 8.5는 5.7% 증가로 모든 시나리오에서 약간 많은 강수량을 보였다.
10). 전 지구 대부분의 지역에서 GPP, NPP가 증가하지만 RCP 시나리오 3종 모두 아마존 지역에서 눈에 띄게 감소하는 것으로 모의된다. 이는 아마존 지역의 21세기 말 강수량 변화와 관련이 있는 것으로 판단되며 기존 연구들(Betts et al.
식물 호흡과 토양 호흡의 전지구 변화는 비슷한 공간 형태를 보여준다. 하지만 GPP 증가 형태와 비슷한 식물 호흡과는 달리, 토양 호흡은 적도 부근의 아프리카에서 증가를 보이지 않았고, 북반구 고위도에 식물 호흡에 비해 보다 큰 증가를 보여준다. 이는 아프리카 적도 지역이 미래에 상대적으로 기온상승 효과가 적은데 비해 북반구 고위도의 온도 상승이 다른 위도대에 비해서 컸기 때문이다.
8). 한편, 3개의 서로 다른 시나리오가 모두 열대 우림 지역의 호흡량 증가와 맞물려 적도 지방에서는 대부분 육상생태계의 탄소 흡수 능력이 미래에 크게 감소한다는 것을 알 수 있다(Fig. 8). RCP 4.
후속연구
보다 구체적으로 그 동안 일어난 기후 변화와 대기 중 이산화탄소 농도증가가 육상생태계의 이산화탄소 흡수량의 증가를 가져왔는지 이해함으로써, 미래 기후 변화에 따른 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하는 데 매우 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이다. 그리고 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하는 데 매우 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이고 이는 향후 이산화탄소 농도증가에 대한 기후변화에 국가적으로 적합한 적응 및 저감 계획 수립에 많은 도움을 줄 수 있을 것이다.
(2013)에 따르면 미래 탄소 흡수 전망에 있어 전 지구 및 위도별 모의 결과가 모델마다 매우 다양한데 이는 지면생태모형 간의 식생역학, 물리과정의 차이로 해석된다. 미래 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하기 위해서는 다른 모델의 자료를 이용한 불확실성을 정량화 하는 것이 필요하며 이는 전 지구 및 지역별 탄소순환 이해를 높이는 데 기여할 것이다.
따라서 이러한 탄소-기후-식생 상호 작용에 대한 이해는 현재 당면한 기후 변화를 보다 잘 이해하고, 기후 변화 예측의 불확실성을 줄이는 데 있어 매우 필요하다. 보다 구체적으로 그 동안 일어난 기후 변화와 대기 중 이산화탄소 농도증가가 육상생태계의 이산화탄소 흡수량의 증가를 가져왔는지 이해함으로써, 미래 기후 변화에 따른 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하는 데 매우 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이다. 그리고 육상생태계의 이산화탄소 흡수 능력의 변화와 기후변화를 보다 정확하게 예측하는 데 매우 중요한 단서를 제공할 수 있을 것이고 이는 향후 이산화탄소 농도증가에 대한 기후변화에 국가적으로 적합한 적응 및 저감 계획 수립에 많은 도움을 줄 수 있을 것이다.
활엽수와 C3 초지의 LAI는 식생 성장시기에 특히 증가가 크다. 한편 침엽수와 관목의 LAI는 연중 비슷한 증가율을 보이는데 이는 엽면적지수 모수 과정에 대한 모델 특성으로 판단되며 추가조사가 필요하다. Figure 12에서 나타난 월별 LAI의 급격한 증가율은 모든 시나리오에서 유사한 경향을 나타내고 있는데 이와 더불어 식생의 성장 시기(Growing season)도 21세기 후반에 1~2달 정도 길어졌다(Fig.
향후 본 연구결과의 유의성을 확보하기 위해 다양한 모델의 자료를 추가할 필요가 있다. Shao et al.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
순 이산화탄소 교환량으로 결정되는 것은 무엇인가?
실제 육상 생태계가 대기 중 이산화탄소의 발원인지 아니면 흡원인지는 식물의 광합성에 의한 총일차생산량(Gross Primary Productivity, GPP)과 생태계 호흡의 차이인 순 이산화탄소 교환량(Net Ecosystem Exchange, NEE)으로 결정된다. 생태계 호흡량(Terrestrial Ecosystem Respiration, TER)은 식물에 의한 호흡(Plant Respiration, Rp)과 토양에 의한 호흡량(Soil Respiration, Rs)으로 구성된다.
대기 중 CO2 농도의 증가의 경우 육상 식생 성장환경에 어떤 영향을 주었는가?
과거 20세기 동안 전 지구적으로 나타난 기후변화의 주요한 원인 중 하나로 대기 중 CO2 농도의 증가를 언급할 수 있다(IPCC, 2007). 산업화 시대 이후 인간활동으로 인해 증가된 대기 중 CO2는 기온과 강수량을 변화시키고, 이렇게 달라진 기온과 강수량은 개화시기, 재배기간, 생산량 등 육상 식생 성장환경에 다양한 영향을 주었다. 이러한 식생 성장 환경 변화는 광합성 및 호흡을 통한 식생의 이산화탄소 흡수 능력을 변화시켜 다시 대기 중 이산화탄소 농도를 조절하는 되먹임 작용을 수반하였다.
순 이산화탄소 교환량은 어떻게 구할 수 있는가?
실제 육상 생태계가 대기 중 이산화탄소의 발원인지 아니면 흡원인지는 식물의 광합성에 의한 총일차생산량(Gross Primary Productivity, GPP)과 생태계 호흡의 차이인 순 이산화탄소 교환량(Net Ecosystem Exchange, NEE)으로 결정된다. 생태계 호흡량(Terrestrial Ecosystem Respiration, TER)은 식물에 의한 호흡(Plant Respiration, Rp)과 토양에 의한 호흡량(Soil Respiration, Rs)으로 구성된다.
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