본 연구에서는 GCOM-W1 위성에 탑재된 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) 센서의 토양수분 자료를 Land Parameter Retrieval Model (LPRM) 알고리즘을 통해 전처리하여 2014년도 한반도 지점관측 자료와의 비교 분석을 수행, 위성 토양수분 자료 의 적합성을 평가하였다. 통계 분석 결과 AMSR2 X-band의 토양수분 자료는 38개의 지점관측 자료와 비교해 0.03의 평균 bias, 0.16의 평균 RMSE의 낮은 오차 수준을 보였으며, 최대상관계수는 0.67로 나타났다. 또한 AMSR2 센서의 ascending, descending 시간대별 위성 토양수분 자료 분석과 X, C1, C2-band의 주파수 영역별 위성 토양수분 자료 분석 결과, ascending overpass time 시간대와, X-band 주파수의 토양수분 자료가 지점 관측 자료와 더 좋은 상관관계를 보였다. 본 연구의 분석 결과는 한반도에서 최근 문제가 되고 있는 가뭄을 비롯한 각종 재해 분석 시 토양수분의 공간적 분포를 연구하는데 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

Background : This study was performed to set proper soil moisture tension for promoting seed emergence and yield of ginseng when direct seeding cultivation of ginseng was carried out in shaded plastic house. Methods and Results : The test cultivars were used Cheonpung, Yeonpung, Geumpung and seeds were sown on November 20, 2013. Irrigation starting point was set to 30, 40, 50 kPa and irrigation breakpoint was set to 20 kPa. Ginseng was cultivated in clay loam soil and shading material of plastic house were used blue-white shading vinyl. The emergence rate of 3-year-old ginseng cultivars in accordance with soil moisture tension indicated Cheonpung 97.0%, Yeonpung 95.0%, Geumpung 95.3% in each 50 kPa, 50 kPa, 30 kPa. In general, emergence rate of ginseng was higher tendency in 50 kPa (93.3∼97.0%). The average absolute soil moisture content during the growing season indicated a moisture content of 19.3% (30 kPa), 17.9% (40 kPa), 16.2% (50 kPa). Looking at the growth characteristics in above-ground part of 3-year-old ginseng cultivars according to soil moisture tension, Yeonpung, Cheonpung and Geumpung were good growth tendency in each 30kPa, 40kPa, 50kPa. On the other hand, looking at the growth characteristics in underground part of 3-year-old ginseng cultivars according to soil moisture tension, Cheonpung, Geumpung and Yeonpung were good growth tendency in each 30kPa, 40kPa, 50kPa. Yield per 10a was indicated that Yeonpung was the highest in the 50kPa to 456kg. Yield per 10a of Cheonpung and Geumpung indicated 347kg, 263kg in each 30kPa, 50kPa. Conclusion : From the above results, we concluded that ginseng(Panax ginseng C.A. Mayer) seems to be a difference of growth characteristics according to soil moisture tension. Therefore, it is need to manage soil moisture for each ginseng cultivars

본 연구에서는 수원 성균관대학교 내 Frequency Domain Reflectometry (FDR) 토양수분 측정 장비 및 COSMIC-ray 중성자 측정 장비를 통한 토양수분 지점 관측 사이트를 확립하였다. 또한 양질의 토양수분 데이터 확보를 위해 연구지역 내 토질실험, 토질별 FDR 토양수분 데이터 및 COSMIC-ray 중성자 개수의 시계열 분석, 관측한 토양수분 데이터와 위성 기반 토양수분 데이터와의 비교분석을 실시하였다. 2014년도부터 6개 지점에서 표층으로부터 5 cm에서 40 cm까지 총 24개의 FDR 센서를 5~10 cm 깊이별로 설치하여 토양수분 데이터를 측정하였다. 해당 지점들 의 토질 분석결과, Sand에서 Loamy Sand까지의 다양한 토질이 불균질한 층을 이루어 분포되어 있는 것으로 판단되었다. 측정된 토양수분 데이 터는 강우 데이터와 높은 상관성을 보이며, 위성 산출 토양수분 데이터와의 비교에서도 상대적으로 높은 상관관계와 낮은 평균제곱근편차(Root mean square deviation, RMSD)값을 보여주었다. 2014년도 설치 지역 토양수분 데이터의 신뢰도가 확보됨에 따라 2015년도에는 10개의 FDR 토양수분 측정 장비 및 COSMIC-ray 중성자 측정 장비가 추가로 설치되어 성균관대학교의 Soil Moisture site with FDR and COSMIC-ray (SM-FC) 연구지역이 구축되었다. SM-FC에 설치된 COSMIC-ray 중성자 측정 장비의 최초 검증을 위해 2015년 8~11월의 COSMIC-ray 중성자데이터 및 FDR 토양수분 데이터가 활용되었다. 중성자기반 토양수분 값과 전체 지점 FDR 토양수분 평균값을 비교한 결과 매우 높은 상관관계를 볼 수 있었다 (상관계수 0.95). 이러한 연구를 통해 성균관대학교 SM-FC는 향후 한반도 지역 위성 및 모델 토양수분 데이터를 검증하는 대표 연구 지역이 될 것으로 기대된다.

