몬순 시스템의 변화를 이해하기 위해서는 과거의 변화에 대한 정보가 절실히 필요하다. 이 연구에서는 강원도 평창에서 확보한 석순에 기록되어 있는 한반도 홀로세 중후기 고기후의 변화 특성과 몬순 변동을 확인하였다. 이를 위해 절단면의 성장성 분석과 탄소 및 산소동위원소 분석, 그리고 방사성 탄소연대측정 등을 수행하였다. 석순은 약 4580 yr BP에서 660 yr BP 사이에 생성된 것으로, 미약한 중기 청동기저온기, 철기저온기-로마온난기, 중세암흑저온기가 나타났다. 동아시아 지역에서 해당기간 확인된 몬순 약화 현상이 나타났으며, 기존 연구에 비해 다소 빨리 발생 하였을 가능성을 확인하였다.
몬순 시스템의 변화를 이해하기 위해서는 과거의 변화에 대한 정보가 절실히 필요하다. 이 연구에서는 강원도 평창에서 확보한 석순에 기록되어 있는 한반도 홀로세 중후기 고기후의 변화 특성과 몬순 변동을 확인하였다. 이를 위해 절단면의 성장성 분석과 탄소 및 산소동위원소 분석, 그리고 방사성 탄소연대측정 등을 수행하였다. 석순은 약 4580 yr BP에서 660 yr BP 사이에 생성된 것으로, 미약한 중기 청동기저온기, 철기저온기-로마온난기, 중세암흑저온기가 나타났다. 동아시아 지역에서 해당기간 확인된 몬순 약화 현상이 나타났으며, 기존 연구에 비해 다소 빨리 발생 하였을 가능성을 확인하였다.
Understanding the variability of the monsoon system requires information about the changes in the past. We revealed the Mid- and Late-Holocene paleo-climate changes and Asian monsoon variations in Korea by the speleothem records from Pyeongchang. To this, we used thicknesses of growth laminae, stabl...
Understanding the variability of the monsoon system requires information about the changes in the past. We revealed the Mid- and Late-Holocene paleo-climate changes and Asian monsoon variations in Korea by the speleothem records from Pyeongchang. To this, we used thicknesses of growth laminae, stable-isotope analysis (carbon, oxygen), and radio-carbon age dating. The speleothem grew between ~4580 yr BP to ~660 yr BP and we identified several weak AM(Asian monsoon) events, such as Middle Bronze Age Cold Epoch, Iron Age Cold Epoch, and Dark Age Cold Period. These events might have occurred relatively early compared to those of other studies.
Understanding the variability of the monsoon system requires information about the changes in the past. We revealed the Mid- and Late-Holocene paleo-climate changes and Asian monsoon variations in Korea by the speleothem records from Pyeongchang. To this, we used thicknesses of growth laminae, stable-isotope analysis (carbon, oxygen), and radio-carbon age dating. The speleothem grew between ~4580 yr BP to ~660 yr BP and we identified several weak AM(Asian monsoon) events, such as Middle Bronze Age Cold Epoch, Iron Age Cold Epoch, and Dark Age Cold Period. These events might have occurred relatively early compared to those of other studies.
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문제 정의
따라서 이 연구는 강원도 평창의 석회동굴에서 성장한 동굴생성물의 산소동위원소 기록을 이용하여 한반도 중후기 홀로세의 고기후를 복원하고 몬순 변화를 추적함에 따라 시공간적으로 분절되어 있는 국내 석순 연구 사이의 정보를 보완하는 것에 있다. 고기후를 추적하기 위하여 국내에서 수행된 화분분석 연구와 비교 분석하였으며, 화분분석을 통해 복원된 한반도의 기후시기가 석순의 기록에서는 어떠한 양상으로 나타나는지를 확인하였다.
고기후를 추적하기 위하여 국내에서 수행된 화분분석 연구와 비교 분석하였으며, 화분분석을 통해 복원된 한반도의 기후시기가 석순의 기록에서는 어떠한 양상으로 나타나는지를 확인하였다. 또한 한반도 지역에서 진행된 몬순 변화를 확인하고 이를 동아시아 지역과 나아가 전구적인 범위에서 나타나는 몬순 변화와 어떤 관계를 보이는지 고찰하였다.
