• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2022

Ecological drought consequences have received a lot of attention in recent years. Thus, ecological drought was proposed as a new drought category to characterize the impact of drought on ecosystems. The current study used a unique drought index, the standardized supply-demand water index (SSDI), and a run theory to detect ecological drought occurrences and characteristics such as drought-affected area, drought severity, drought duration, drought frequency, and drought orientation in the Hwang River, an environmentally valuable region. Hence, to assess drought-prone areas, the bivariate probability and return period will be calculated using a two-dimensional joint copula. The core results show that (a) the Spatio-temporal characteristics of ecological drought were successfully recognized using the spatial and temporal identification approach; (b) in comparison to the SPEI meteorological drought index, the SSDI is more credible and can more readily and effectively capture the entire properties of ecological drought information; (c) the Hwang river had seen the most severe drought occurrences between the late 1990s and the mid-2020s, with 48.3 percent occurring before the twenty-first century; (d) Severe ecological drought occurrences occurred more frequently in most areas of the Hwang River (e) Only the drought duration and severity in the Hwang area were more responsive to temperature when temperatures rise around 1.1℃, the average drought duration and severity rise around 16 % and 26 %, respectively. This suggested that the Hwang River has been exposed to more severe heat stress in the twenty-first century. Thereupon droughts in the twenty-first century occurred with bigger affected regions, longer durations, higher frequency, and more intensity.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_3호
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• pp.887-899
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• 2022

기상학적 요인에 의해 발생하는 가뭄은 육상 생태계의 식생에 부정적인 영향을 미친다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄이 식생에 영향을 미치는 상태를 식생의 생태가뭄으로 정의하고, 영향 정도를 정량적으로 감시하기 위한 식생의 생태가뭄 상태지수(ecological drought condition index of vegetation, EDCI-veg)를 제안하였다. EDCI-veg는 식생과 기상학적 가뭄 정보 사이의 copula 기반의 이변량 결합확률모델로부터 도출되며, 가뭄이 발생했을 때 현재의 식생 상태가 가뭄으로 인해 얼마나 영향을 받았는지를 수치로 표현할 수 있다. 과거의 기상학적 가뭄 사상과 그에 대응하는 식생 상태를 비교하여 제안된 지수를 살펴본 결과, EDCI-veg는 식생의 생태가뭄을 적절하게 모니터링할 수 있음이 확인되었다. 또한, 원격탐사자료를 활용하여 고해상도의 가뭄 지도를 작성함으로써 생태가뭄 상태를 공간적으로 식별할 수 있었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제54권9호
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• pp.705-718
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• 2021

본 연구에서는 위성 원격 감지 자료를 사용하여 생태학적 가뭄의 가능성을 조사하였다. 먼저 MODIS에서 제공하는 정규식생지수와 지표면온도로 부터 식생건강성지수를 추정하였다. 그런 다음 우리나라 전 지역에 분포하고 있는 기상청 ASOS 주요 60개 지점 주변의 산림지역에서 다양한 강수/증발산 시나리오에 따른 식생 관련 가뭄의 가능성을 추정하기 위한 결합 확률모델을 구성하였다. 본 연구의 결과는 대기의 수분공급이 열악하거나 대기의 수분 요구량이 과도한 조건에서 산림 식생과 관련된 가뭄의 위험 패턴을 보여준다. 또한 다양한 기상학적 가뭄 조건에서 산림 식생과 관련된 가뭄 위험의 민감도를 나타낸다. 이러한 연구 결과는 의사 결정권자가 가뭄 위험을 평가하고 온난화 시대에 산림 식생과 관련된 가뭄 완화 전략을 개발할 수 있는 통찰력을 제공할 것으로 기대된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제46권6호
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• pp.659-664
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• 2013

