지리산국립공원 아고산대 주요 수종(주목, 잣나무, 구상나무, 신갈나무)에 대한 산소동위원소연대기 작성 및 기후와의 관계 분석 Establishing Tree Ring δ18O Chronologies for Principle Tree Species (T. cuspidata, P. koraiensis, A. koreana, Q. mongolica) at Subalpine Zone in Mt. Jiri National Park and Their Correlations with The Corresponding Climate원문보기
지리산 아고산대 주요 침엽수(주목, 잣나무, 구상나무)와 신갈나무를 이용하여 50년간의 산소동위원소연대기(1966~2015)를 작성하였다. 산소동위원소연대기 작성은 크로스데이팅(cross-dating) 결과가 우수한 4본을 각 수종에서 선발하여 실시하였다. 동일 수종 내 임목 간 산소동위원소연대기의 상관분석 결과 모두 유의성(p < 0.001) 높은 상관이 있는 것으로 확인되었으며, EPS도 0.85 이상이었다. 동일 수종 내 임목 간 상관분석뿐만 아니라 수종간 상관분석에서도 유의성(p < 0.001) 높은 상관관계가 확인되었다. 기후요소(강수량, 기온)와 산소동위원소와의 관계를 조사하기 위한 반응함수 분석에서 주목은 당년 5월 강수량과 유의성 있는 부의 상관을 보였으며, 구상나무는 4월 강수량과 유의성 있는 부의 상관을 보였다. 향후 주목과 구상나무에 대한 장기간의 산소동위원소연대기가 작성된다면 과거 측정하지 못한 장기간의 4월과 5월 강수량 복원이 가능할 것이다.
지리산 아고산대 주요 침엽수(주목, 잣나무, 구상나무)와 신갈나무를 이용하여 50년간의 산소동위원소연대기(1966~2015)를 작성하였다. 산소동위원소연대기 작성은 크로스데이팅(cross-dating) 결과가 우수한 4본을 각 수종에서 선발하여 실시하였다. 동일 수종 내 임목 간 산소동위원소연대기의 상관분석 결과 모두 유의성(p < 0.001) 높은 상관이 있는 것으로 확인되었으며, EPS도 0.85 이상이었다. 동일 수종 내 임목 간 상관분석뿐만 아니라 수종간 상관분석에서도 유의성(p < 0.001) 높은 상관관계가 확인되었다. 기후요소(강수량, 기온)와 산소동위원소와의 관계를 조사하기 위한 반응함수 분석에서 주목은 당년 5월 강수량과 유의성 있는 부의 상관을 보였으며, 구상나무는 4월 강수량과 유의성 있는 부의 상관을 보였다. 향후 주목과 구상나무에 대한 장기간의 산소동위원소연대기가 작성된다면 과거 측정하지 못한 장기간의 4월과 5월 강수량 복원이 가능할 것이다.
50-year tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies (1966~2015) for principle conifer tree species (Taxus cuspidata, Pinus koraiensis, Abies koreana) and Quercus mongolica at subalpine zone in Mt. Jiri were established. The establishing of tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies fo...
50-year tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies (1966~2015) for principle conifer tree species (Taxus cuspidata, Pinus koraiensis, Abies koreana) and Quercus mongolica at subalpine zone in Mt. Jiri were established. The establishing of tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies for each tree species were fulfilled using four trees, which showed the good result in cross-dating. In the comparisons between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies within the same tree species all tree species showed reliable results statistically (p < 0.001), and they also showed EPS higher than 0.85. In addition to, the reliable correlations (p < 0.001) were verified between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies of four tree species, as well. In the response function analysis in order to investigate the relationships between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies and corresponding climatic factors, i.e., monthly precipitation and mean temperature, T. cuspidata showed a negative correlation with May precipitation (p < 0.05) and A. koreana showed a negative correlation with April precipitation (p < 0.05). If long tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies of T. cuspidata and A. koreana will be established, it will be possible to reconstruct April and May precipitation in the past when we have no the meteorological data.
