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국내 옥수수 재배적지 예측을 위한 R 기반의 기후적합도 모델 병렬화
R Based Parallelization of a Climate Suitability Model to Predict Suitable Area of Maize in Korea 원문보기

한국농림기상학회지 = Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology, v.19 no.3, 2017년, pp.164 - 173  

현신우 (서울대학교 식물생산과학부) ,  김광수 (서울대학교 식물생산과학부)

초록
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기후변화에 대응하기 위해 다양한 작부체계 구축이 시도될 수 있다. 변화하는 기후조건에서 작물들이 최적의 재배지에 배치될 수 있도록 기후적합도를 평가하는 것이 중요하다. EcoCrop 모델과 같은 월별 기후자료를 사용하여 여러 작물의 재배적합도들 계산하는 모델을 사용할 경우, 고해상도의 전자기후도를 사용하여 우리나라의 복잡한 지형을 고려한 재배 적합도 계산이 가능하다. 그러나, 방대한 기후자료의 처리를 위해 여러 전산자원들을 동시에 사용할 수 있는 병렬처리 기술 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 공개용 통계분석 도구인 R을 기반으로 EcoCrop 모델을 병렬로 구동할 수 있는 스크립트를 개발하고, 이를 격자형 기후자료에 적용하여 옥수수의 재배적지를 예측하였다. 병렬 처리를 시도한 결과 CPU 코어 개수 증가에 따른 처리 시간 단축이 선형적으로 이루어지지는 않았으나 처리시간의 상당부분을 단축할 수 있었다. 예를 들어 16개의 CPU를 사용하였을 때 이상적인 시간보다 1.5배가 넘는 시간이 소모되었으나 총 시간이 90%정도 단축되었다. 이러한 기술들을 작물 생육 모델들이 개발되지 않은 작물들에 적용할 경우, 기후변화 조건에 적응할 수 있는 작부체계 설계를 지원할 수 있을 것이다. 또한, 본 연구에서 사용한 기술들은 CPU 코어가 많은 워크스테이션에서 작동이 가능하나, 여러 컴퓨터를 연결한 중형 컴퓨터에 사용할 수 있는 MPI 기술을 적용할 수 있는 기술개발이 필요할 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Alternative cropping systems would be one of climate change adaptation options. Suitable areas for a crop could be identified using a climate suitability model. The EcoCrop model has been used to assess climate suitability of crops using monthly climate surfaces, e.g., the digital climate map at hig...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나, 방대한 기후자료의 처리를 위해 여러 전산자원들을 동시에 사용할 수 있는 병렬처리 기술 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 공개용 통계분석 도구인 R을 기반으로 EcoCrop 모델을 병렬로 구동할 수 있는 스크립트를 개발하고, 이를 격자형 기후자료에 적용하여 옥수수의 재배적지를 예측하였다. 병렬 처리를 시도한 결과 CPU 코어 개수 증가에 따른 처리 시간 단축이 선형적으로 이루어지지는 않았으나 처리시간의 상당부분을 단축할 수 있었다.
  • 국내에서는 작물의 재배적합도 예측을 위해 고해상도 기후자료 처리를 지원할 수 있는 병렬처리 기술에 대한 연구가 거의 이루어지지 않고 있다. 본 연구에서는 통계 분석 도구 중의 하나인 R을 기반으로 병렬처리 패키지들을 활용하여 작물의 재배적지를 예측할 수있는 체계를 구축하고자 하였다. 특히, 국내 곡물 자급률을 향상시킬 수 있고 기존 연구에서 재배적합도 예측을 위해 다루어 지지 않은 옥수수를 대상으로 기후 적합도 예측 모델 활용 기술 개발에 중점을 두었다.
  • 본 연구에서는 통계 분석 도구 중의 하나인 R을 기반으로 병렬처리 패키지들을 활용하여 작물의 재배적지를 예측할 수있는 체계를 구축하고자 하였다. 특히, 국내 곡물 자급률을 향상시킬 수 있고 기존 연구에서 재배적합도 예측을 위해 다루어 지지 않은 옥수수를 대상으로 기후 적합도 예측 모델 활용 기술 개발에 중점을 두었다. 이러한 재배적합도 예측 체계 구축을 통해 벼와 콩 이외의 기타 작물에 대한 기후변화 영향평가를 지원할수 있을 것이다.