The aim of this study is to determine the drought stress index through photochemical analysis in red pepper (Capsiumannuum L.). The photochemical interpretation was performed in the basis of the relation between Kautsky effect and Photosystem II (PSII) following the measurement of chlorophyll, pheophytin contents, and $CO_2$ assimilation in drought stressed 5-week-old red pepper plants. The $CO_2$ assimilation rate was severely lowered with almost 77% reduction of chlorophyll and pheophytin contents at four days after non-irrigation. It was clearly observed that the chlorophyll fluorescence intensity rose from a minimum level (the O level), in less than one second, to a maximum level (the P-level) via two intermediate steps labeled J and I (OJIP process). Drought factor index (DFI) was also calculated using measured OJIP parameters. The DFI was -0.22, meaning not only the initial inhibition of PSII but also sequential inhibition of PSI. In real, most of all photochemical parameters such as quantum yield of the electron transport flux from Quinone A ($Q_A$) to Quinone B ($Q_B$), quantum yield of the electron transport flux until the PSI electron acceptors, quantum yield of the electron transport flux until the PSI electron acceptors, average absorbed photon flux per PSII reaction center, and electron transport flux until PSI acceptors per cross section were profoundly reduced except number of QA reducing reaction centers (RCs) per PSII antenna chlorophyll (RC/ABS). It was illuminated that at least 6 parameters related with quantum yield/efficiency and specific energy fluxes (per active PSII RC) could be applied to be used as the drought stress index. Furthermore, in the combination of parameters, driving forces (DF) for photochemical activity could be deduced from the performance index (PI) for energy conservation from photons absorbed by PSII antenna until the reduction of PSI acceptors. In conclusion, photochemical responses and their related parameters can be used as physiological DFI.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.427-436
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• 2020

기후 변화는 한반도 가뭄 특성에 영향을 미칠 것으로 예측되지만 불확실성이 존재한다. 이에, 본 연구는 지면 모델링 시스템 중 하나인 WRF-Hydro 모형에 기후변화와 토지이용 시나리오를 이용하여 한반도 미래 가뭄을 예측하는 것을 목표로 하였다. 기후 변화 자료는 RCP2.6과 RCP8.5 시나리오, 지표면 변화 자료는 공통사회경제경로(Shared Socio-economic Pathway, SSP) 시나리오를 사용하였다. 임계수준 방법을 적용하여 유출량과 순일차 생산량(Net Primary Productivity, NPP)값을 이용한 미래 수문학적 가뭄과 생태학적 가뭄을 정의하였고, 각 시나리오 별 가뭄의 기간과 강도의 특성을 평가하였다. 수문학적 가뭄 기간은 RCP2.6-SSP2 가까운 미래(2031-2050)와 RCP8.5-SSP2 먼 미래(2080-2099) 시나리오에서, 생태학적 가뭄 기간은 RCP2.6-SSP2 먼 미래와 RCP8.5-SSP2 가까운 미래에서 긴 가뭄 기간을 보였다. 가뭄 강도는 가뭄 기간과 다르게, 두 가뭄 모두 RCP2.6-SSP2 먼 미래와 RCP8.5-SSP2 가까운 미래에서 큰 강도를 보였다. 수문학적 가뭄의 경우 RCP2.6-SSP2 먼 미래가 가장 심도가 크고 임계수준의 크기의 영향을 많이 받았다. 그러나 생태학적 가뭄 심도는 RCP2.6-SSP2 가까운 미래와 RCP2.6-SSP2 먼 미래에서 큰 심도를 보이고, 임계수준에 따른 심도 크기의 시나리오 별 차이는 작았다. 이 연구는 기후변화와 토지이용변화에 따른 한반도 미래 수문학적 및 생태학적 가뭄 특성을 이해하고 관리하는데 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국기후변화학회지
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• 제6권3호
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• pp.223-231
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• 2015

Although a considerable part of climate change can be explained by temperature change, hydrological change such as precipitation, evapotranspiration, and runoff impact more on society. For the ascertain a hydrological change in agriculture sector, this study estimate evapotranspiration of cropland in the Korean peninsula, and then to assess the drought severity in the past 30 years through the estimated potential evapotranspiration and observed precipitation. The potential evapotranspiration is estimated by EPIC model and Penman-Monteith method and the drought severity in cropland of the Korean peninsula is assessed using Normalized Precipitation Evapotranspiration Index (NPEI) based on the difference in precipitation and potential evapotranspiration. In North Korea, the estimated evapotranspiration tends to increase even though a significant change is not found due to the change of climate. Although a time series change in drought severity in the past 30 years is not pronounced, a deviation by year and difference between South and North Korea is certain. One reason of this is difference in precipitation and evapotranspiration change according to the latitude. The result including expansion of facilities for water management in North Korea can be used for agricultural decision making, as well as base data of climate change adaptation.