50-year tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies (1966~2015) for principle conifer tree species (Taxus cuspidata, Pinus koraiensis, Abies koreana) and Quercus mongolica at subalpine zone in Mt. Jiri were established. The establishing of tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies for each tree species were fulfilled using four trees, which showed the good result in cross-dating. In the comparisons between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies within the same tree species all tree species showed reliable results statistically (p < 0.001), and they also showed EPS higher than 0.85. In addition to, the reliable correlations (p < 0.001) were verified between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies of four tree species, as well. In the response function analysis in order to investigate the relationships between tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies and corresponding climatic factors, i.e., monthly precipitation and mean temperature, T. cuspidata showed a negative correlation with May precipitation (p < 0.05) and A. koreana showed a negative correlation with April precipitation (p < 0.05). If long tree-ring ${\delta}^{18}O$ chronologies of T. cuspidata and A. koreana will be established, it will be possible to reconstruct April and May precipitation in the past when we have no the meteorological data.
본 연구는 국내 연륜연대학 분야에 산소동위원소연대기 활용방법을 소개하고, 작성된 산소동위원소연대기를 전통적인 연륜연대학적 방법으로 평가하여 활용가치를 확인하고자 수행하였다. 또한, 미래 기후변화 예측모델 개발에 필요한 고기후 요소들 중 어떠한 요소가 산소동위원소연대기로 복원 가능한지도 함께 조사하였다.
본 연구는 국내 연륜연대학 분야에 산소동위원소연대기 활용방법을 소개하고, 작성된 산소동위원소연대기를 전통적인 연륜연대학적 방법으로 평가하여 활용가치를 확인하고자 수행하였다. 또한, 미래 기후변화 예측모델 개발에 필요한 고기후 요소들 중 어떠한 요소가 산소동위원소연대기로 복원 가능한지도 함께 조사하였다.
제안 방법
지리산 아고산대 주요 침엽수인 주목, 잣나무, 구상나무와 신갈나무를 대상으로 50년간의 산소동위원소연대기를 작성하였다. 그 결과, 산소동위원소연대기는 동일 수종 내 임목 간(Fig.
대상 데이터
, 2000). 기후자료의 기간은 1973년 1월부터 2015년 12월까지로 총 43년이며, 분석에활용된 기후요소는 월별 평균기온과 강수량이다(Fig.2). 지난 43년간 평균기온 12.
시료 채취는 지리산국립공원 해발고 1,310∼1,650 m에 자생하는 주목(Taxus cuspidata: TC) 10본, 잣나무(Pinus koraiensis: PK) 5본, 구상나무(Abies koreana:AK) 11본, 신갈나무(Quercus mongolica: QM) 24본을 대상으로 실시하였다. 연륜분석을 위한 생장편(increment core)은 직경 5.
데이터처리
각 연륜에서 측정된 δ18O와 기후요소(월별 평균기온과 강수량)와의 관계를 분석하기 위하여 반응함수분석을 실시하였다. 반응함수 분석은 단순상관 분석과는 달리 여러 독립변수들 상호간 존재하는 다중공선성(multicollinearity)을 제거하여 독립변수와 종속변수 상호간 보다 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있는 분석방법으로 DendroClim 2002 (Biondi and Waikul,2004)를 이용하여 실시하였다.
O와 기후요소(월별 평균기온과 강수량)와의 관계를 분석하기 위하여 반응함수분석을 실시하였다. 반응함수 분석은 단순상관 분석과는 달리 여러 독립변수들 상호간 존재하는 다중공선성(multicollinearity)을 제거하여 독립변수와 종속변수 상호간 보다 신뢰성 높은 결과를 얻을 수 있는 분석방법으로 DendroClim 2002 (Biondi and Waikul,2004)를 이용하여 실시하였다.
이론/모형
소시험편에 대한 측정은 최근 50연륜(1966∼2015년)을 대상으로 실시하였다. 이상의 방법은 Kagawa et al. (2015)을 따랐다.