This study was conducted to determine the effects of high temperature and deficit irrigation on growth and yield of hot pepper. Hot pepper was subjected to four irrigation treatments: fully irrigation (FI), 10, 20, and 30 days deficit irrigation (DI) combination with high temperature treatment. Control plants were grown natural environment and conventional culture methods. The plant height treated with high temperature was significantly higher than that of control plant. At FI combination with high temperature treatment, growth parameters such as stem diameter, leaf area, fresh and dry weight were the greatest. The yield was the greatest (2,036 kg/10a) under control, DI combination with high temperature treatment decreased by approximately 42% compare with FI combination with high temperature treatment. The number of abnormal fruits was approximately 38/plant under control, which was the smallest and that of 30 days DI combination with high temperature was higher 3.3 times compare with control. Flower abscission and calcium deficiency induced by DI treatments, especially those physiological disorder promoted by increasing DI treatments period. Results indicated that yield of hot pepper reduced by DI treatments, these results suggest that the growers should irrigate to proper soil moisture for preventing reduction of total fruit yield.

전 세계적으로 기후변화에 대한 관심이 증대되고 있으며 이는 지금껏 우리가 경험하지 못한 이상기후 현상과 이로써 발생하는 에너지, 식량, 물 관련 위기가 직접적으로 나타나고 있기 때문이다. 또한 가뭄, 태풍, 폭설 및 폭우 등의 극한의 재난 및 재해로 인한 피해가 발생하고 있어 이에 대한 예측 및 대비를 위한 연구 또한 활발히 진행되고 있다. 기후변화에 관한 정부 간 협의체 (Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)는 미래 예측 산출물인 기후변화 시나리오를 제공하고 있으며, 제 5차 보고서에서는 새로운 온실가스 시나리오인 대표농도경로(Representative Concentration Pathway; RCP) 시나리오를 제안하였다. 이는 온실가스 감축정책의 수행 여부에 따라 4가지 시나리오 (RCP 2.6, 4.5, 6.0, 8.5)로 구분된다. 기상청에서는 각각의 시나리오 자료를 제공하고 있고, 본 연구에서는 동아시아를 대상으로 한 RCP 4.5 및 8.5를 대표적인 토양-식생-대기 순환(Soil-Vegetation-Atmosphere Transfers; SVAT) 모형 중 하나인 Common Land Model (CLM)의 강제입력자료로 활용하여 토양수분에 대한 과거 및 미래 예측 결과를 산출하였다. 이 두 자료를 활용한 산출 결과를 비교하여 온실가스 감축정책의 수행 단계에 따른 토양수분 산출 결과 간의 차이를 분석하였다. 추후 더 다양한 시나리오를 활용하여 수문기상인자에 대한 예측을 수행하도록 할 계획이다.

Soil Moisture Ocean Salinity (SMOS) 위성은 토양수분을 관측하는 위성 최초로 L-band 대역 (1.4 GHz)의 밝기온도를 관측하여 토양수분을 산정한다. 2012년 발사된 이후, 밝기온도를 통해 토양수분을 산정하는 복원 알고리즘에 대한 연구와 이에 대한 평가 및 검증이 국/내외에서 활발하게 이루어지고 있다. 특히, L-band를 이용한 토양수분 산정하는 알고리즘인 L-band Microwave Emission of the Biosphere (L-MEB) model의 정확도에 대한 연구는 매우 중요한 의미를 갖는다. 왜냐하면 L-band의 Radio Frequency Interferences (RFI)의 심각한 영향으로 세계 특정 지역에서 부정확한 토양수분의 산출과, 잘못된 밝기온도를 제공하기 때문이다. 특히 한국의 경우, 2012년 김해와 함평에서 토양수분의 최대 수득률인 43%를 나타내었으며, 이는 타 위성과 비교했을 때 매우 저조한 수치이다. 또한 지점 토양수분과의 평균 R2 값은 0.06, 보정 후 0.22로 매우 저조한 수치를 나타내었다. 이에따라 향후 연구는, 한반도에서의 SMOS 위성의 부정확한 토양수분 값의 원인을 다방면에서 분석할 계획이다. 타 인공위성들의, 같은 토질에서의 같은 토양수분을 갖는 지점의 값과, 그 지점들의 SMOS 산출 값을 비교하고, 미세먼지가 SMOS 토양수분 산출에 미치는 영향을 위성자료의 Aerosol Optical Depth(AOD)를 이용하여 분석할 계획이다.

