보고서 정보
주관연구기관 |
국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2016-02 |
과제시작연도 |
2015 |
주관부처 |
농촌진흥청 Rural Development Administration(RDA) |
과제관리전문기관 |
국립농업과학원 National Institute of Agricultural Sciences |
등록번호 |
TRKO201600003069 |
과제고유번호 |
1395039919 |
사업명 |
농업기초기반연구 |
DB 구축일자 |
2016-06-25
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DOI |
https://doi.org/10.23000/TRKO201600003069 |
초록
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Ⅳ. 연구개발결과
과거 38년간(1973~2010년) 이상기온의 출현횟수는 연 평균 1.8회(이상고온 0.65회, 이상저온 1.15회)로 조사되었다. 연도별로는 1998년에 이상고온의 출현횟수가 2.47회로 가장 많았고,이상저온의 출현횟수는 1980년에 5.07회로 가장 많았다. 연대별 이상고온의 연간 출현횟수는 1980년대(1981∼1990년)의 0.2회에서 2000년대(2001∼2010년)의 1.0회로 5배 이상 크게 증가한 반면에, 이상저온의 연간 출현횟수는 1970년대(1973∼1980년)의 2.06회에서 2000년대의
Ⅳ. 연구개발결과
과거 38년간(1973~2010년) 이상기온의 출현횟수는 연 평균 1.8회(이상고온 0.65회, 이상저온 1.15회)로 조사되었다. 연도별로는 1998년에 이상고온의 출현횟수가 2.47회로 가장 많았고,이상저온의 출현횟수는 1980년에 5.07회로 가장 많았다. 연대별 이상고온의 연간 출현횟수는 1980년대(1981∼1990년)의 0.2회에서 2000년대(2001∼2010년)의 1.0회로 5배 이상 크게 증가한 반면에, 이상저온의 연간 출현횟수는 1970년대(1973∼1980년)의 2.06회에서 2000년대의 0.63회로 크게 감소하는 경향을 나타내서, 최근 우리나라에서의 온난화 현상을 나타내고 있었다. 농업기후지대로 구분하여 분석하면, 과거 38년간 이상고온의 출현횟수가 가장 많았던 농업기후지대는 태백고냉지대(대관령, 평창 등)로서 연 평균 0.76회이었고, 동해안 북부지대(강릉, 속초등)는 0.74회로 다음으로 많았다. 반면에, 이상고온의 출현횟수가 가장 적었던 농업기후지대는 동해안 남부지대(포항, 울산 등)로 0.45회였다. 과거 38년간 이상저온의 출현횟수가 가장 많았던 농업기후지대는 소백서부 내륙지대(청주, 대전 등)로 연 평균 1.43회이었고, 이상저온의 출현횟수가 가장 적었던 농업기후지대는 동해안 중부지대(울진, 영덕 등)로 연 평균 0.64회이었다. 과거 38년 동안 이상일조의 출현횟수는 연 평균 1.24회(이상다조 0.55회, 이상과조 0.69회)로 조사되었다. 연도별로는 2001년에 이상다조의 출현횟수가 2.37회로 가장 많았고, 이상과조의 출현횟수는 2010년에 1.95회로 가장 많았다. 연대별 이상다조의 연간 출현횟수는 1970년대의 1.26회에서 2000년대의 0.47회로 크게 감소한 반면에, 이상과조의 연간 출현횟수는 1980년대의 0.39회에서 2000년대의 0.98회로 증가하는 경향을 나타내었다. 농업기후지대로 구분하여 분석하면, 과거 38년 동안 이상다조의 출현횟수가 가장 많았던 농업기후지대는 중부내륙지대로서 연평균 1.35회이었고, 이상다조의 출현횟수가 가장 적었던 농업기후지대는 영남내륙산간지대로 0.21회였다. 반면에 과거 38년동안 이상과조의 출현횟수가 가장 많았던 농업기후지대는 동해안 남부지대로 연 평균 0.97회이었고, 이상과조의 출현횟수가 가장 적었던 농업기후지대는 소배산간지대(충주, 보은 등)로 연 평균 0.48회이었다. 과거 12년간(2001~2012년)의 벼 등숙기간인 8~9월의 기상변화 특징은 기온이 높아지고 일조시간이 줄어드는 경향이었다. 이와 같은 벼 등숙기간의 고온과 일조시간의 부족은 벼 기준의 기후생산력지수(CPI)의 감소의 원인이었고, 감소의 정도는 벼 출수기가 빠를수록 더 크게 나타나는 것으로 분석되었다. 따라서 안정적인 벼생산량을 확보하기 위해서는 벼 출수기를 늦추는 재배적인 조치가 필요할 것으로 판단되었다.그리고, 과거 12년동안의 벼 수량의 변화는 특별한 경향을 나타내지는 않았으나, 벼 수량의 연간 변화는 CPI의 연간 변화와 유사한 패턴을 보였다. 특히, 출수기가 8월 11일 조건에서, 벼수량에 대한 CPI의 일차함수는 전국 벼 수량 변이의 63%정도 설명하는 것으로 분석되었다.1981년부터 2010년까지 과거 30년간의 기후자료 분석에 의하면, 동계작물의 파종기간 동안 평균기온은 10년에 0.45℃씩 상승한데 반해, 강수량은 10년에 6.74 ㎜씩 감소하고, 강수일수도 감소한 것으로 분석되었다. 강수량은 변동성이 크고 변화 경향이 통계적으로 뚜렷하지 않는 반면에 기온은 상승경향이 뚜렷한 것으로 조사되었으므로 상승된 기온조건을 고려하여 동계작물의 적정 파종시기를 늦추는 방향으로 벼-맥류 이모작 작부체계에서 재배시기의 재조정이 가능할 것으로 평가되었다.