제안 방법
따라서 이 연구는 강원도 평창의 석회동굴에서 성장한 동굴생성물의 산소동위원소 기록을 이용하여 한반도 중후기 홀로세의 고기후를 복원하고 몬순 변화를 추적함에 따라 시공간적으로 분절되어 있는 국내 석순 연구 사이의 정보를 보완하는 것에 있다. 고기후를 추적하기 위하여 국내에서 수행된 화분분석 연구와 비교 분석하였으며, 화분분석을 통해 복원된 한반도의 기후시기가 석순의 기록에서는 어떠한 양상으로 나타나는지를 확인하였다. 또한 한반도 지역에서 진행된 몬순 변화를 확인하고 이를 동아시아 지역과 나아가 전구적인 범위에서 나타나는 몬순 변화와 어떤 관계를 보이는지 고찰하였다.
, 2001; 2005). 또한 석순의 절단면에서 나타나는 성장선과 그에 따른 명암 정도, 탄소연대측정 결과 등을 토대로 각 기후시기를 구분하였으며, 최종적으로 한반도 내에서 수행된 다른 분석결과들과 비교 검토하였다.
안정동위원소 측정 결과를 얻은 이후 해당 결과와 성장선의 위치를 바탕으로 방사성 탄소연대측정을 위한 시료를 20개 지점에서 채취하여, 서울대학교 공동기기원(NCIRF)과 한국지 질자원연구원(KIGAM)에 의뢰하여 이중 12개 시료에서 연대측정결과를 얻었다. 방사성 탄소연대에서 역년(Calender year)로의 보정은 CalPal Beyond the Ghost 프로그램을 이용하여 수행하였다1). 고기후의 복원은 δ18O의 변동을 기준으로 추적하였으며, 강수량이 많은 시기를 몬순의 강화시기로 간주하였다(Dycosky et al.
탄소연대측정 결과 PC 석순은 4580 yr BP부터 660 yr BP 사이에 생성된 것으로 추정된다. 석순의 성장선과 안정동위원소 분석을 통해 다음과 같이 몬순 강도 변화와 기후시기를 추정하였다.
분석에 사용된 PC 석순의 크기는 길이 약 13cm, 직경 약 8cm이다<그림 2>. 성장선 확인과 시료 채취를 위해 성장 방향과 평행하게 종방향으로 절단하였다. 먼저 석순의 성장선을 육안과 확대경으로 확인한 후, 치과용 드릴(dental drill)을 이용하여 성장축을 따라 석순의 상부에서부터 1mm 이하의 간격으로 총 105개의 분말 시료를 채취하였다.
채취한 분말 시료는 한국기초과학지원연구원(KBSI)에 의뢰하여 안정동위원소(δ18O과 δ13C) 분석을 수행하였다. 안정동위원소 측정 결과를 얻은 이후 해당 결과와 성장선의 위치를 바탕으로 방사성 탄소연대측정을 위한 시료를 20개 지점에서 채취하여, 서울대학교 공동기기원(NCIRF)과 한국지 질자원연구원(KIGAM)에 의뢰하여 이중 12개 시료에서 연대측정결과를 얻었다. 방사성 탄소연대에서 역년(Calender year)로의 보정은 CalPal Beyond the Ghost 프로그램을 이용하여 수행하였다1).
이 연구는 강원도 평창에서 채취한 석순에 대해 탄소연대측정, 성장선 분석 그리고 안정동위원소 분석을 통해 한반도 중부 내륙의 몬순의 강도 변화와 홀로세 중후기 기후시기의 구분을 시도하였다. 탄소연대측정 결과 PC 석순은 4580 yr BP부터 660 yr BP 사이에 생성된 것으로 추정된다.
따라서 석순의 성장선과 음영의 정도에 따라 연대 및 생성환경을 추정할 수 있다. 이에 따라 PC 석순에서 성장선과 명암으로 성장 단계를 4개 구간으로 분류하였다. <그림 4>는 4개 구간과 방사성 탄소연대측정 결과를 함께 도시한 것이다.
채취한 분말 시료는 한국기초과학지원연구원(KBSI)에 의뢰하여 안정동위원소(δ18O과 δ13C) 분석을 수행하였다.
대상 데이터
성장선 확인과 시료 채취를 위해 성장 방향과 평행하게 종방향으로 절단하였다. 먼저 석순의 성장선을 육안과 확대경으로 확인한 후, 치과용 드릴(dental drill)을 이용하여 성장축을 따라 석순의 상부에서부터 1mm 이하의 간격으로 총 105개의 분말 시료를 채취하였다. 채취한 분말 시료는 한국기초과학지원연구원(KBSI)에 의뢰하여 안정동위원소(δ18O과 δ13C) 분석을 수행하였다.
분석에 사용된 PC 석순의 크기는 길이 약 13cm, 직경 약 8cm이다<;그림 2>. 성장선 확인과 시료 채취를 위해 성장 방향과 평행하게 종방향으로 절단하였다.