For the water content measurement in thr unapproachable site, moisture content monitering sensor was developed. It was compared with another conventional sensor and verified according to the standard procedures proposed in this study. The proposed standard procedures was also modified using data analysis through laboratory test.

Future changes in mineral dust emission are studied using CMIP5 models. These models simulate climatological spatial distribution of dust emission over the observed major sources; Sahara Desert to Arabia and Southwest Asia. Model estimates for the range of global dust emission simulation appear large in the quantity of dust produced and the amplitude of interannual variability. According to the ensemble mean in global annual emissions, projections of four RCPs do not have significant long-term trends in mineral dust aerosol emissions at the end of 21st century. Meanwhile over Northeast Asia, annual emissions are projected to decrease significantly in four RCPs. Reductions appear over the major sources of mineral dust. Seasonally emission reduction in spring is distinct. In April and May, future changes with decreasing emission appear only in RCP4.5 with significance. Aerosol emission amount changes are related to changes in land surface property. We analyze future projection of soil moisture and bare soil area fraction. Regarding the projected decreasing trend in the annual emission amount over Northeast Asia, soil moisture is expected to increase in the emission source region in four RCPs. Relatively, the effect of bare soil area changes over the emission source appears in some models and RCPs.

본 연구는 SWAT 모형을 이용하여 설마천 혼효림 유역(8.54 km²)을 대상으로 RCP(AR5) 기후변화 시나리오에 따른 수문순환 영향을 평가하였다. 모형의 불확실성을 효과적으로 줄이기 위해 설마천 유역의 2007년부터 실측된 유량, 증발산량 및 토양수분을 이용하여 모형의 보정(2007～2008) 및 검증(2009～2010)을 수행하였다. 모형의 보정 및 검증 결과 유출량의 R²가 0.74∼0.91로 분석되었고, 증발산량은 0.56∼0.71, 토양수분은 0.45∼0.71로 분석되어 토양수분으로부터 증발산이 발생하고 이로 인해 유출까지 영향을 미치는 물수지 현상을 잘 재현하고 있음을 알 수 있었다. 미래 기후자료로 AR5 RCP 4.5, 8.5 시나리오에 대한 모의결과 값을 이용하였고, 사용된 모델은 한반도 전망자료를 지역기후모델을 이용하여 역학적 상세화하여 기상청에서 제공하는 HadGEM3-RA 모형이며 오차 보정하여 사용하였다. 기후변화 시나리오 분석 결과 두가지 시나리오 모두 미래 기온은 0.9∼4.2℃ 상승하고, 강수량은 7.9∼20.4% 증가하였다. 또한 미래 유출량은 0.6∼15.7% 증가한 반면에 유출률은 3.8∼5.4% 감소하였고, 증발산비는 4.1∼6.8% 증가, 토양수분은 4.3∼5.5% 감소하였다.

In this paper, time series of soil moisture were measured for a steep forest hillslope to model and understand distinct hydrological behaviours along two different transects. The transfer function analysis was presented to characterize temporal response patterns of soil moisture for rainfall events. The rainfall is a main driver of soil moisture variation, and its stochastic characteristic was properly treated prior to the transfer function delineation between rainfall and soil moisture measurements. Using field measurements for two transects during the rainy season in 2007 obtained from the Bumrunsa hillslope located in the Sulmachun watershed, a systematic transfer functional modeling was performed to configure the relationships between rainfall and soil moisture responses. The analysis indicated the spatial variation pattern of hillslope hydrological processes, which can be explained by the relative contribution of vertical, lateral and return flows and the impact of transect topography.

We compared equilibrium evaporation(Eequili) eddy-covariance(Eequili) with soil moisture data(ESMseries) which were measured with a 2 hours sampling interval at three points for a humid forest hillslope from May 5th to May 31th in 2009. Accumulations of Eeddy, Eequili for the study period were estimated as 2.52, 3.28 mm and those of ESMseries were ranged from 1.91 to 2.88 mm. It suggested that the eddy-covariance method considering the spatial heterogeneity of soil evaporation is useful to evaluate the soil evaporation. Method A, B and C were proposed using mean meterological data and daily moisture variation and the computations were compared to eddy-covariance method and equilibrium evaporation. The methods using soil moisture data can describe the variations of soil evaporation from eddy-covariance through simple moving average analysis. Method B showed a good matched with eddy-covariance method. This indicated that Dry Surface Layer (DSL) at 14:00 which was used for method B is important variable for the evaluation of soil evaporation. The total equilibrium evaporation was not significantly different to those of the others. However, equilibrium evaporation showed a problem in estimating soil evaporation because the temporal tendency of Eequili was not related with the those of the other methods. The improved understanding of the soil evaporation presented in this study will contribute to the understandings of water cycles in a forest hillslope.