최고기온을 추정할 경우 IDW와 스플라인, 정규크리깅의 공간내삽기법만을 적용하였을 경우 RMSE가 0.93∼1.22로 나타났고, 고도보정을 추가로 적용하였시 0.67∼0.81로 나타나 IDW의 경우 37%, 스플라인은 28%, 정규크리깅(가우스모형, 지수모형)은 26%의 정확도가 향상되는것으로 나타났다. 이와 같이 최고기온을 추정할 경우 IDW, 스플라인, 정규크리깅을 이용한 공간내삽기법에 고도보정을 적용하는 방법이 효과적일 것으로 예상된다. 최저기온 추정을 하였을 경우 보정인자로 기온감률을 이용한 고도보정효과와 냉기집적효과, 온난대효과를 공간내삽기법에 적용하였다. 그 결과 보정인자를 적용하였을 경우 IDW는 11%, 정규크리깅(가우스모형)는 13%, 정규크리깅(지수모형)는 5%로 정확도 향상이 나타나, IDW, 정규크리깅의 공간내삽기법에 보정인자를 적용하는 방법과 고도값을 이차변수로 한 공동크리깅(지수모형)에 보정인자를 적용하는 방법이 효과적일 것으로 예상된다. 강수량의 추정을 위해 각 추정값의 정확도를 비교한 결과 IDW와 정규크리깅이 정확도가 다소 높은 것으로 나타났다. 지역별로 소기후 모형의 정확도를 비교한 결과 최고기온의 경우 대체로 충청남․북도에서 RMSE가 가장 낮게 나타났으며 최저기온의 경우 경상남도에서 RMSE가 가장 낮게 나타났으며 최고기온의 경우처럼 강원도가 상대적으로 고도보정효과가 가장 큰 것으로 나타났다. 기존 소기후 모형의 정확도를 높이기 위하여 해안효과와 열섬효과를 보정인자로 추가하였으며, 최고기온의 추정을 위해서 IDW를 통해 공간내삽한 값에 해안효과를 반영한 추정값을 구하였고, 최저기온의 추정을 위하여 IDW를 통해 공간내삽한 값에 해안효과와 열섬효과, 온난대효과, 냉기집적효과를 반영한 추정값을 구하였다. 그리고 이렇게 구한 추정값과 실측값의 차이를 랜덤포레스트에서 계산할 결과값으로 정하였다. 랜덤포레스트 구동을 위해 지형적 특성을 반영한 변수로 고도편차, 고도값, 위도, 경도, 경사도, 경사향 등을 적용하였으며, 랜덤포레스트 구동 결과는 최고기온의 경우 보정효과가 미비하였지만 최저기온의 경우는 고도편차, 고도값, 위도, 경도를 변수로 하였을 때 RMSE가 1.39에서 1.12 로 감소하여 가장 설명력이 높은 것으로 나타났다. 앞에서 정립된 소기후 모형을 이용하여 기후지대를 구분한 결과 6지대로 구분되었다.