분석에 이용한 석순은 평창-정선 간 도로공사 공사 중에 발견된 것으로 문화재청 천연기념물센터를 통하여 연구용으로 양허받아 분석에 활용하였다. 석순이 생성된 동굴 내부의 환경과 정확한 위치는 도로 공사로 소실되었기 때문에 확인이 불가능하지만, 지표상 기준으로 북위 37도 20분 3.
편서풍의 영향으로 태백산맥을 넘어 가는 기단에서 지속적으로 수분공급이 일어나 연중 안개가 빈번하게 발생하며 습도도 높게 나타난다. 연구 지역의 기반암은 시대 미상의 영흥층으로 이루어져 있다. 영흥층은 암회색돌로마이트질 석회암과 석회암이 협재되어 나타난다.
성능/효과
이후 약 1700-920 Cal yr BP 사이 중세암흑저온기가 나타나며, 본드 이벤트의 영향으로 건조 시기가 잘 관찰된다. 92 Cal yr BP 이후로는 중세온난기의 특징인 상대적으로 높은 강수량과 높은 변동 빈도가 나타나는 것이 확인되었다.
성장구간 I은 석순의 기저부로부터 약 13mm에 해당하는 구간으로 4580 Cal yr BP에서부터 3300 Cal yr BP에 해당한다<그림 5>. 구간의 평균 성장률은 0.012mm/yr로 석순의 전체 성장속도가 평균적으로 0.039mm/yr임을 고려할 때 상당히 느리게 성장한 것으로 보아 전반적으로 강수량이 적었던 환경이었던 것으로 추정된다. 산소동위원소 측정 결과에서 약 4050 Cal yr BP 시기 δ18O가 다소 감소(depletion)하여 잠시 강수량이 많았을 것으로 추측되나 이후 3300 Cal yr BP 까지 δ18O 값이 지속적으로 증가한 상태를 유지하여 상당 기간동안 건조한 환경이 조성되었을 것으로 보인다.
두 시점에서 PC 석순의 δ18O 수치가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있는데 이러한 경향은 마찬가지로 한반도에 속하는 제주도와 같은 동아시아 지역에 속하는 중국에서도 공통적으로 나타나는 특징이다.
<그림 4>는 4개 구간과 방사성 탄소연대측정 결과를 함께 도시한 것이다. 방사성 탄소연대측정 결과로 PC 석순의 성장 속도를 추정하면, 전체 성장 속도는 평균적으로 0.039mm/yr이며 구간 별 평균 성장속도는 아래로부터 순서대로 0.012mm/yr, 0.042mm/yr, 0.027mm/yr, 0.147mm/yr로 나타났다. 성장이 가장 빨랐던 시기는 구간 Ⅳ이며, 가장 느렸던 시기는 구간 Ⅱ이다.
산소동위원소 측정 결과에서 약 4050 Cal yr BP 시기 δ18O가 다소 감소(depletion)하여 잠시 강수량이 많았을 것으로 추측되나 이후 3300 Cal yr BP 까지 δ18O 값이 지속적으로 증가한 상태를 유지하여 상당 기간동안 건조한 환경이 조성되었을 것으로 보인다.
후속연구
국내 연구들에서 사용된 석순의 출처는 제주, 단양, 평창, 속초 등지에 해당하며, 시간적 범위로는 플라이스토세에서 홀로세 후기에 해당한다<표 1>. 기본적으로 연구의 수 자체가 부족하기 때문에 시간적 범위가 분절되어 있으며, 지리적으로도 다양한 지역에서 성장한 동굴생성물을 활용하였기 때문에 이들이 상이한 기후 환경에서 성장하였을 가능성에 대해서도 고려해야 할 것으로 사료된다. 따라서 국내의 석순 연구들을 종합적으로 비교 분석하기 위해서는 더 많은 동굴생성물을 이용한 연구가 필요하며, 다른 고환경 지시자를 활용한 연구 결과와도 함께 비교하는 작업이 수행되어야 할 것이다.
기본적으로 연구의 수 자체가 부족하기 때문에 시간적 범위가 분절되어 있으며, 지리적으로도 다양한 지역에서 성장한 동굴생성물을 활용하였기 때문에 이들이 상이한 기후 환경에서 성장하였을 가능성에 대해서도 고려해야 할 것으로 사료된다. 따라서 국내의 석순 연구들을 종합적으로 비교 분석하기 위해서는 더 많은 동굴생성물을 이용한 연구가 필요하며, 다른 고환경 지시자를 활용한 연구 결과와도 함께 비교하는 작업이 수행되어야 할 것이다.
