| 초록 |
□ 연구개요 기온상승과 강수증가 등의 기후변화가 심화될 것이라고 예측되는 극지방 툰드라 지역에서, 겨울철 적설상강우(rain-on-snow))에 의한 영구동토층 해빙과 손실(permafrost thawing and degradation)의 가속화와 이로 인한 툰드라 생태계의 생지화학순환(물-탄소-질소)의 변화를 개별기반 지역생태모형 (Individual-based regional ecosystem model)인 Ecosystem Demographymodel version 2(ED2)을 기반으로 고찰하는 것을 목표로 함 □ 연구 목표대비 연구결과 가. 개별기반 지역생태모형(ED2) rain-on-snow 모듈 개발결과 - Bayelva station에서 2년동안(2005-2007) ED2 모의 결과, rain-on-snow 모듈 실행시 토양온도 모의 결과와 토양온도 관측치와 2006-2007년에 더 근접해짐을 확인함 - Rain-on-snow 모듈 실행 전의 평균제곱근오차(root-mean-squared-error, RMSE)는 2.15℃였고, 모듈 시행 후의 RMSE는 0.42℃으로 줄어듬을 확인함 나. ED2-툰드라 모형 시스템 구축 및 수치실험 수행결과 - US-Ivo 사이트의 일간격 플럭스(데이터 개수: 2456)를 Rain-on-snow 모듈을 통합한 ED2-툰드라 모형과 이전 ED2 모형 모의 결과와 비교한 결과, ED2-툰드라 모형의 NEE 플럭스 모의 결과가 향상되었음을 확인함(모듈 실행전 r2 = 0.56, RMSE = 0.46; 실행후 r2 = 0.65, RMSE = 0.32) - RCP8.5 시나리오에서 적설상강우가 유의미하게 감소할 것이라고 예상되는 KOPRI 사이트(Δ=-14.9 mm/y per dec)와, 이와 반대로 유의미하게 증가할것이라고 예상되는 Bayelva 사이트(Δ=+10.3 mm/y per dec)를 중심으로 식생 성장과 토양 탄소량 및 생태계 탄소 교환량을 비교분석함 - 두 사이트 모두에서 NEE 플럭스가 장기적으로 유의미하게 감소(즉, more carbon sink)한 것으로 나타남(KOPRI 사이트: -32 gC/m2 per dec, p <0.001, Bayelva 사이트: -17.8 gC/m2 per dec, p < 0.01). 타가호흡량(토양내 유기물 분해등으로 인한 탄소 배출)은 장기적으로 서서히 증가한것에비해 총일차생산량(GPP)은 2020-2060동안 급격히 증가하고 이후 기간에는 완만히 증가하는 것으로 보임. 따라서 2060년경의 기후가 최대 생태계 교환량을 형성하기 위한 조건에 근접한 것으로 보임. - 본 연구의 결과는 툰드라 지역에서 발생하는 겨울철 적설상강우를 고려하지 않을 경우, 툰드라 순생태계교환량을 과소추정하게 되고, 따라서 극지방의 생지화학순환 예측에 오차가 생긴다는 것을 보여줌. □ 연구개발성과의 활용 계획 및기대효과 (연구개발결과의 중요성) - 모델링 기반 지면-생태계 연구는 기존 전지구 기반 지면생태계 모형을 기반으로 진행 중으로 기후 측면의 연구가 대다수이며 아직 시작단계라고 할수 있음. 본 연구는 State-of-the-Art 개별기반 툰드라 생태-수문모형을 구축하고 활용하는 선제적 연구임. - 본 연구는 향후 기후 변화에 따른 극지 생태계 반응을 예측하기 위한 관측 및 모형 연구 상호 보완을 위한 모형 플랫폼을 제공함. 향후 극지연구소 기지자료 및 여러 다른 사이트의 관측 자료 활용, 모형 적용 및 확대를 위한 기반을 제공하고, 본 연구에서 다루지 않는 다양한 생지물리, 생지화학 관련 연구로의 확대가 가능함 (출처 : 연구결과 요약문 2p) |