가설 설정

  • 특정지점에서의 기후적합도는 작물의 파종시기와 연계되어 결정되어야 한다. 그러나, 격자형식으로 기후적합도를 예측할 때, 작물 파종시기를 특정할 수 없기 때문에, 1월부터 12까지 매월 재배기간이 시작된다고 가정된다. 특정 재배기간 동안의 재배적합도(F)는다음과 같이 계산된다:
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
EcoCrop 모델로 예측된 기후적합도는 주어진 기후조건에서의 잠재적 생산성을 나타내는 지표로 활용될 수 있는 근거는? Challinor et al.(2014)은 메타 데이터 분석을 통해, 기후변화에 대한 적응대책이 시행될 경우 미래기후조건에서도 옥수수의 생산성이 상승할 수 있을 것으로 전망하였다. 본 연구에서도 2050년대 뿐만 아니라 2080년대에도지속적으로 높은 기후적합도 값을 가진 지역이 증가하 였다(data not shown). 따라서, EcoCrop 모델로 예측된 기후적합도는 주어진 기후조건에서의 잠재적 생산성을 나타내는 지표로 활용될 수 있을 것이다.
EcoCrop모델은 작물의 재배 적합도를 계산하기 위해 무엇을 사용하는가? EcoCrop모델은 월별 온도와 연간 강수량을 사용하여 작물의 재배적합도를 계산한다(Hijmans and Graham, 2006). 특정 지점의 재배적합도를 계산하기 위해, 우선 해당 지점의 월별 온도 및 연간 강수량을 사용하여 온도 적합도(T) 와 강수 적합도(P)가 계산된다(Fig.
재배적지 예측을 위한 병렬처리 기술의 적합성을 판단하기 위한 자료로 사용된 기후자료는? 재배적지 예측을 위한 병렬처리 기술의 적합성을 판단하기 위해, 기상청으로부터 1km 해상도의 격자형 기후자료를 수집하였다(http://climate.go.
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참고문헌 (30)

  1. Boote, K. J., J. W. Jones, and G. Hoogenboom, 1998: Simulation of crop growth: CROPGRO model. 

  2. Challinor, A.J., J. Watson, D.B. Lobell, S.M. Howden, D.R. Smith, and N. Chhetri, 2014: A meta-analysis of crop yield under climate change and adaptation. Nature Climate Change 4(4), 287. 

  3. Ecocrop, 2016: http://ecocrop.fao.org (2016. 9. 7) 

  4. Github, 2016: https://github.com/CIAT-DAPA/dapa-climate-change/blob/master/EcoCrop/src/EcoCrop.R (2016. 9. 7) 

  5. Griffin, T. S., B. S. Johnson, and J. T. Ritchie, 1993: A simulation model for potato growth and development: Substor-potato Version 2.0. Michigan State University, Department of Crop and Soil Sciences. 

  6. Hijmans, R.J., L. Guarino, M. Cruz, and E. Rojas, 2001: Computer tools for spatial analysis of plant genetic resources data: 1. DIVA-GIS. Plant Genetic Resources Newsletter, 15-19. 

  7. Hijmans, R. J., and C. H. Graham, 2006: The ability of climate envelope models to predict the effect of climate change on species distributions. Global change biology 12(12), 2272-2281. 

  8. Hijmans, R. J., 2016: raster: Geographic Data Analysis and Modeling. R package version 2.5-8, https://CRAN.R-project.org/packageraster 

  9. Jones, J. W., G. Hoogenboom, C. H. Porter, K. J. Boote, W. D. Batchelor, L. A. Hunt, P. W. Wilkens, U. Singh, A. J. Gijsman, and J. T. Ritchie, 2003: The DSSAT cropping system model. European journal of agronomy 18(3), 235-265. 

  10. Jones, P. G., and P. K. Thornton, 2003: The potential impacts of climate change on maize production in Africa and Latin America in 2055. Global environmental change 13(1), 51-59. 

