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문제 정의
- 대부분의 수생태 조사 자료는 생물종 출현에 대한 정보만을 담고 있기 때문에 MaxEnt의 활용은 큰 장점으로 작용할 수 있다 (Chun 2012). 따라서 본 연구에서는 다양한 생물종의 분포 예측과 관련된 연구에 널리 사용되어 그 유용성이 이미 입증된 종분포 모형인 MaxEnt를 사용하여 기후 변화에 따른 금강유역의 어류 종분포 변화를 예측하고자 한다.
제안 방법
- 2013). 그러나 이러한 영향 인자를 모두 고려하여 미래 수온을 예측하는 것은 어려우며 기온과 수온 간의 상관성 결정계수가 0.8-0.9로 높기 때문에 (An and Lee 2013, Kang et al. 2013), 본 연구에서 수온 자료는 현재와 미래의 월별 최저기온, 최고기온, 평균기온 자료로부터 기온 (Tair) 과 수온 (Twater) 의 회귀식 (Eq. 1)을 이용하여 계산하였다 (Kim et al. 2013b).
- 모형의 정확도는 ROC (Receiver Operating Characteristic) 곡선의 AUC (Area Under Cover) 값을 통해 측정하였다. 금강유역을 대상으로 0-1까지의 종출현 확률 지도를 구축하고, 여기에 threshold 값 (Minimum Training Presence) 을 적용하여 0 (비출현) 과 1 (출현) 의 값을 갖는 지도를 구축하였다. 그리고 출현과 비출현으로 결과를 바탕으로 Eq.
- 모든 기후 및 수온인자는 래스터 형태로 변환하였고, 1 km의 공간해상도로 구축하였다.
- 본 연구에서는 기후변화에 따른 금강유역의 어류 종분포 변화를 MaxEnt를 이용하여 예측하였다. 어류종 분포에 가장 크게 영향을 미치는 환경인자는 고도였고, 그 다음으로 월별 강수량과 월별 최저수온 순으로 나타냈다.
- kr/)에서 제공되는 ‘수생태계 건강성 조사 및 평가’ 사업의 결과 중 2007년부터 2009년까지의 금강 유역 어류 출현자료를 이용하였다. 이 사업은 한강, 금강, 낙동강, 영산강, 섬진강 대권역의 국가 및 지방 하천 960개 지점에 대한 어류, 부착조류, 저서생물, 식생, 서식환경 및 수변환경 조사를 1년에 2차례 실시하였다. 본 연구의 대상지역인 금강유역은 20개의 중권역을 대상으로 총 134 조사지점을 포함하고 있다.
- 지형인자인 고도와 경사 자료는 환경부에서 제공하는 고해상도 지도 자료를 ESRI사의 ArcGIS (version 10.2.1)를 이용하여 1 km의 공간해상도로 추출하였으며, 현재와 미래에 동일하게 적용되었다.
대상 데이터
- kr)에서 제공하는 2007년부터 2009년까지의 일별 최저기온 (˚C), 최고 기온 (˚C), 평균기온 (˚C), 강수량 (mm) 자료를 월 단위로 평균을 내어서 월별 최저기온, 최고기온, 평균기온, 강수량 자료로 변환시켜 사용하였다. 그리고 기후 변화의 영향을 평가하기 위하여 기상청에서 제공하는 RCP 8.5 시나리오 (2100년 기준 CO2 936 ppm)의 2050년과 2100년 월별 최저기온, 최고기온, 평균기온, 강수량 자료를 활용하였다. RCP 8.
- 본 연구에서는 물환경정보시스템 (http://water.nier.go.kr/)에서 제공되는 ‘수생태계 건강성 조사 및 평가’ 사업의 결과 중 2007년부터 2009년까지의 금강 유역 어류 출현자료를 이용하였다.
- 본 연구에서는 어류 종출현을 설명하기 위한 환경 인자로서 기후인자 4개, 지형인자 2개, 수온인자 3개 등 총 9개의 인자를 사용하였다 (Table 1). 현재 기후 인자는 기상청 (http://www.
- 이 사업은 한강, 금강, 낙동강, 영산강, 섬진강 대권역의 국가 및 지방 하천 960개 지점에 대한 어류, 부착조류, 저서생물, 식생, 서식환경 및 수변환경 조사를 1년에 2차례 실시하였다. 본 연구의 대상지역인 금강유역은 20개의 중권역을 대상으로 총 134 조사지점을 포함하고 있다. 분석대상 어류종은 금강유역에서 2007년부터 2009 년까지 조사된 87종의 어류 중, 출현 지점 수가 20개 미만인 종들을 제외하고 47종을 선정하였다.
- 본 연구의 대상지역인 금강유역은 20개의 중권역을 대상으로 총 134 조사지점을 포함하고 있다. 분석대상 어류종은 금강유역에서 2007년부터 2009 년까지 조사된 87종의 어류 중, 출현 지점 수가 20개 미만인 종들을 제외하고 47종을 선정하였다. 종분포 모형에 사용한 47종의 어류 중 고유종은 얼룩동사리, 쉬리, 취리 등을 포함하여 17종이 포함되었다.
