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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 우리나라 대표적인 용재수종이며, 부가가치가 높은 유실수 중의 하나인 잣나무를 대상으로 IPCC 5차 평가보고서의 대표적인 RCP를 적용한 기후변화 시나리오를 이용해 현재 및 미래의 잠재적 분포가능지역을 예측하여 단기임산물의 효과적인 경영을 위한 기초자료로 사용하고자 한다.
제안 방법
- org) 기후자료를 바탕으로 환경변수를 구축하였다. RCPs 시나리오는 현재 추세로 온실가스가 배출되는 경우인 RCP 8.5를 적용하였고, 예측의 범위는 가까운 미래(2050년대)와 먼 미래(2070년대)로 설정하였다.
- 0도의 우리나라를 포함한 한반도 전역을 대상으로 잣나무의 잠재적 분포가능지역을 예측하고자 한다. 기후변화 영향을 평가하기 위해 1950년부터 2000년까지의 기상, 기후 데이터를 이용하여 현재 기후를 설정하고, 가까운 미래(2050년대), 먼 미래(2070년대)의 재배 가능지역의 변화와 소멸위험성을 분석하였다.
- 이를 위해 우리나라를 포함한 한반도 전역을 대상으로 대표적 조림수종인 잣나무를 대상으로 잠재적 분포 가능지역을 예측하였다. 기후변화 영향을 평가하기 위해 2000년까지의 기후를 현재 기후로 설정하여 가까운 미래(2050년대)와 먼 미래(2070년대)의 재배 가능지역의 분포 변화와 이를 바탕으로 한 소멸위험성을 분석하였다.
- 본 연구는 출현정보(presence data)만을 이용해 종 분포 예측을 할 수 있는 MaxEnt 모형을 선택하고 22개의 환경변수를 이용한 분석을 통해 현재 재배 가능지역을 예측하였으며, RCP 8.5를 적용한 미래 기후에서의 잠재적 재배가능 지역 분포의 예측을 시도하였다. 이를 위해 우리나라를 포함한 한반도 전역을 대상으로 대표적 조림수종인 잣나무를 대상으로 잠재적 분포 가능지역을 예측하였다.
- 본 연구는 한반도 전체지역을 대상으로 산림청에서 제공하는 ‘맞춤형 조림지도’에서 추출한 잣나무 적지적수의 위치자료를 바탕으로 분석하고자 하였으므로, 비출현자료에 대한 현장조사 자료구축에 한계가 있어 출현자료만을 활용하는 MaxEnt 모형(Phillips et al., 2006)을 사용하여 잣나무 재배적지 모델을 개발하였다.
- 본 연구에 사용된 환경변수는 생물기후(BioClim) 변수 19개와 고도, 경사, 방위로 총 22개의 변수를 사용하였다(Table 4). 잠재적 재배가능지역의 예측 정확도는 수신자 조작 특성(Receiver Operating Characteristic, ROC) 곡선의 하위 영역(Area Under Cover, AUC)값을 이용해 측정하였다.
- 주요 조림수종에 대해 임령 30년을 기준으로 하는 지위지수 추정모델 및 곡선도를 작성함으로써 현재 임분의 임지 생산력을 정량적으로 평가하는데 적용하였으며, 산림입지도에 포함된 28개 산림입지 · 토양 DB 속성정보1)를 이용하여 임지생산력의 지표인 지위지수를 추정할 수 있는 다중회귀식이 개발되었다. 이러한 지위지수 추정식을 바탕으로 한 적지적수 데이터를 통해 기후, 입지, 생리 · 생태적 특성이 반영된 적지판정 모듈을 만들어 수평 · 수직적 제한범위(Table 3) 등이 적용된 수종별 적지 알고리즘을 개발하였다(KFRI, 2009a). 이를 결과로 만들어진 Polygon 형태의 데이터를 Point로 변환하여 재배적지 위치의 좌표값을 생성하였다(Figure 1).
