본 연구는 제주도 한라산국립공원 굴거리나무 식생구조를 파악하는 것이 목적이다. 그러기 위해 영실 ․ 성판악지역을 중심으로 26개의 조사구(20m×20m)를 설정하고 조사하였다. 위 지역의 식생군집은 TWINSPAN을 이용한 Classification 분석과 DCA Ordination 분석을 활용하였다. 분석결과는 총 3개 군집으로 나타났다. 군집Ⅰ은 소나무-서어나무 군집, 군집Ⅱ는 서어나무-졸참나무 군집, 군집Ⅲ은 개서어나무 군집이었다. 이러한 식생구조 분석 결과, 모든 군집의 하층에서는 굴거리나무가 출현하였다. 추후 굴거리나무는 아교목층 및 관목층에서 주요종이 될 것으로 판단되었다. 또한 이러한 군집분류결과는 해발고 차이와 동반출현종에 의한 영향 때문인 것으로 판단되었다. 동반출현종은 굴거리나무 생육환경과 유사한 환경에서 자라는 종이다. 동반출현종으로는 아교목층에서 때죽나무, 졸참나무 등이었고, 관목층에서는 꽝꽝나무, 주목 등이었다.

도로는 생태계를 교란시키는 인간 활동의 지표이며 흔히 서식지 단편화, 서식지 축소, 서식지 고립을 유발한다. 제주도의 한라산국립공원(면적=153.4km2)은 지형, 지질, 생물상의 특이성이 높으며 유네스코 생물권보전지역(MAB)의 핵심지역으로도 중복 지정되어 있다. 공원의 이러한 높은 보전가치가 많은 탐방객과 도로건설을 유도하고 있음에도 불구하고 도로로 인한 경관의 변화는 거의 알려진 바가 없다. 본 연구에서는 GIS를 활용하여 한라산국립공원의 도로로 인한 서식지 단편화 양상을 공원 용도지구, 해발고도, 식생에 관련하여 분석하였다. 포장도로와 법정 비법정탐방로에 각각 112m, 60m 버퍼를 적용시킨 결과 한라산국립공원은 총 100개의 단편으로 나뉘었다. 포장도로와 법정탐방로만을 고려했을 때 드러난 10단편의 면적은 0.002km2-38.2km2(평균면적=14.2 km2)에 이르렀고 자연보존지구와 자연환경 지구 모두에서 각기 약 7%가 가장자리로 판정되었다. 이들 단편의 형태지수 평균은 5.19(100단편 중), 7.22(10단편 중)이었지만 공원의 동서 양단과 정상부근에 있는 단편들의 형태지수가 보다 높았다. 5개의 법정탐방로가 모두 분화구까지 연결되어 있고 고도가 높아짐에 따라, 활엽수림, 침엽수림, 초지로 식생이 전환되기 때문에 높은 고도, 특히 고유식물과 고산식물이 많은 고도 1,400m이상의 초지에서 서식지 면적이 현저하게 감소했다. 이런 결과는 한라산국립 공원도 도로로 인한 서식지 단편화를 겪고 있으며, 단편화로 인한 서식지 악화와 서식지 소실의 위험이 공원의 자연환경 지구보다 한라산 정상의 백록담을 중심으로 하는 자연보존지구에서 더 높을 수 있음을 보여준다. 따라서 한라산국립공원의 현 도로망은 생태계 보전과 보호라는 국립공원의 목표에 부합하지 않는다고 사료된다. 한라산국립공원 전체가 또한 MAB 핵심지역임을 고려한다면, 공원 용도지구의 재설정과 단편화를 완화시키기 위한 공원 내 도로관리에 보전노력이 경주되어야 할 것이다.

한라산국립공원 어리목지역의 식생구조를 파악하고자 방형구(2,000m2) 28개를 설정하여 식생을 조사하였다. 대부분의 지역에서 개서어나무가 우점하고 있었으며 일부지역에서 물참나무와 졸참나무, 신갈나무가 혼효하고 있었다. 수종간의 상관관계에서는 개서어나무와 대팻집나무, 비목, 신갈나무, 말채나무와 섬노린재나무는 부의 상관이 인정되었고, 고로쇠나무와 까치박달나무, 물참나무, 대팻집나무와 비목, 신갈나무, 분비나무와 산벚나무, 음나무, 주목과 섬노린재나무는 정의 상관이 인정되었다. 조사지의 종다양성 지수는 0.771로 다른 국립공원들의 식생에 비하여 낮게 나타났다.