성능/효과
지리산 아고산대 주요 침엽수인 주목, 잣나무, 구상나무와 신갈나무를 대상으로 50년간의 산소동위원소연대기를 작성하였다. 그 결과, 산소동위원소연대기는 동일 수종 내 임목 간(Fig. 3)에는 물론 수종 간 비교에서도 통계적으로 유의한 일치도가 있는 것으로 확인되었다(Table 3). 본 결과로 연륜폭연대기(ring-width chronology) 중심의 국내 연륜연대학에 새로운 분석방법을 제시하게 되었다.
연구 수종 중 주목의 산소동위원소연대기는 5월 강수량과 통계적으로 유의한 부의 상관이 있었으며,구상나무 산소동위원소연대기는 4월 강수량과 통계적으로 유의한 부의 상관이 있는 것으로 확인되었다. 본 결과를 근거로 연구지역의 4월과 5월 강수량 복원이 주목과 구상나무 산소동위원소연대기로 가능하게 되었다. 두 수종에 대한 장기간의 산소동위원소연대기가 작성된다면 장기간의 고기후 복원을 통한 미래 기후예측에 크게 기여할 것으로 판단된다.
연구 수종 중 주목의 산소동위원소연대기는 5월 강수량과 통계적으로 유의한 부의 상관이 있었으며,구상나무 산소동위원소연대기는 4월 강수량과 통계적으로 유의한 부의 상관이 있는 것으로 확인되었다. 본 결과를 근거로 연구지역의 4월과 5월 강수량 복원이 주목과 구상나무 산소동위원소연대기로 가능하게 되었다.
후속연구
본 결과를 근거로 연구지역의 4월과 5월 강수량 복원이 주목과 구상나무 산소동위원소연대기로 가능하게 되었다. 두 수종에 대한 장기간의 산소동위원소연대기가 작성된다면 장기간의 고기후 복원을 통한 미래 기후예측에 크게 기여할 것으로 판단된다.
본 결과로 연륜폭연대기(ring-width chronology) 중심의 국내 연륜연대학에 새로운 분석방법을 제시하게 되었다. 또한 연륜폭연 대기의 경우 수종별 연대기가 요구되는데, 산소동위원소연대기는 수종 간 제한이 없어 기존의 연륜연대학의 한계를 극복할 수 있게 되었다.
3)에는 물론 수종 간 비교에서도 통계적으로 유의한 일치도가 있는 것으로 확인되었다(Table 3). 본 결과로 연륜폭연대기(ring-width chronology) 중심의 국내 연륜연대학에 새로운 분석방법을 제시하게 되었다. 또한 연륜폭연 대기의 경우 수종별 연대기가 요구되는데, 산소동위원소연대기는 수종 간 제한이 없어 기존의 연륜연대학의 한계를 극복할 수 있게 되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
연륜연대학이 다양한 연구분야에 활용될 수 있는 이유는?
연륜(年輪, tree ring)의 생성연도와 연륜에 저장된 다양한 환경정보를 이용하는 연륜연대학(dendrochronology) (Kaennel and Schweingruber, 1995)은 다양한 연구 분야에서 활용되고 있다. 이러한 연구가 가능한 이유는 계절변화가 뚜렷한 지역의 수목은 1년에 하나의 연륜을 만들고, 연륜 요소인 폭(Schwingruber,1988), 해부학적 특성(예: 세포 크기, 내강 면적, 세포벽 두께)(García-González and Eckstein, 2003; Seo et al., 2012; Jeong et al., 2017), 화학적 특성(예 : 동위원소)(McCarroll and Loader, 2004)이 생육 당시의 특정 환경요소에 의해 결정되기 때문이다. 연륜의 여러 요소들 중에 연륜폭(ring width)은 측정이 용이할 뿐만 아니라 다양한 환경정보가 저장되어 있어 연륜연대학에서 가장 일반적으로 활용되는 요소이다.
연륜연대학은 어떤 정보를 이용하는가?