- 5를 적용한 미래 기후에서의 잠재적 재배가능 지역 분포의 예측을 시도하였다. 이를 위해 우리나라를 포함한 한반도 전역을 대상으로 대표적 조림수종인 잣나무를 대상으로 잠재적 분포 가능지역을 예측하였다. 기후변화 영향을 평가하기 위해 2000년까지의 기후를 현재 기후로 설정하여 가까운 미래(2050년대)와 먼 미래(2070년대)의 재배 가능지역의 분포 변화와 이를 바탕으로 한 소멸위험성을 분석하였다.
- 맞춤형 조림지도는 1995년부터 2003년까지 8년간에 걸쳐 수치화된 산림 입지도(축척 1：25,000)를 바탕으로 적지적수에 따른 알맞은 수종을 선정하여 GIS기법으로 나타낸 데이터이다(Table 2). 주요 조림수종에 대해 임령 30년을 기준으로 하는 지위지수 추정모델 및 곡선도를 작성함으로써 현재 임분의 임지 생산력을 정량적으로 평가하는데 적용하였으며, 산림입지도에 포함된 28개 산림입지 · 토양 DB 속성정보1)를 이용하여 임지생산력의 지표인 지위지수를 추정할 수 있는 다중회귀식이 개발되었다. 이러한 지위지수 추정식을 바탕으로 한 적지적수 데이터를 통해 기후, 입지, 생리 · 생태적 특성이 반영된 적지판정 모듈을 만들어 수평 · 수직적 제한범위(Table 3) 등이 적용된 수종별 적지 알고리즘을 개발하였다(KFRI, 2009a).
- 한반도 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM), 방위, 경사와 IPCC 5차 평가보고서(AR5)의 RCP 8.5를 적용한 Bioclim(http://www.worldclim.org) 기후자료를 바탕으로 환경변수를 구축하였다. RCPs 시나리오는 현재 추세로 온실가스가 배출되는 경우인 RCP 8.
대상 데이터
- 본 연구는 북위 33～39도, 동경 123.5～131.0도의 우리나라를 포함한 한반도 전역을 대상으로 잣나무의 잠재적 분포가능지역을 예측하고자 한다. 기후변화 영향을 평가하기 위해 1950년부터 2000년까지의 기상, 기후 데이터를 이용하여 현재 기후를 설정하고, 가까운 미래(2050년대), 먼 미래(2070년대)의 재배 가능지역의 변화와 소멸위험성을 분석하였다.
- 본 연구에 사용된 종속변수는 산림청의 ‘맞춤형 조림지도’에서 추출한 잣나무의 적지적수 자료로서 적지적수 선정 알고리즘을 통해 기후대 및 수종별 지위지수를 추정하여 만들어진 자료이다(KFRI, 2009a). 맞춤형 조림지도는 1995년부터 2003년까지 8년간에 걸쳐 수치화된 산림 입지도(축척 1：25,000)를 바탕으로 적지적수에 따른 알맞은 수종을 선정하여 GIS기법으로 나타낸 데이터이다(Table 2).
- 연구대상인 잣나무의 영문명은 Korean pine으로 우리나라에 자생하는 대표적인 침엽수종이며 소나무와 함께 가장 친숙한 침엽수이다. 우리나라는 잣나무의 남방 한계선으로 잣나무 천연림이 백두산지역과 개마고원에 주로 분포하고 남쪽으로는 강원도 설악산과 오대산의 높은 지역에 분포하며 추운 지역에 주로 분포하는 잣나무는 내음성이 강한 수종으로 수고는 30m, 흉고직경은 100cm이상 자라고 대경재와 함께 잣을 생산하는 유용한 수종이다.
이론/모형
- RCPs에는 다양한 기후변화 예측모델(Global Climate Model, GCM)이 있으며 본 연구에서는 한국의 기후변화정보센터(Climate Change Information Center, CCIC)가 선정한 HadGEM2-AO를 적용하였다. 국립기상연구소(2011)에서는 RCP 8.
