논문 상세보기
생물음향 자료를 활용한 조류 발성 Phenology 정량화 - 누적 분위수 기반 접근법의 제안과 검증 - KCI 등재
Quantifying Avian Vocal Phenology Using Bioacoustic Monitoring Data - A Cumulative Quantile-Based Approach -
- 언어KOR
- URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/452368
pp.347-361
생물계절(phenology)은 생물의 계절적 활동 시기와 변화를 이해하기 위한 핵심 연구 분야이다. 그러나 조류를 대상으 로 한 기존 Phenology 연구는 최초 도래일이나 최초 탐지일과 같은 단일 사건 기반 지표에 의존하는 경우가 많아 관측 노력과 우연한 탐지의 영향을 받을 수 있다는 한계를 가진다. 본 연구에서는 생물음향 자료를 활용한 조류 발성 Phenology 정량화 방법으로서 누적 분위수 기반 접근법을 제안하고 그 적용 가능성을 검증하였다. 연구에는 2019년 전국 36개 연구 대상지에서 자동녹음장비(Song Meter SM4)를 이용하여 수집한 팔색조(Pitta nympha) 발성 자료를 활용하였다. 시간 단위 탐지자료를 구축한 후 일별 발성 빈도를 누적하여 누적 발성활동 곡선을 작성하였으며, 전체 계절 발성활동의 25%, 50%, 75%가 누적되는 시점을 각각 T25, T50, T75로 정의하였다. 또한 기존 기간 기반 사분위수 방법과 결과를 비교하고, 초기·후기 이상 탐지 및 결측자료 시뮬레이션을 통해 지표의 강건성을 평가하였다. 분석 결과 T25, T50, T75는 각각 2019년 5월 26일, 6월 4일 및 6월 16일로 나타났으며, 전체 발성활동의 50%가 약 21일 동안 집중되는 것으로 확인되었다. 반면 기간 기반 사분위수 방법은 동일 지표를 각각 9일, 21일 및 30일 더 늦게 추정하였다. 또한 최초 탐지일과 최종 탐지일은 이상 탐지에 의해 각각 최대 9일과 14일 변화한 반면, T25, T50 및 T75는 변화가 나타나지 않았다. 결측자료 시뮬레이션에서도 30% 수준의 자료 누락 조건까지 평균 변화량이 2일 미만으로 유지되었다. 본 연구에서 제안한 누적 분위수 기반 접근법은 팔색조를 대상으로 한 본 연구의 자료와 검증 조건에서 계절 전체의 발성활동 분포를 반영하여 발성 Phenology를 비교적 안정적으로 정량화할 수 있음을 보여주었다. 향후 다양한 종과 장기 생물음향 자료를 대상으로 추가적인 검증이 이루어진다면, 본 접근법은 Phenology 연구를 위한 정량적 분석틀로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Phenology is a key field of ecological research that examines the timing and seasonal dynamics of biological activities. However, conventional avian phenology studies have often relied on event-based metrics such as first arrival dates or first detection dates, which can be strongly influenced by sampling effort and chance observations. In this study, we proposed a cumulative quantile-based approach for quantifying avian vocal phenology using passive acoustic monitoring data and evaluated its applicability. We used vocalization data of the Fairy Pitta (Pitta nympha) collected from 36 study sites across South Korea in 2019 using automated recording units (Song Meter SM4). Hourly detection records were aggregated into daily vocal detections and used to construct cumulative vocal activity curves. The dates at which cumulative seasonal vocal activity reached 25%, 50%, and 75% were defined as T25, T50, and T75, respectively. We further compared these metrics with a conventional period-based quartile approach and evaluated their robustness through simulations of early and late outlier detections as well as missing-data scenarios. The estimated T25, T50, and T75 occurred on 26 May, 4 June, and 16 June 2019, respectively, indicating that 50% of the total seasonal vocal activity was concentrated within a 21-day period. In contrast, the period-based quartile method produced estimates that were 9, 21, and 30 days later, respectively. While first and last detection dates shifted by up to 9 and 14 days under outlier scenarios, T25, T50, and T75 remained unchanged. Under missing-data simulations, mean shifts remained below two days even when up to 30% of observations were removed. Under the data and validation conditions examined for the Fairy Pitta (Pitta nympha) in this study, the proposed cumulative quantile-based approach provided a relatively robust means of quantifying vocal phenology by incorporating the distribution of vocal activity across the entire season. With further validation across diverse species and long-term bioacoustic datasets, this approach may serve as a quantitative framework for phenological research.
ABSTRACT
서 론
연구방법
1. 음향자료 및 분석 대상지
2. 시간 단위 발성 탐지 자료(hour-based vocal detectiondataset) 구축
3. 누적 발성활동 곡선(cumulative vocal activity curve)의구축
4. 누적 분위수 기반 Phenology 지표(T25, T50, T75)의 산출
5. 기존 Phenology 지표 및 기간 기반 사분위수와의 비교
6. 누적 분위수 기반 지표의 강건성 평가
7. 자료 처리 및 분석 환경
결과
1. 전국 발성 Phenology와 누적 분위수
2. 기존 방법과의 비교
3. 초기 이상 탐지(Early Outlier)에 대한 강건성 평가
4. 후기 이상 탐지(Late Outlier)에 대한 강건성 평가
5. 결측 자료(Missing Data)에 대한 강건성 평가
고찰
1. 누적 발성활동 기반 Phenology 접근의 개념적 타당성
2. 생물음향 기반 Phenology의 해석적 전제와 공간적 범위
3. 누적 분위수 지표의 강건성과 활용 가능성
4. 방법론의 한계와 향후 확장 가능성
Acknowledgments
REFERENCES