연륜(年輪, tree ring)의 생성연도와 연륜에 저장된 다양한 환경정보를 이용하는 연륜연대학(dendrochronology) (Kaennel and Schweingruber, 1995)은 다양한 연구 분야에서 활용되고 있다. 이러한 연구가 가능한 이유는 계절변화가 뚜렷한 지역의 수목은 1년에 하나의 연륜을 만들고, 연륜 요소인 폭(Schwingruber,1988), 해부학적 특성(예: 세포 크기, 내강 면적, 세포벽 두께)(García-González and Eckstein, 2003; Seo et al.
연륜연대학에서 가장 일반적으로 활용되는 요소와 그 이유는?
, 2017), 화학적 특성(예 : 동위원소)(McCarroll and Loader, 2004)이 생육 당시의 특정 환경요소에 의해 결정되기 때문이다. 연륜의 여러 요소들 중에 연륜폭(ring width)은 측정이 용이할 뿐만 아니라 다양한 환경정보가 저장되어 있어 연륜연대학에서 가장 일반적으로 활용되는 요소이다.
참고문헌 (30)
Altieri, S., Mereu, S., Cherubini, P., Castaldi, S., Sirignano, C., Lubritto, C., Battipaglia, G. 2015. Tree-ring carbon and oxygen isotopes indicate different water use strategies in three Mediterranea shrubs at Capo Cassia (Sardinia, Italy). Trees 29: 1593-1603.
Biondi, F., Waikul, K. 2004. Dendroclim2002: a C++ program for statistical calibration of climate signals in tree-ring chronologies. Computers & Geosciences 30: 303-311.
Briffa, K.R., Jones, P.D. 1990. Basic chronology statistics and assessment. In: Cook, E.R., Kairiukstis, L.A. eds. Method of Dendrochronology: Applications in the Environmental Science. Dordrecht: Kluwer p. 137-152.
Choi, J.N., Yu, K.B, Park, W.-K. 1992. Paleoclimate reconstruction for Chungbu mountainous region using tree-ring chronology. The Korean Journal of Quaternary Research 6(1): 21-32.
Cook, E.R. 1985. A Time Series Analysis Approach to Tree Ring Standardization. Ph.D. Dissertation. University of Arizona, Tucson, Arizona. pp.175.
Danis, P.A., Masson-Delmotte, V., Stievenard, M., Guillemin, M.T., Daux, V., Naveau, Ph., von Grafenstein, U. 2006. Reconstruction of past precipitation ${\delta}^{18}O$ using tree-ring cellulose ${\delta}^{18}O$ and ${\delta}^{13}C$ : a calibration study near Lac d'Annecy, France. Earth and Planetary Science Letters 243: 439-448.
Jeong, H.-M., Kim, Y.-J., Seo, J.-W. 2017. Relationships between vessel-lumen-area time series of Quercus spp. at Mt. Songni and corresponding climatic factors. Journal of Korean Wood Science and Technology 45(1): 72-84.
Kaennel, M., Schweingruber, F.H. 1995. Multilingual Glossary of Dendrochronology. Paul Haupt Berne pp. 90-98.
Kagawa, A., Sano, M, Nakatsuka, T., Ikeda, T., Kubo, S. 2015. An optimized method for stable isotope analysis of tree rings by extracting cellulose dirctly from cross-sectional laths. Chemical Geology 393-394: 16-25.
Koo, K.-A., Park, W.-K., Kong, W.-S. 2000. Growth of Daphniphyllum macropodum and climatic factors at Mt. Naejang, Korea. The Korean Journal of Quaternary Research 14(1): 65-71.
Kress, A., Saurer, M., Siegwolf, R.T.W., Frank, D.C., Esper, J., Bugmann, H. 2010. A 350 year drought reconstruction from Alpine tree ring stable isotopes. Gobal Biogeochemical Cycles 24:GB2011, doi:10.1029/2009GB003613.