In order to evaluate the effect of various organic soil conditioner ratios on the soil moisture content and growth of Cotoneaster horizontalis, a container type for wall-planting experiment was conducted in a greenhouse at Konkuk University under non-irrigation. The experimental planting grounds were prepared with different organic soil conditioner ratios (A1L0, A8L1, A4L1 A2L1 and A1L1), and a drought-tolerant ornamental variety of Cotoneaster horizontalis was planted. The change in soil moisture content, plant height, number of branches, number of dead leaves, number of leaves, number of shoots, length of node, length of leaf, width of leaf, root-collar caliper, chlorophyll content, and survival rate were investigated, from April to Jun 2010. The results of soil moisture content measurements were analyzed with weight units in the container type for wall-planting during the dry summer season. The soil moisture contents were significantly enhanced in the container type for wall-planting in increasing order as the amount of soil conditioner level was increased (A1L1> A2L1> A4L1> A8L1> A1L0). Compared to the control treatment application (amended soil with 100% + organic soil conditioner 0%), the highest plant growth was observed in the treatment of A1L1 application (amended soil with 50% + organic soil conditioner 50%). However, the differences between the organic soil conditioner ratio treatments of A1L1, A4L1, and A8L1 organic soil conditioner application were mostly not significant. The survival rate increased with the increasing application of organic soil conditioner, but in the control treatment application all the plants died. The experimental results from clearly demonstrated that the organic soil conditioner improved the survival rate more than the growth of Cotoneaster horizontalis. Therefore, Cotoneaster horizontalis is expected to be a highly valuable shrub for green wall systems, when considered for us in integration system or for increasing soil water contents in planting grounds.

산림사면에서 수문학적 과정을 이해하는데, 증발산 중 토양증발을 구분하여 규명하고 정량화하는 것은 도전적이지만 중요한 연구 주제이다. 본 연구에서는 2009년 5월 22일부터 31일까지 총 10일 동안에 습윤한 산림사면에서 세 지점에서 깊이별 토양수분을 집중 측정하고, 분석하여 토양증발과 관련 기작에 대해 연구하였다. 토양증발을 평가하는 방법은 토양수분자료의 물질수지(ESM), Penman식(1948) 그리고 수정된 Penman식(Staple (1974), Konukcu (2007), 평형증발(Eequili))이다. ESM을 계산하기 위해서는 지표면의 에너지 균형식을 이용하여 토양내의 증발깊이(DSL, dry surface layer)를 평가하였다. 그 결과, 각 지점(A, B, C)의 2시간별 10일 동안의 누적 증발량(ESM)은 약 2.09, 1.80 그리고 2.88mm으로 평가되었다. Penman식(1948), Staple (1974), Konukcu (2007), 평형증발(Eequili)의 누적 증발값은 각각 4.91, 8.80, 8.63 그리고 3.28mm으로 ESM보다 높은 값들을 보여주고 있다. 산림 내 토양증발은 직접적인 복사량과 바람의 영향보다는 낙엽층과 DSL으로인해 토양 내의온도상승과 대기와의 상호작용을 통해서 일어난다. 이는 ESM는 복사량의 변화보다 2∼4시간 정도의 시간적 지체(time lag)가 보이기 때문이다. DSL과 지표저항(rs)은 토양수분이 감소함에 따라 선형적으로 증가하였다. 관측된 장력 및 토양수분의 수직적 분포를 분석함으로써 확보되는 DSL 값은 에너지 방정식에 의해서 추정된 값과 유사하게 나타났다.