본 연구는 한라산 지역에 분포하는 대표적인 9개 용천수에 대한 고도별 수질특성과 그 진화과정을 연구하였다. 조사 지역 9개 용천수의 수질분석결과 관음사용천수는 수소이온 농도에서 비정상적인 수질특성을 보였다. 해발고도 1000m 이하에 위치하는 영실, 남국선원, 성판악, 어리목 및 관음사용천수에서는 염소이온, 황산이온, 질산성질소 및 나트륨이온 함량이 높아 주변 육상오염원들에 의해 오염이 진행 중인 용천수로 분류된다. 중탄산이온, 황산이온 및 수소이온 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 증가하였으며, 염소이온, 칼슘이온 및 질산성질소 농도는 강수량이 많았을 때 그 농도가 감소하였고, 마그네슘이온, 나트륨이온 및 전기비전도도 농도는 강수량의 영향이 미미하였다. 한라산 용천수는 백록담 담수와 윗세오름용천수를 제외한 전 용천수가 나트륨 또는 칼륨형(sodium or potassium type)과 중탄산형(bicarbonate type)의 용천수군으로 구분된다.

한라산 어리목, 영실, 돈내코지역 삼림의 식물군집구조분석을 위하여 71개소에 조사구(1개 조사구당 500m2 면적)를 설정하고 식생조사를 실시하여 얻은 자료에 대하여 TWINSPAN에 의한 classification 및 ordination의 한 종류인 DCA기법을 적용하여 분석하였다. 현존식생의 비율은 개서어나무 및 서어나무군집이 전체면적의 53.7%, 물창나무-졸참나무군집 25.8%, 소나무군집 8.3%, 구상난무군집 4.5%이고, 이상의 군집들이 전체의 92.2%이었다. 녹지자연도 등급 1~7까지는 존재하지 않았고, 등급 8이 전체면적의 64.5%, 극상림인 등급 9가 28.6%. 등급 10이 6.9%이었다. TWINSPAN과 DCA기법에 의해 7개의 군집으로 분리되었으며 나뉘어진 군집은 개서어나무군집, 개서어나무-졸참나무군집, 소나무-개서어나무군집, 소나무-서어나무군집, 서어나무군집, 서어나무-굴거리나무-사스레피나무군집, 소나무군집이었다. 종에 대한 두 기법분석에 의해 추정된 천이계열은 어리목과 영실지역에서는 소나무, 팥배나무→졸참나무, 솔비나무→개서어나무로, 돈내코지역은 소나무→서어나무로 천이가 진행될 것으로 추정된다. 환경인자인 토양양료와 DCA의 score에는 상관성이 인정되지 않았다.

The purpose of this study is to explore spatio-temporal patterns of extreme low human-sensible temperature (HST) across Mt Halla (1,950m), Korea. To do this, decadal (2011/12-2020/21) averages of daily or hourly windchill index (WCI), which quantifies HST considering the combined effects of low temperature and strong wind, are calculated for 24 weather stations in Mt Halla. Time series of decadal average daily mean show that extreme low HST events with moderate risk level (-27~-10°C) occur in mid-winter (mid-January~early February) around the high mountainous areas of Mt Halla, while such risk does not exist in the low-elevated coastal regions of Jeju Island under subtropical climate. Strong wind around the subalpine climate belt lowers HST by 5°C than air temperature in mid-winter. In extreme cases when the advection of northerly cold wind is intensified by the west high-east low pressure pattern in East Asia, the HST around the peak of Mt Halla can be lowered to high risk level (-39~-28°C) in the early morning times of mid-winter days. These information about mountain bioclimate may help establish mountain extreme climate warning systems, which are needed to protect mountaineers from potential life-threatening accidents caused by extreme low HST events over high mountains such as Mt Halla.

The purpose of this study is to quantify the magnitudes of projected 21st century temperature changes and shifting climate zones over Mt. Halla, Korea based on high-resolution (1km×1km) climate change scenario data sets down-scaled from a global climate model (HadGEM2-AO) simulations using PRIDE (PRISM based Downscaling Estimation Model) as well as the simulations of a Regional Climate Model (RCM; HadGEM3-RA). The high resolution climate data demonstrate that the magnitudes of increases in coldest and warmest monthly mean temperatures over Mt. Halla will exceed those of the averages across the Korean Peninsula during the 21st century, leading to the shifts of climate zones. The isoline with 5°C (20°C) of the coldest (warmest) monthly average temperature associated with sub-tropical (sub-alpine) climate zones will migrate from 100~230m (950~1,300m) to 300~500m (1,300~1,600m) of altitude in the late 21st century (2071~2100) under the RCP 4.5 scenario. These changes are expected to be more obviously observed in the south flank of Mt. Halla as well as under the RCP 8.5 scenario. These results indicate that changes in climate zones will lead to the extinction of sub-alpine ecosystems over Mt. Halla due to increases of summertime heat stress as well as to the expansion of the sub-tropical forest zone toward mid-mountain regions due to reduction of wintertime stress in the warmer 21st century.

The purpose of this study is to uncover the characteristics of spatio-temporal patterns and synoptic climatic patterns of thermodynamic föhn phenomenon accompanying orographic precipitation across Mt. Halla for the recent several decades. Analyses of surface observational data reveal that thermodynamic föhn days occur mainly between mid-spring and early summer (April-June) particularly in the form of North warm-South wet type across Mt. Halla due to the accelerated moisture advection around a migratory low pressure. In extreme cases of thermodynamic föhn across Mt. Halla, more than 6.0°C of daily mean temperature difference between windward and leeward sides is observed though its spatial patterns vary seasonally. Composite maps of upper synoptic climatic variables for multiple strong föhn days show that the relative position and intensity of a migratory low or high pressure anomaly cores as well as of semi-stationary fronts and air masses affect the seasonal spatial patterns and severity magnitudes of thermodynamic föhn around Mt. Halla. These results provide a scientific basis for developing a proactive föhn prediction system to reduce potential damages of föhn phenomenon to local economic activities in Jeju Island.