• 한국작물학회:학술대회논문집
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• 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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• pp.341-341
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• 2017

Abiotic stress adversely affects crop growth worldwide. Drought of the major abiotic stresses have the most significant impact on all of the crop. The main objective of this study was to assess the effects of drought stress on photochemical performance and vitality of maize (Zea mays L.). The photochemical characteristics were analyzed in the context of period of drought stress during the maize growth. Drought experiment was carried out for four weeks, thereafter, the drought treated maize was re-watered. The polyphasic OJIP fluorescence transient was used to evaluate the behavior of photosystem II (PSII) and photosystem I (PSI) during the entire experiment period. In drought stress, the performance Index (PI) level was reached earlier when compared to the controls. For the screening of drought stress tolerance the drought factor index (DFI) of each variety was calculated as follow DFI= log(A) + 2log(B). All the fourteen cultivars show DFI ranged from -0.69 to 0.30, meaning less useful in selection of drought tolerant cultivars. PI and electron transport flux values of fourteen cultivars were to indicate reduction of photosynthetic performance during the early vegetative stage under drought stress. In conclusion, DFI and energy flux parameters can be used as photochemical and physiological index.

• 한국습지학회지
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• 제22권4호
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• pp.275-285
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• 2020

본 연구에서는 2001년에서 2019년 기간 동안의 우리나라 주요 지점에서 원격으로 탐사된 정규화식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI)와 지표면온도(Land Surface Temperature, LST)로부터 식생상태지수(Vegetation Condition Index, VCI), 열상태지수(Thermal Condition Index, TCI), 식생건강지수(Vegetation Health Index, VHI)를 추정한 후, 생태학적 가뭄의 영향을 평가할 목적으로 이들 지수들과 다양한 가뭄지수들 사이의 상관성이 분석된다. VCI와 TCI가 식생건강에 미치는 상대적 영향력은 지역에 따라 달라지는 것이 발견되었다. 우리나라 산림지역의 식생에 미치는 가뭄의 영향은 VCI보다는 TCI에서 더 분명하게 식별될 수 있었다. VCI와 TCI의 상대적인 영향력이 반영되어 추정된 VHI는 식생에 미치는 가뭄의 영향을 더 잘 설명할 수 있음이 제시된다.

• 환경생물
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• 제26권3호
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• pp.203-213
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• 2008

Benthic macro invertebrate communities were collected at six different sampling sites in the Musucheon stream in Korea from July 2006 to July 2007, and ecological exergy values were calculated based on five different functional feeding groups (collector-gatherer, collector-filterer, predator, scrapper, and shredder) of benthic macro invertebrates. Each sampling site was categorized to three stream types (perennial, intermittent and drought) based on the water flow condition. Exergy values were low at all study sites right after a heavy rain and relatively higher in the perennial stream type than in the intermittent or the drought stream type. Self-Organizing Map (SOM), unsupervised artificial neural network, was implemented to pattern spatial and temporal dynamics of ecological exergy of the study sites. SOM classified samples into four clusters. The classification reflected the effects of floods and droughts on benthic macroinvertebrate communities, and was mainly related with the stream types of the sampling sites. Exergy values of each functional feeding group also responded differently according to the different stream types. Finally, the results showed that exergy is an effective ecological indicator, and patterning changes of exergy using SOM is an effective way to evaluate target ecosystems.

• 환경생물
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• 제36권4호
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• pp.479-487
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• 2018

본 연구는 엽록소형광반응 분석을 이용하여 건조스트레스에 의한 공정육묘의 광화학적 활력을 분석하였다. 토마토와 오이 공정육묘를 8일 동안 건조스트레스 처리를 하였다. 엽록소형광반응(OJIP)과 매개변수 분석을 통해 건조스트레스로 인한 작물의 광화학적 변동을 평가하였다. 엽록소 형광반응(OJIP) 분석 결과, 토마토는 처리 후 5일부터 최대 형광량(P)이 감소한 반면 J-I 단계에서는 엽록소 형광량이 증가하였다. 따라서 생리적 활력이 감소한 것을 알 수 있었다. 오이의 경우 처리 후 4일부터 최대 형광(P) 및 변동 형광량($F_V$)이 낮아지고 J-I 단계의 엽록소 형광 수치가 증가하였다. 엽록소 형광 매개변수 분석한 결과 토마토는 처리 후 5일부터 특히 $ET2_O/RC$와 $RE1_O/RC$가 감소하면서 광계II와 광계I의 전자전달효율이 유의적으로 낮아진 것으로 보인 반면 오이는 처리 후 4일부터 $ET2_O/RC$와 $PI_{ABS}$가 상당히 변화하였다. 결론적으로 $F_V/F_M$, $DI_O/RC$, $ET2_O/RC$, $RE1_O/RC$, $PI_{ABS}$, $PI_{TOTAL}ABS$ 6개의 지표가 공정육묘의 건조스트레스를 판단하는 지표로 선정되었다. 건조스트레스지수(DFI)를 통해 건조스트레스로 인한 작물별 건전성 평가를 하였고 오이의 경우 토마토에 비해 건조 저항성이 낮은 것으로 판단되었다.