토양수분은 범지구적 기상기후 및 지역 생태연구에 있어 핵심적인 요소이며, 지표와 대기 간의 물 및 에너지 흐름에 밀접한 영향 미치기에 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생 및 예측에도 지대한 영향을 끼치는 인자이다. 그러나 현재 국내 토양수분 관측수준은 중량법(Gravimetric Method) 및 TDR(Time Domain Reflectometry) 방법 등을 통한 지점관측을 수행하는 단계이며 항공관측을 비롯하여 인공위성을 이용한 원격탐사(Remote Sensing)기법은 미국, 일본이나 EU등의 선진국에 비해 활발하지 못한 실정이다. 또한 측정된 토양수분 자료를 통한 기상학적, 식생학적 적용 및 활용방안 및 자연재해 예측, 방재분야 적용에 관한 연구도 미비한 상황이다. 본 연구에서는 Meteorological Operation Satellite(Metop)위성에 탑재되어 있는 토양수분을 비롯한 다양한 기상인자를 측정하는 Advanced SCATterometer(ASCAT) 이용한 Remote Sensing을 통해 지표면의 토양수분 측정과정을 설명하고, 이를 통해 지점관측 토양수분 데이터의 한계점을 해소하여 인공위성을 이용한 지속적이고 광범위한 토양수분 자료의 분석방법을 모색하고자 하였다. 이를 위해 2011년 6-8월 토양수분 자료를 바탕으로 한반도지역의 4개 지점을 대상으로 강우사상에 대한 토양수분 변동성을 파악하고, ASCAT에서 측정된 토양수분값과 지점 실측값의 상관성을 분석하였다. 시간에 따른 강우에 대한 토양수분 변동성은 동일하게 나타났으며, ASCAT과 측정된 토양수분과의 상관성도 유효함을 알 수 있었다. 위 결과를 바탕으로 향후 ASCAT을 통해 제공되는 국내지역의 토양수분 데이터의 활용가능성 및 강우, 증발산 등 다른 수문기상인자와의 연관성을 고려한 홍수, 가뭄, 산사태 등 자연재해 발생및 예측에 관한 연구도 활발히 진행되어야 할 것으로 판단된다.

토양수분은 지표와 대기 사이의 물과 에너지 교환에 밀접하게 관련된 인자로, 수문기상학적 현상의 이해와 예측에 있어 매우 중요한 요소이다. 근래에 개발된 원격탐사기법은 인공위성을 통해 토양수분의 시공간적 변동성 산정을 가능하게 했다. Global Change Observation Mission(GCOM)-W1은 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 2012년 5월에 발사한 인공위성으로 전 지구의 기후변화와 수문 순환 과정에 대한 연구에 유용한 데이터를 제공하고 기상관측 등에 활용되고자 하는 목적을 가진다. Advanced Microwave Scanning Radiometer(AMSR2)는 AMSR for the EOS(AMSR-E)로부터 개선된 센서로, AMSR-E에 포함되지 않았던 7.3GHz 채널에 통한 측정을 추가로 수행하기 때문에 Radio Frequency Interference(RFI)에 대한 영향이 완화된 측정값을 획득할 수 있다. 본 연구에서는 GCOM-W1에 탑재되어　있는 AMSR2로 측정된 Level 1B product인 밝기 온도(Brightness Temperature)를 통해 토양수분을 산정하는 방법을 제안하고자 한다.

국내 하천에서 사주 상 식생 활착 현상이 급속하게 진행되고 있다. 1960년대 산업화와 도시화 이전 우리나라 하천은 모래, 자갈이대부분인이른바 'White River (백사장하천)'이었으나, 1970년대이후댐건설, 하천정비등으로유황과유사이 송특성이 교란되어수변에 식생이번무하게 되는이른바 'Green River (식생하천)'가진행중이다. 본 연구는비조절하천사주 상 식생활착에 영향을 미치는 인자 중에서 수위, 수온, 강우, 토양수분, 토양입경 등의 상호연관

이 연구에서는 산지사면에서 측정된 토양수분의 상관관계 분석을 수행하고, 이를 통하여 사면에서 발생되는 수문과정의 이해를 도모하였다. 토양수분을 변화시키는 공통된 주요 수문기상인자인 강우의 추계학적인 특성을 토양수분의 시계열로부터 제거하고, 상관성 분석을 수행하였다. 경기도 파주 설마천 범륜사에 위치하고 있는 사면에서 2007년 8월 1일에서 27일 사이의 기간과 동년 9월 18일에서 10월 8일간의 기간에 토양수분 자료를 사용하여 분석을 수행하였고, 수

본 연구에서는 개념적인 토양수분 모형을 이용하여 가뭄에 대한 기후변화의 영향을 모형화하고, 모형으로부터의 결과를 분석하고 있다. 미래 기후자료로서 A2 온실가스 배출 시나리오에 따라 CCCma CGCM3-T63에 의해 도출된 자료가 이용되며, 일별 강수분포 및 월별 강수량 및 잠재증발산량의 변화를 고려하기 위하여 일별 스케일링 기법이 적용된다. 모형으로부터 도출된 주요결과로부터 미래에는 우리나라에 보다 잦은 가뭄이 있을 수 있음을 살펴볼 수 있다.