  11. Kim, D. J., S. O. Kim, K. H. Moon, and J. I. Yun, 2012: An outlook on cereal grains production in South Korea based on crop growth simulation under the RCP 8.5 climate change scenarios. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 14(3), 132-141. (in Korean with English abstract) 

  12. Kim, H., S. Hyun, and K. S. Kim, 2014: A study on the prediction of suitability change of forage crop Italian Ryegrass (Lolium multiflorum L.) using spatial distribution model. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 16(2), 103-113. (in Korean with English abstract) 

  13. Kim, J., C. K. Lee, H. Kim, B. W. Lee, and K. S. Kim, 2015: Requirement analysis of a system to predict crop yield under climate change. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 17(1), 1-14. (in Korean with English abstract) 

  14. Kim, M.J., S. Seo, K.C. Choi, J.G. Kim, S.H. Lee, J.S. Jung, S.H. Yoon, H.C. Ji, and M.H. Kim, 2013: The studies on growth characteristics and dry matter yield of hybrid corn varieties in Daegwallyeong region. Journal of The Korean Society of Grassland and Forage Science 33(2), 123-130. 

  15. KMA, 2016: Climate Information Portal. http://climate.go.kr (2016. 9. 7) 

  16. Kobal, M., A. Ceglar, K. Eler, B. Medved-Cvikl, L. Honzak, P. Simoncic, and D. Hladnik, 2013: On the use of R programming language in the analyses of spatial data. Acta Silvae et Ligni 102, 55-62. 

  17. Lee, C. K., J. Kim, J. Shon, W. H. Yang, Y. H. Yoon, K. J. Choi, and K. S. Kim, 2012: Impacts of climate change on rice production and adaptation method in Korea as evaluated by simulation study. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 14(4), 207-221. (in Korean with English abstract) 

  18. Lee, K. J., S. Lee, B. W. Lee, and K. S. Kim, 2013: Implementation of GrADS and R Scripts for Processing Future Climate Data to Produce Agricultural Climate Information. Atmosphere, 23(2), 237-243. (in Korean with English abstract) 

  19. Ludwig, F., and S. Asseng, 2006: Climate change impacts on wheat production in a Mediterranean environment in Western Australia. Agricultural Systems 90(1), 159-179. 

  20. Ramirez-Villegas, J., A. Jarvis, and P. Laderach, 2013: Empirical approaches for assessing impacts of climate change on agriculture: the EcoCrop model and a case study with grain sorghum. Agricultural and Forest Meteorology 170, 67-78. 

  21. RDA, 2016: Digital Agro-Climate Map Database for Impact Assessment of Climate Change on Agriculture System. http://www.agdcm.kr (2016. 9. 7) 

  22. RDA, 2016: Korean Soil Information System. http://soil.rda.go.kr (2016. 9. 7) 

  23. Revolution Analytics and S., Weston, 2015a: doSNOW: Foreach Parallel Adaptor for the 'snow' Package. R package version 1.0.14, https://CRAN.R-project.org/packagedoSNOW 

  24. Revolution Analytics and S., Weston, 2015b: foreach: Provides Foreach Looping Construct for R. R package version 1.4.3, https://CRAN.R-project.org/packageforeach 

  25. Shim, K. M., K. A. Roh, K. H. So, G. Y. Kim, H. C. Jeong, and D. B. Lee, 2010: Assessing impacts of global warming on rice growth and production in Korea. Climate Change Research 1(2), 121-131. (in Korean with English abstract) 

  26. Song, Y., W.K. Lee, H. Kwak, M. Kim, and S.R. Yang, 2013: Vulnerability Assessment of Maize and Wheat Production to Temperature Change - In Case of USA and China -. Journal of Climate Change Research 4(4), 371-384. 

  27. Tierney, L., A. J. Rossini, and N. Li, 2009: Snow: A parallel computing framework for the R system. International Journal of Parallel Programming 37(1), 78-90. 

  28. Tierney, L., A. J. Rossini, N. Li, and H. Sevcikova, 2016: snow: Simple Network of Workstations. R package version 0.4-2, https://CRAN.R-project.org/packagesnow 

  29. Yamori, W., K. Hikosaka, and D.A. Way, 2014: Temperature response of photosynthesis in C3, C4, and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation. Photosynthesis research 119(1-2), 101-117. 

  30. Yoo, B. H. and K. S., Kim, 2017: Development of a gridded climate data tool for the COordinated Regional climate Downscaling EXperiment data. Computers and Electronics in Agriculture 133, 128-140. 

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