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광학우적계를 이용한 임외우와 수관통과우의 입자 크기 분포 및 운동에너지 비교 분석 KCI 등재

Comparative Analysis of Drop Size Distribution and Kinetic Energy in Gross Rainfall and Throughfall Using Optical Disdrometers

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/444802
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한국환경생태학회지 (한국환경생태학회지 (환생지))
한국환경생태학회 (Korean Society of Environment & Ecology)
초록

산림지역에서 강우는 수관층을 통과하면서 입자의 크기와 낙하 속도가 변화하게 되며, 이로 인해 수관통과우는 임외우와는 다른 물리적 특성을 나타낸다. 이러한 특성은 산림 내 토양침식 과정에 영향을 미칠 수 있으므로 수관통과우 의 특성에 대해 명확히 이해할 필요가 있다. 본 연구는 광학우적계의 관측 자료를 이용하여 임외우와 수관통과우의 강우입자 크기 분포 및 운동에너지를 비교ㆍ분석하였다. 이를 위해 강원대학교 춘천캠퍼스 내 잣나무림, 참나무림 및 공개지에 각각 1대씩 총 3대의 광학우적계를 설치하여 데이터를 수집하였다. 분석 결과, 중앙부피직경(D50, 평균±표 준편차)은 착엽기의 참나무림(4.20±0.61mm), 잣나무림(3.68±1.04mm) 및 낙엽기의 참나무림(2.32±0.45mm)의 수관통 과우의 순으로, 모두 임외우(1.98±0.76mm)보다 큰 것으로 나타났다. 강우입자의 직경별 부피비는 모든 임분의 수관통 과우가 약 3.0~3.5mm 이상의 직경에서 임외우보다 더 크게 나타났다. 강우운동에너지는 강우입자의 크기 분포와 유사한 경향을 보이며, 동일한 강우강도 대비 착엽기의 참나무림, 잣나무림, 낙엽기의 참나무림 및 임외우의 순서로 크게 나타났다. 이러한 결과는 수관통과우가 잎과 가지에서의 비산과 집적으로 인해 임외우와는 다른 강우입자 크기 분포를 보이며, 임지에 더 강한 운동에너지를 전달할 수 있음을 시사한다. 따라서 산림에서 발생하는 토양침식의 예측 정확도의 제고를 위해 산림의 임분구조에 따른 수관통과우의 입자 분포 특성에 대한 이해가 중요하다고 판단된다.

In forested areas, as rainfall passes through the canopy layer, the particle size and falling speed change, resulting in throughfall exhibiting different physical properties from gross rainfall(i.e., rain outside the forest). Since these characteristics can influence soil erosion processes in forests, it is necessary to understand throughfall dynamics. This study compared and analyzed the drop size distribution (DSD) and kinetic energy (KE) of raindrops in throughfall and gross rainfall using data from optical disdrometers. The disdrometers were installed at three locations on the Chuncheon campus of Kangwon National University: a Korean pine (Pinus koraiensis, FPk) stand, an oak stand (Quercus spp., FQ), and an open space (OP) to collect data. The analysis results showed that the median volume diameter (D50, average ± standard deviation) was greater in throughfall across all forest stands compared to gross rainfall (OP: 1.98±0.76 mm), with values in the following order: leafed period FQ (FQL, 4.20±0.61 mm) > FPk (3.68±1.04 mm) > leaf-fall period FQ (FQLF, 2.32±0.45 mm). The volume ratio of raindrops in each drop diameter class indicated that throughfall in all forest stands had higher proportions of drops approximately 3.0–3.5 mm and larger, compared to open-area rainfall. Rainfall KE showed a similar pattern to the drop size distribution, with higher values under comparable rainfall intensities in the following order: FQL > FPk > FQLF > OP. These results suggest that throughfall exhibits a DSD distinct from that of gross rainfall, likely due to scattering and accumulation on leaves and branches, which may increase the amount of KE transmitted to the forest floor. Accordingly, a comprehensive understanding of throughfall DSD in relation to forest stand structure is important for improving the accuracy of soil erosion predictions in forested ecosystems.

목차
요 약
ABSTRACT
서 론
연구방법
    1. 연구대상지
    2. 연구방법
결과 및 고찰
    1. 강우입자 개수 및 직경별 분포
    2. 강우입자의 직경별 부피비
    3. 강우운동에너지
REFERENCES
저자
  • 한미래(강원대학교 대학원 산림환경시스템학과 석사과정) | Mi-Rae Han (Dept. Forestry and Environmental System, Kangwon National Univ., Chuncheon 24341, Gangwon-do, Korea)
  • 김기대(강원대학교 대학원 산림환경시스템학과 박사과정) | Ki-Dae Kim (Dept. Forestry and Environmental System, Kangwon National Univ., Chuncheon 24341, Gangwon-do, Korea)
  • 이인영(강원대학교 대학원 산림환경시스템학과 석사과정) | In-Young Lee (Dept. Forestry and Environmental System, Kangwon National Univ., Chuncheon 24341, Gangwon-do, Korea)
  • 김석우(강원대학교 산림과학부 부교수) | Suk-Woo Kim (Div. of Forest Science, Kangwon National Univ., Chuncheon 24341, Gangwon-do, Korea) Corresponding author