In this study, mass concentrations and chemical compositions of PM2.5, including water-soluble ions and elements were determined at the 1,100 m-highland of Mt. Hallasan in Jeju Island across four seasons from August 2013 to August 2014. The average mass concentration of PM2.5 was 12.5±8.41 /m3 with 45.8% of the contribution from eight water-soluble ionic species. Three ionic species (SO4 2-, NH4 +, and NO3 -) comprised 96.2% of the total concentration of ions contained in PM2.5 and were the dominant ions, accounting for 43.5% of the PM2.5 mass at Mt. Hallasan. On the basis of the mass concentration level, seasonal variation, enrichment factor, and relationship among elements, we can presume that Mg, K, Ca, Mn, Fe, Co, Sr, Ba, Nd, and Dy originated mainly from crust or soil and that V, Cr, Ni, Cu, Zn, As, Cd, and Pb were significantly enriched in PM2.5 owing to the effects of the anthropogenic emissions. These results and the local distribution of emission sources and topographic characteristics near this sampling site suggest that the compositions of PM2.5 collected at the 1100 m-highland of Mt. Hallasan were largely influenced by inflow from outside of Jeju Island.

The ambient mass concentration and chemical composition of the PM2.5 were determined at the highland site with 1,100 m above sea level on Jeju Island from June 2013 to November 2014. Yearly averaged mass concentration of PM2.5 was 11.97±8.63 /m3. PM2.5 concentrations were highest during the spring, while they tended to be lowest during the summer. Eight water soluble ionic species attributed 45.5% to PM2.5 mass. SO4 2-, NO3 - and NH4 + were major ions, which occupied to 27.9%, 3.7% and 12.3%, respectively. The greatest contributors to total mass concentration of water-soluble ions contained in PM2.5 were sulfate, ammonium and nitrate. These three ions accounted for 96.6% in total ions mass concentration of PM2.5. We could infer that these three secondary ions exist mostly in the form of (NH4)2SO4 and NH4NO3. Ca2+ and Mg2+ had a good relationship and with r=0.9. The molar ratio of Mg2+/Ca2+ in this study was lower than the value observed in sea water and higher than that in soil dust, indicating that these two ions originated from other sources rather than ocean and soil dust in this study.

This study’s purpose was to provide basic data for the monitoring of ecological changes caused by change of vegetation structure of Abies koreana forest in a study site susceptible to climatic change in Yeongsil area of Hallasan Mountain, Jeju Island. Surveys revealed this: in Yeongsil area of Hallasan Mountain, per 1 ha of A. koreana forests, total number 1,781, and A. koreana number 989, accounting for 55.5% of the total number of trees. 190 A. koreana or 19.2% were found to be dead. For the number of individual trees by DBH, trees standing 5 ㎝ -10 ㎝ tall formed the largest portion at 39.9%, and in the case of other trees except A. koreana, the number of individual trees below 5 ㎝ accounted for 23.5% of the total number of trees. The survey of importance by height revealed this: at the top level, the importance of A. koreana was the highest at 106.23, but the sum of importance of temperate deciduous broad-leaved trees (Prunus maximowiczii, Quercus mongolica, and Taxus cuspidata) was higher at 142.84 than that of A. koreana. The analysis of species diversity revealed 0.645 species diversity for the tree layer and 0.817 for the shrub layer; for evenness, 0.549 for the tree layer and 0.664 for the shrub layer; for dominance value; 0.451 for the tree layer and 0.336 for the shrub layer. The analysis of tree vitality revealed that for the A. koreana forests in Yeongsil, the composition ratio of A. koreana by type is AS type>AL type>DS type >DB type, and that of the other trees is AL type>AS type>AF type>AB type. Compared with the forests in other areas, the A. koreana forests in the Yeongsil area have a very high occurrence rate of dead trees, and a high importance of trees is shown in the deciduous broad-leaved tree forests. Compared with the A. koreana forests in the Jindallaebat area, with the same level above sea, the vegetation structures are fast changing. Also, due to dryness and other non-physical environmental changes caused by a lack of rainwater and dry winds in winter, dead trees are fast increasing in number. Environmental changes such as climate change diversely affect the maintenance of A. koreana in individual areas, and if environmental changes are fast and continue long, of the A. koreana forest areas in the Hallasan Mountain, the A. koreana forests in the Yeongsil area will decrease fastest in number and will experience changes in the vegetation structure. Thus, it is necessary to survey the vegetation changes in A. koreana forests, which are distributed in all directions but are centered on Hallasan Mountain, and to thus conduct long-term monitoring and research.