- 가장 습한 분기의 강수량(Precipitation of wettest quarter)과 가장 따듯한 분기의 강수량(Precipitation of warmest quarter)을 제외한 모든 강수량 관련 변수에서 높은 기여도가 측정되었으며, 대체적으로 기온관련 변수보다 강수량 관련변수의 기여도가 더욱 큰 것으로 나타났다(Figure 3). 잠재 재배지의 모의 정확도 평가는 ROC의 AUC(5-folder cross-validation)를 통하여 분석하였다. 잣나무의 5-cv AUC는 0.
- 잣나무의 현재 분포에 관여하는 독립변수는 MaxEnt모델의 기여도 평가에 의하여 측정하였다. 평가 결과 Annual precipitation(0.
성능/효과
- 따라서 분포자료의 보정이나 편중자료를 고려한 분석방법을 적용하지 않고서는 적절한 분석이 어려운 것으로 판단되었다. 또한, 본 연구에서는 생물기후변수와 지형적인 환경변수를 추가로 사용하였고, 기후변화에 따라 전국적으로 분포의 위치가 고도가 높은 지역으로 이동한다는 것과, 2070년대에는 강원도 일부지역에서만 재배가 가능할 것이란 점을 얻을 수 있었다. 현재 전국적으로 잣의 생산량이 가장 높은 경기도 가평군 및 주변 지역의 경우 먼 미래에는 재배가 불가능할 것으로 나타났다.
- 어떠한 종의 현재 생육지는 기후와 더불어 토양, 수문, 종간경쟁, 개체군고립, 서식지 이용가능성, 분포능력과 같은 여러 가지 요소들의 상호작용 결과를 반영하므로, 생물기후변수 및 기타 환경변수를 고려하여 이들의 상대적 중요도를 평가한 결과, 잣나무는 강수량과 고도의 영향이 재배 가능지역을 결정하는데 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 또한, 본 연구에서는 생물기후변수와 지형적인 환경변수를 추가로 사용하였고, 기후변화에 따라 전국적으로 분포의 위치가 고도가 높은 지역으로 이동한다는 것과, 2070년대에는 강원도 일부지역에서만 재배가 가능할 것이란 점을 얻을 수 있었다. 현재 전국적으로 잣의 생산량이 가장 높은 경기도 가평군 및 주변 지역의 경우 먼 미래에는 재배가 불가능할 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 연구의 결과는 고임금과 노동인력 부족으로 인해 산림을 보다 집약적으로 관리해야 하는 시대적 상황에서 임지생산력이 높은 곳을 선정하고 생산성 있는 수종으로 조성하며 기후 변화로 발생될 수 있는 요소들을 제한하거나 극복하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 추가적인 연구를 통해 기타 단기소득임산물의 공급 변화를 예측하여 고부가가치 임산물의 시장가치 대한 공급예측이 가능할 것으로 판단된다.
- 본 연구의 결과는 고임금과 노동인력 부족으로 인해 산림을 보다 집약적으로 관리해야 하는 시대적 상황에서 임지생산력이 높은 곳을 선정하고 생산성 있는 수종으로 조성하며 기후 변화로 발생될 수 있는 요소들을 제한하거나 극복하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 추가적인 연구를 통해 기타 단기소득임산물의 공급 변화를 예측하여 고부가가치 임산물의 시장가치 대한 공급예측이 가능할 것으로 판단된다.
- 토질을 비롯한 여러 입지조건을 가지고 수익을 창출하기 위한 경영목적에 가장 적합한 나무가 어떠한 것인지를 명확히 알 수 있도록 하고 있다. 하지만 이것은 어디까지나 현재를 기반으로 한 추정일 뿐이기 때문에 미래의 기후변화에 대응하기 위해서는 재배적지의 변화를 예측하는 연구가 필요하다.
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