- 본 연구에서는 어류 종출현을 설명하기 위한 환경 인자로서 기후인자 4개, 지형인자 2개, 수온인자 3개 등 총 9개의 인자를 사용하였다 (Table 1). 현재 기후 인자는 기상청 (http://www.kma.go.kr)에서 제공하는 2007년부터 2009년까지의 일별 최저기온 (˚C), 최고 기온 (˚C), 평균기온 (˚C), 강수량 (mm) 자료를 월 단위로 평균을 내어서 월별 최저기온, 최고기온, 평균기온, 강수량 자료로 변환시켜 사용하였다. 그리고 기후 변화의 영향을 평가하기 위하여 기상청에서 제공하는 RCP 8.
이론/모형
- 그리고 출현과 비출현으로 결과를 바탕으로 Eq. 2에 따라 종풍부도 (Species Richness, SR) 지도를 작성하였다 (NIER 2012b). 모든 지도는 ArcGIS (version 10.
- 금강유역 어류 종분포 예측을 위하여 사용한 통계적 모형은 MaxEnt 3.3.3 (http://www.cs.princeton.edu/~schapire/maxent, Phillips et al.2006)이다. 모형의 정확도는 ROC (Receiver Operating Characteristic) 곡선의 AUC (Area Under Cover) 값을 통해 측정하였다.
- 2에 따라 종풍부도 (Species Richness, SR) 지도를 작성하였다 (NIER 2012b). 모든 지도는 ArcGIS (version 10.2.1) 를 이용하여 표출하였다.
- 2006)이다. 모형의 정확도는 ROC (Receiver Operating Characteristic) 곡선의 AUC (Area Under Cover) 값을 통해 측정하였다. 금강유역을 대상으로 0-1까지의 종출현 확률 지도를 구축하고, 여기에 threshold 값 (Minimum Training Presence) 을 적용하여 0 (비출현) 과 1 (출현) 의 값을 갖는 지도를 구축하였다.
- 본 연구에서 사용한 MaxEnt 모형은 2006년 이래 1000여건 이상의 연구에 사용되었고, 종분포 또는 환경 지위 모델링 연구에 활발히 활용되고 있다 (Elith et al. 2011, Kwon et al. 2012). 이 모형은 회귀분석을 기반으로 하는 공간확률모델로, 생물의 출현정보를 바탕으로 최대 엔트로피 접근법을 통해 생물의 분포를 예측한다 (Kim et al.
성능/효과
- 각 종별 AUC값과 상대적으로 중요하게 작용한 환경인자들은 Table 2와 같이 종에 따라 다르게 나타났다. 공통적으로 가장 크게 영향을 미친 환경인자는 고도로 나타났으며, 그 다음으로 월별 강수량, 월별 최저수온 순으로 큰 기여도를 보였다.
- 1). 기후변화가 지속되면서 월별 평균기온이 3-4˚C 가량 증가할 것으로 예상되는 2100년에는 2050년에 비해 출현확률이 감소하지만, 현재보다 출현지점이 증가할 것으로 예상되었다. 배스는 따뜻한 수온을 선호하며 다른 어종에 비해 온화한 기후에서 진화하였기 때문에 기후변화가 진행됨에 따라 적합한 서식지가 증가할 것으로 예상된다 (Rahel and Julian 2008).
- 상기 고유종들의 결과와 반대로 외래종인 배스(Micropterus salmoides)와 블루길 (Lepomis macrochirus)은 월별 평균기온이 현재보다 약 2˚C 가량 올라가는 것으로 예측되는 2050년에는 출현확률이 오히려 증가하는 것으로 예측되었다 (Fig. 1). 기후변화가 지속되면서 월별 평균기온이 3-4˚C 가량 증가할 것으로 예상되는 2100년에는 2050년에 비해 출현확률이 감소하지만, 현재보다 출현지점이 증가할 것으로 예상되었다.
- 본 연구에서는 기후변화에 따른 금강유역의 어류 종분포 변화를 MaxEnt를 이용하여 예측하였다. 어류종 분포에 가장 크게 영향을 미치는 환경인자는 고도였고, 그 다음으로 월별 강수량과 월별 최저수온 순으로 나타냈다. 미래 (2050년과 2100년) 기후 변화에 따라 고유종인 얼룩동사리와 줄납자루의 출현확률은 현재와 비교하여 감소한 반면, 외래종인 배스와 블루길의 출현확률은 증가하였다.
- 분석대상 어류종은 금강유역에서 2007년부터 2009 년까지 조사된 87종의 어류 중, 출현 지점 수가 20개 미만인 종들을 제외하고 47종을 선정하였다. 종분포 모형에 사용한 47종의 어류 중 고유종은 얼룩동사리, 쉬리, 취리 등을 포함하여 17종이 포함되었다.
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