Li, Z., Nakatsuka, T., Sano, M. 2015. Tree-ring cellulose ${\delta}^{18}O$ variability in pine and oak and its potential to reconstruct precipitation and relative humidity in central Japan. Geochemical Journal 49: 125-137.
Liang, E., Eckstein, D. 2009. Dendrochronological potential of the alpine shrub Rhododendron nivale on the south-eastern Tibet Plateau. Annals of Botany 104: 665-670.
Loader, N.J., Robertson, I., Barker, A.C., Switsur, V.R., Waterhouse, J.S. 1997. An improved technique for the batch prosessing of small wholewood samples to ${\alpha}$ -cellulose. Chemical Geology 136: 313-317.
Park, S.-Y., Eom, C.-D., Seo, J.-W. 2015. Seasonal change of cambium activity of pine trees at different growth sites. Journal of Korean Wood Science and Technology 43(4): 411-420.
Park, W.-K. 1993. Increasing atmospheric carbon dioxide and growth trends of korean subalpine conifers. Journal of Korean Forest Science 82(1): 17-25.
Park, W.-K., Seo, J.-W. 1999. A dendroclimatic analysis on Abies koreana in Cheonwang-bong area of Mt. Chiri, Korea. The Korean Journal of Quaternary Research 13(1): 25-33.
Park, W.-K., Yadav, R.R. 1998. Reconstruction of May precipitation (A.D. 1731-1995) in west-central Korea from tree rings of korean red pine. Journal of Korean Meteorological Society 34(3): 459-465.
Rebetez, M., Saurer, M., Cherubini, P. 2003. To what extent can oxygen isotopes in tree rings and precipitation be used to reconstruct past atmosheric temperature? A case study. Climatic Change 61: 237-248.
Sano, M., Tshering, P., Komori, J., Fujita, K., Xu, C., Nakatsuka, T. 2013. May-September precipitation in the Bhutan Himalaya since 1743 as reconstructed from tree ring cellulose ${\delta}^{18}O$ . Journal of Geophysical Research: Atmospheres 118: 8399-8410.
Sauer, M., Cherubini, P., Reynolde-Henne, C.E., Treydte, K.S., Anderson, W.T., Siegwolf, R.T.W. 2008. An investigation of the common signal in tree ring stable isotope chronologies at temperate sites. Journal of Geophysical Research 113:G04035, doi:10.1029/2008JG000689.
Schweingruber, F.H. 1988. Tree Rings - Basics and Applications of Dendrochronology. Dordrecht, D. Reidel Publishing Company, Boston pp. 276.
Seo, J.-W., Kim, J., Park, W.-K. 2000. Analysis of heterogeneous tree-ring growths of Pinus densiflora with various topographical characteristics in Mt. Worak using GIS. The Korean Journal of Ecology 23(1): 25-32.
Seo, J.-W., Eckstein, D., Jalkanen, R. 2012. Screening various variables of cellular anatomy of Scots pine in subarctic Finland for climatic signals. IAWA Journal 33(4): 417-429.
Seo, J.-W., Choi, E.-B., Ju, J.-D., Shin, C.-S. 2017. The association of intra-annual cambial activities of Pinus koraiensis and Chameacyparis pisifera plnated in Mt. Worak with climatic factros. Journal of Korean Wood Science and Technology 45(1): 43-52.
Seo, J.-W., Park, W.-K. 2002. Reconstruction of May precipitation (317 years: A.D. 1682-1998) using tree rings of Pinus densiflora S. et Z. in western Sorak Mt. The Korean Journal of Quaternary Research 16(1): 29-36.
Xu, C, Sano, M., Nakatsuka, T. 2013. Tree-ring cellulose ${\delta}^{18}O$ of Fokienia hodginsii in northern Laos: a promising proxy to reconstruct ENSO?. Journal of Geophysical Research 116:D24109, doi:10.1029/2011JD016694.
Xu, C., Sano, M., Nakatsuka, T. 2013. A 400-year record of hydroclimate variability and local ENSO history in northern Southeast Asia inferred from tree-ring ${\delta}^{18}O$ . Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 386: 588-598.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.