이와 같은 산소동위원소 조성의 지역적 차이에 대해서는 이 연구의 시간적 범위인 홀로세 중후기를 대상으로 대한민국 중부 내륙에서 진행된 석순 연구가 부재하기 때문에 심도 있는 논의를 하기에 한계가 있다. 때문에 한반도의 몬순 변화와 그 원인을 명확히 확인하기 위해서는 한반도 고기상 및 더 많은 동굴생성물의 산소동위원소 기록들을 확보하는 작업이 선행되어야 할 것으로 보여 추후의 연구 축적을 통하여 판단할 사안으로 사료된다.
빙하 진출-후퇴의 흔적, 나무의 나이테 등의 기록에 따르면 이 시기 전반적으로 기온이 높고 강수량이 많은 현상과 기온이 낮고 강수량이 적은 현상이 동시에 나타나며, 지역별로 상이하게 나타나기도 한다. 이러한 현상의 원인은 태양 활동의 변동, 엘리뇨-남방진동(ENSO)의 강화 등으로 추정하고 있으나(Vilalba, 1994; Crowley and Lowery, 2000), 한반도 중세온난기에 나타나는 변동을 확인하고 원인을 규명하기 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 보인다.
홍석우(2013)의 연구에서는 제주도의 경우 수증기의 기원이 되는 대양의 특징, 기단, 우량효과, 한라산에 의한 고도 효과, 온도 효과, 간헐적 태풍의 영향 등이 다양하게 강수의 동위원소 조성에 작용하기 때문에 석순의 산소동위원소 조성변화를 통해 과거 몬순기후를 복원하는데 상대적으로 난해한 경향이 있으며, 한반도의 내륙 지역과는 다소 다른 양상이 나타났을 것임을 제시한 바 있다. 이와 같은 산소동위원소 조성의 지역적 차이에 대해서는 이 연구의 시간적 범위인 홀로세 중후기를 대상으로 대한민국 중부 내륙에서 진행된 석순 연구가 부재하기 때문에 심도 있는 논의를 하기에 한계가 있다. 때문에 한반도의 몬순 변화와 그 원인을 명확히 확인하기 위해서는 한반도 고기상 및 더 많은 동굴생성물의 산소동위원소 기록들을 확보하는 작업이 선행되어야 할 것으로 보여 추후의 연구 축적을 통하여 판단할 사안으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
최근 한반도의 장마 현상에 변화가 발생하고 있는 이유는?
한반도 지역 또한 동아시아 몬순의 영향을 받는 지역으로, 대륙과 해양의 비열 차로 인해 강한 강수를 동반하는 여름 몬순인 장마가 나타난다. 최근 급속한 기후변화와 함께 몬순 시스템의 한 기작이었던 한반도의 장마 현상에도 변화가 발생하고 있다. 이러한 배경에서 앞으로의 몬순 시스템 변화를 예측하고 그에 대한 대응을 모색하기 위해서는 과거의 기후변화에 대한 심도 있는 이해가 필요하다.
고기후에 대한 연구에 어려움이 있는 이유는?
국내에서 고기후에 대한 연구는 점차 그 숫자가 증가하고 있는 상황이나 고기후 변화를 추적하고 그와 관련된 메커니즘을 설명하기에는 그 수가 아직 불충분한 상황이다. 특히 과거자료를 복원하기 위해서는 다양한 프록시 자료들을 종합적으로 검토할 필요가 있으나, 화분분석과 같이 특정 방법론을 바탕으로 하는 연구가 주를 이루고 있기 때문에 다른 방법론을 이용하여 보완하는 작업이 필한 실정이다. 동굴생성물은 장기간의 안정된 환경에서 성장하기 때문에 과거의 기후변화 기록이 잘 보전되어 있어 고환경을 복원하는데 유리하며(Poulson and White, 1969), 최근 들어 연대측정 기법과 시료채취 기술의 발달에 따라 점차 고해상도의 고기후 복원이 이루어지고 있다(e.
동아시아 몬순의 특성과 강우 변동에 영향을 주는 요인은?
동아시아 몬순의 특성과 몬순 강우의 변동은 고위도의 한대기단, 저위도 해수면의 온도와 수증기량, 해양과 대기의 상호작용, 열대수렴대(ITCZ; Intertropical Convergence Zone)를 포함한 열대순환 시스템에 영향을 받아 발생된다(An, 2000). 한반도 지역 또한 동아시아 몬순의 영향을 받는 지역으로, 대륙과 해양의 비열 차로 인해 강한 강수를 동반하는 여름 몬순인 장마가 나타난다.
참고문헌 (27)
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