PNU CGCM-WRF Chain을 활용한 남한지역 찰옥수수 수확일 추정

허지나 ( Jina Hur ),김용석 ( Yong Seok Kim ),조세라 ( Sera Jo ),심교문 ( Kyo Moon Shim ),안중배 ( Joong-bae Ahn ),최명주 ( Myeong-ju Choi ),김영현 ( Young-hyun Kim ),강민구 ( Mingu Kang ),최원준 ( Won Jun Choi ) 한국농림기상학회 2021 한국농림기상학회지 Vol.23 No.4

본 연구에서는 30년(1991-2020)에 대한 PNU CGCM-WRF chain에서 생산된 6개월 과거예측 자료를 이용하여 남한 전역에 대한 찰옥수수 수확일을 추정하고 평가하였다. 찰옥수수 수확일을 추정하기 위해 61개 지점의 기온 관측 자료와 모형의 기온 예측 자료를 파종일부터 수확 기준 온도까지 적산하는 적산온도 방법을 이용하였다. 평균 기온의 경우, 모형예측 자료는 분석 기간(4∼9월)에 대해 관측과 비교하여 약 2.9℃도 정도 기온을 과소모의하였다. 이러한 모형의 기온 오차가 적산온도에 반영되어, 관측으로 추정한 수확일과 비교하여 모형은 약 14.4∼16.9일 늦게 찰옥수수 수확일을 모의하였다. 오차가 개선된 모형 결과는 기온 예측 자료의 평균 오차가 0.1℃로 감소되고, 수확일 지연이 약 1.1∼1.3일로 감소되어 정량적으로 관측과 유사하게 모의하였다. 따라서, 본 연구에서는 PNU CGCM-WRF chain의 미래 기온 예측자료에 적산온도 생육추정 방법을 적용하여 찰옥수수 수확일을 추정함으로써 기후예측자료의 농업부문 활용성을 확인하였다. 찰옥수수와 같이 적산온도가 생육에 큰 영향을 미치는 작물의 경우, 본 연구에서 사용된 방법에 적합한 파종시기와 적산온도 기준값을 설정한다면 다양한 작물에 대한 생육시기 정보를 6개월 사전에 예측하고 활용할 수 있을 것으로 생각된다. This study predicted waxy corn harvest date in South Korea using 30-year (1991-2020) hindcasts (1-6 month lead) produced by the Pusan National University Coupled General Circulation Model (PNU CGCM)-Weather Research and Forecasting (WRF) chain. To estimate corn harvest date, the cumulative temperature is used, which accumulated the daily observed and predicted temperatures from the seeding date (5 April) to the reference temperature (1,650∼2,200℃) for harvest. In terms of the mean air temperature, the hindcasts with a bias correction (20.2℃) tends to have a cold bias of about 0.1℃ for the 6 months (April to September) compared to the observation (20.3℃). The harvest date derived from bias-corrected hindcasts (DOY 187∼210) well simulates one from observation (DOY 188∼211), despite a slight margin of 1.1∼1.3 days. The study shows the possibility of obtaining the gridded (5 km) daily temperature and corn harvest date information based on the cumulative temperature in advance for all regions of South Korea.

에디 공분산 플럭스 자료를 이용한 논, 밭, 과수원의 연간 탄소 흡수량 추정 및 비교

허지나 ( Jina Hur ),심교문 ( Kyo-moon Shim ),이병태 ( Byeongtae Lee ),김용석 ( Yongseok Kim ),조세라 ( Sera Jo ) 한국환경농학회 2020 한국환경농학회지 Vol.39 No.4

BACKGROUND: To quantify carbon exchange at agricultural ecosystems in South Korea, net ecosystem exchange (NEE) at three croplands including a rice paddy, a bean field and an apple orchard was measured on the basis of the eddy covariance technique. METHODS AND RESULTS: NEE of CO₂ during the growing season (June to September) averaged over the recent two years (2018-2019) was the highest at rice (-4.49 g C m^-2 day^-1), followed by the bean (-3.12 g C m^-2 day^-1) and apple (-0.93 g C m^-2 day^-1). The diurnal variation of NEE was the highest at the rice, while the seasonal variation of it was the highest at the bean than others. In terms of yearly variation, the rice paddy and the bean field absorbed more CO₂ in 2019 compared to 2018, while the apple orchard absorbed less. CONCLUSION: Our results confirmed that these croplands consistently acted as net sinks for CO₂ during the growing season because an amount of CO₂ uptake from photosynthesis was larger than one of its emissions from respiration. The quantification of net CO₂ exchange at agricultural ecosystems may help to better understand the local carbon cycle over various time scales.

