산림생태계
개요
- 장기적인 온난화와 이상기상 발생 빈도 및 강도의 증가를 포함하는 기후변화는 산림생태계의 쇠퇴에 직간접적으로 영향을 미침. 기후변화의 직접적인 영향으로 쇠퇴 위협을 받고 있는 산림생태계를 ’기후변화 취약 산림생태계’로 규정
- 산림쇠퇴는 수목의 건강성 저하 및 소실(죽음, dead)과 천연갱신 부진으로 인해 개체군의 존속이 어려워지는 상태로 산림생태계의 쇠퇴로 동식물 종구성과 토양환경이 변화되며 이는 생물다양성과 산림생태계서비스의 소실을 초래함
아고산 상록침엽수림의 분포 및 생육현황 분석
- 2017~2018년에 산림청이 추진한 「멸종위기 고산지역 침엽수종 실태조사」 사업과 「멸종위기 고산지역 침엽수종 모니터링」(2019~) 사업의 결과로 고산지역의 침엽수림의 현존분포 및 생육현황을 파악
기후변화에 따른 아고산 상록침엽수종의 생장 특성
- 지리산 피아골 삼거리와 반야봉 지역에서 구상나무 6개체를 선정하여 2016년 가을 건전한 가지를 1-8개씩 채취하고 동일 개체에서 1.3m 높이에서 1개의 목편 시료를 채취
- 가지마다 2012년부터 2016년까지의 길이를 측정하고 각 연도 구간마다 건전한 잎 5개를 선정하여 각각 장축 길이를 측정하고, 목편은 연마한 뒤 최근 5년인 2012-2016년 연륜폭을 측정
- 측정된 가지 길이, 잎 길이, 연륜폭은 정규화 후 기상요소와 Spearman 상관 분석을 실시
- 분석에 활용된 기상요소는 남원 관측소에서 측정한 2011년부터 2016년까지의 일 단위 평균 기온과 강수량이며 VPD는 평균 기온과 상대습도를 이용하여 산출
아고산 상록침엽수림의 잠재 생육 가능지 예측
- 제7차 국가산림자원조사(2016-2020), 제4차 전국자연환경조사(2014-2018), 멸종위기 고산지역 침엽수종 모니터링(2017-2020)에서 침엽수 7종의 출현 정보를 획득
- 현재 알려진 수종 분포를 고려하여 오동정되거나 좌표 오류가 있는 출현 정보는 제외하고 최종적으로 총 1,175지점을 선정하였으며 수종별로는 가문비나무 50지점, 구상나무 198지점, 분비나무 408지점, 주목 407지점, 눈잣나무 19지점, 눈향나무 46지점, 눈측백 47지점을 분석에 활용함
<아고산 침엽수 7종의 국내 출현 정보>
- 분포 모형 작성을 위한 환경 변수로는 CHELSA에서 제공하는 1981-2010년 기준 생물기후변수(Bioclimatic variables) 중 변수들 간 상관성을 고려하여 BIO1, BIO3, BIO4, BIO13, BIO14만 모형에 포함하였고, 지형 변수인 고도, 방위, 경사, 지형습윤지수 그리고 토양 변수인 가비중과 양이온치환능력을 추가함.
- 미래 분포 예측을 위한 기후변화 시나리오로는 전지구기후모형(GCM) 중 CNRM-ESM2-1, HadGEM3-GC31-LL, IPSLCM6A-LR,MIROC6에서 예측된 SSP2-4.5와 SSP5-8.5 시나리오를 활용하였으며, 예측 시간 범위는 2030, 2050, 2070, 2090년까지 총 32개 시나리오를 이용하여 미래 잠재 생육 가능 확률을 예측함
- 모형의 알고리즘은 랜덤포레스트를 이용하였고 1,000개의 임의 비출현 지점을 3번 추출하여 데이터셋의 70%를 모형 작성에 나머지는 모형 검증에 이용함. 모형은 3번씩 작성하였고 TSS, ROC, KAPPA를 이용하여 모형의 정확도를 검증함. 최종 잠재 생육 가능 확률은 TSS 0.6 이상인 모형만을 선별하여 committee averaging 앙상블로 취합하여 제시
기후변화 영향 분석 및 평가 결과
- 아고산 상록침엽수림의 잠재 생육 가능지 예측
- 기후변화 시나리오(Shared Socioeconomic Pathway; SSP)에 따른 잠재 서식 가능 면적의 변화를 분석한 결과, 현재 기후 조건(1981-2010)에서 아고산 상록침엽수별 잠재 서식 가능 면적은 가문비나무 254㎢, 구상나무 1,829㎢, 분비나무 2,235㎢, 주목 6,098㎢, 눈잣나무 3㎢, 눈향나무 354㎢, 눈측백 777㎢로 추정됨
<아고산 침엽수종별 현재 기후조건에서의 잠재 생육 가능 지역>
- 서식 가능한 면적의 감소 정도는 눈잣나무와 가문비나무가 가장 크게 나타났으며, 근미래인 2030년부터 감소가 극명하게 나타났으며, 두 수종은 2050년대부터는 남한 내 거의 모든 지역에서 서식이 어려운 것으로 나타남
- 이와 반대로 구상나무와 눈향나무는 타 수종들에 비해 서식 가능 지역의 감소가 적었음, SSP2-4.5와 SSP5-8.5 시나리오에 따르면 구상나무는 2030년에 현재 서식 가능한 면적 대비 13.5%와 16.4%가 각각 감소할 것으로, 눈향나무는 각각 23.1%와 23.3%가 감소할 것으로 예측됨. 두 수종은 근 미래에서 먼 미래까지 서식 가능 면적이 비교적 일정하게 유지되었으며 구상나무에서는 먼 미래로 갈수록 서식 가능 면적이 미약하게 증가할 것으로 판단되었음
<아고산 침엽수종별 기후변화 시나리오에 따른현재 대비 미래 잠재 생육 가능 면적 변화율(%)>