Abstract
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Using meteorological data collected from 60 observation stations during the last 38 years from 1973 through 2010, we have analysed the occurrence frequencies of abnormally low or high temperature leading to agrometeorological disasters. The analysis was made for 20 agro-climatic zones that had alrea
Using meteorological data collected from 60 observation stations during the last 38 years from 1973 through 2010, we have analysed the occurrence frequencies of abnormally low or high temperature leading to agrometeorological disasters. The analysis was made for 20 agro-climatic zones that had already been divided by the Rural Development Administration before. Since 1973, there have been an average of 1.8 frequency of abnormal air temperature occurrence per year. The frequency of abnormally high temperature occurrence has increased from an average of 0.2 per year in 1970s to 1.0 in 2000s. However, the frequency of abnormally low temperature occurrence has decreased from an average of 2.06 per year in 1970s to 0.63 in 2000s, which might be able to explain a recent global warming. The highest frequency of abnormally high temperature occurrence appeared in Taebaek Alpine zone with an average of 0.76 frequency per year. Meanwhile, abnormally low temperature was the highest in Western Sobaek Inland zone with an average of 1.43 frequency per year. The occurrence of abnormal sunshine duration was analyzed using meteorological data collected from 60 observation stations during the last 38 years (1973-2010). The 20 agro-climatic zones defined by the Rural Development Administration, were used as a spatial unit for the analysis. On average, abnormal duration of sunshine occurred 1.24 times per year since 1973.The abnormally long duration of sunshine occurred less frequenctly in 2000s (0.47 per year) than in 1970s (1.26 per year). However, the frequency of abnormally short duration of sunshine has increased from an average of 0.58 per year in 1970s to 0.98 in 2000s. The highest frequency of abnormally long duration of sunshine appeared in Central Inland zone with an average of 1.35 frequencies per year. On the other hand, abnormally short duration of sunshine was the most frequent in South Eastern Coastal zone with an average of 0.97 frequencies per year. Air temperature has increased, while sunshine hour has decreased during the rice ripening period (August to September) for past 12 years from 2001 through 2012 in Korea. Climatic Productivity Index (CPI) has fallen because of the decreased sunshine hour and increased air temperature during the rice ripening period, and the degree of reduction was greater at early heading date of rice. For stable rice production, we will need to delay the heading date of rice as cultivation management. Rice yields per unit area haven’t shown a specific trend for past 12 years. However, yearly change of rice yield showed a similliar pattern with that of CPI. Especially, a linear function relating rice yield to CPI explained approximately 63 % of variation in rice yield on August 11th of heading date. This study was conducted to provide the agricultural climatological basic data for the reset of sowing period of the winter crop on the double cropping system with rice. During the past 30 years from 1981 to 2010, mean air temperature has risen by 0.45℃ per 10 years (with statistical significance), while precipitation has decreased by 6.74 mm per 10 years and the numbers of days for precipitation has reduced by 0.23 days per 10 years (with no statistical significance) in the sowing period (1st Oct. to 5th Nov.) of winter crop. It was analyzed that double cropping system of rice and winter crops need to be reset in the way of delaying the sowing time of winter crops, because rising trend of temperature was clear while variability of precipitation was great and the trend was not clear in the sowing period of winter crops. We have also analyzed the meteorological features of the sowing period of winter crops in 2014, and found that mean air temperature in 2014 was higher than that in normal years(similar to recent temperature change feature) while precipitation in 2014 was much more frequent than that in normal years (unlike recent precipitation features). Such tendency in 2014 made the sowing of winter crops difficult because mechanical sowing could not be worked in flooded paddy fields. Heavy rain in October 2014 was also analyzed as a rare phenomenon.
Since the terrain of Korea is complex, micro- as well as meso-climate variability is extreme by locations in Korea. In particular, air temperature and precipitation of agricultural fields is influenced by topographic features. We study microclimate modeling for accurate estimation of point-unmeasured meteorological data from point-measured data. This study was carried out to compare spatial interpolation methods to estimate monthly air temperature and precipitation in agricultural fields surrounded by rugged terrains. Various spatial interpolation methods including Inverse Distance Weighting (IDW), Spline, Ordinary Kriging and Cokriging were tested to estimate monthly air temperature and preci of unobserved stations. And we applied to correction modules including temperature lapse rate, local effects of cold air drainage, thermal belt, ocean, urban heat island and correction factor using Random Forest for accureacy improvement of estimated value. Monthly measured data sets from automatic weather system(AWS) locations in South Korea were used to generate the gridded air temperature and precipitation. Also, We carried out classification study of agro-climatic zones in South Korea using microclimate model.
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