WRF를 이용한 RCP 4.5와 8.5 시나리오 하의 21세기 벚, 복숭아, 배 개화일 변화 전망

허지나(Jina Hur),안중배(Joong-Bae Ahn),심교문(Kyo-Moon Shim) 한국기상학회 2015 대기 Vol.25 No.4

PRISM을 이용한 30 m 해상도의 상세 일별 기온 추정

안중배(Joong-Bae Ahn),허지나(Jina Hur),임아영(A-Young Lim) 한국기상학회 2014 대기 Vol.24 No.1

농업적 활용성 제고를 위한 분위사상법 기반의 앙상블 장기기후예측자료 보정방법 개선연구

조세라,이준리,심교문,안중배,허지나,김용석,최원준,강민구,Jo, Sera,Lee, Joonlee,Shim, Kyo Moon,Ahn, Joong-Bae,Hur, Jina,Kim, Yong Seok,Choi, Won Jun,Kang, Mingu 한국농림기상학회 2022 한국농림기상학회지 Vol.24 No.3

본 연구에서는 벼의 생물계절 예측 모형을 예시로 하여 해당 모형의 구동에 필요한 맞춤형 앙상블 상세기후예측자료를 구축하고 해당 자료의 보정방법을 고도화 하였을 때 농업적 활용 분야에서 가지는 부가가치를 확인해 보았다. 이를 위해, 벼의 생물계절 모의를 위해 집중적으로 필요한 기상자료인 1~10월의 일 평균/최저/최고 기온의 앙상블 장기(6개월) 전망자료를 생산하고 해당자료의 질을 높이기 위해 분위사상법 기반의 보정방법의 개선을 수행하였다. 그 결과 최저/최고/평균 기온 모두 대부분의 월에서 20일을 버퍼기간으로 선정하였을 때 4.51~15.37%까지 RMSE가 감소하는 것을 확인하였으며, 8~10월은 변수 및 월 별로 최적 버퍼기간이 다른 것을 확인하였다. 또한, 이러한 기상학적 변수의 개선은 벼의 생육단계별 시작일 예측이 모든 단계에서 7.82~10.60% 감소하였으며, 61개 ASOS 지점 가운데서도 생육단계에 따라 75~100%의 지점에서 RMSE가 감소하는 결과를 확인하였다. 본 연구 결과는 벼의 생물계절뿐만 아니라 감자, 고구마, 옥수수 등 타 작물로의 적용도 가능할 것으로 생각된다. 나아가, 일조시간, 습도, 풍속과 같은 예측변수들의 보정자료가 구축되면 농산물 작황전망, 병해충 예찰 등 다양한 분야의 학제간 연구에 적용하여 더 많은 부가가치 창출이 가능할 것으로 기대된다.

수치예보모형을 이용한 역학적 규모축소 기법을 통한 농업기후지수 모사

안중배 ( Joong Bae Ahn ),허지나 ( Ji Na Hur ),심교문 ( Kyo Moon Shim ) 한국농림기상학회 2010 한국농림기상학회지 Vol.12 No.1

A regional climate model (RCM) can be a powerful tool to enhance spatial resolution of climate and weather information (IPCC, 2001). In this study we conducted dynamical downscaling using Weather Research and Forecasting Model (WRF) as a RCM in order to obtain high resolution regional agroclimate indices over the Korean Peninsula. For the purpose of obtaining detailed high resolution agroclimate indices, we first reproduced regional weather for the period of March to June, 2002-2008 with dynamic downscaling method under given lateral boundary conditions from NCEP/NCAR (National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research) reanalysis data. Normally, numerical model results have shown biases against observational results due to the uncertainties in the modelis initial conditions, physical parameterizations and our physical understanding on nature. Hence in this study, by employing a statistical method, the systematic bias in the modelis results was estimated and corrected for better reproduction of climate on high resolution. As a result of the correction, the systematic bias of the model was properly corrected and the overall spatial patterns in the simulation were well reproduced, resulting in more fine-resolution climatic structures. Based on these results, the fine-resolution agro-climate indices were estimated and presented. Compared with the indices derived from observation, the simulated indices reproduced the major and detailed spatial distributions. Our research shows a possibility to simulate regional climate on high resolution and agro-climate indices by using a proper downscaling method with a dynamical weather forecast model and a statistical correction method to minimize the model bias.

중국 동북지역의 농업기후지대 구분

정명표 ( Myung Pyo Jung ),허지나 ( Jina Hur ),박혜진 ( Hye Jin Park ),심교문 ( Kyo Moon Shim ),안중배 ( Joong Bae Ahn ) 한국농림기상학회 2015 한국농림기상학회지 Vol.17 No.2

본 연구에서는 중국의 동북지역 기후자료를 수집하여 DB를 구축하고, 이들 기후자료를 활용하여 농업기후지대를 구분함으로써 대상지역의 농업기상특성 분석의 기초정보를 확보하고자 하였으며, 국외의 주요 곡물 수출국의 기상관측정보를 수집, 분석, 제공할 수 있는 체계를 구축하고자 하였다. 중국 동북지역 농업기후지대를 구분하기 위하여 미국 항공우주국의 전 지구 모델링 및 동화 센터의 1979-2010년까지 32년 동안의 월별 기온 및 강수량 자료와 Weather Research and Forecasting(WRF) 모형의 동아시아 영역의 해발고도와 식물비 자료를 활용하였다. 중국 동북지역은 해발고도는 200m 이하, 200-800m, 800m 이상, 식물비 60%, 연평균 기온은 0oC, 최난월 기온은 22oC,연평균 강수량 700mm를 기준으로 22개 농업기후지대로 구분되었다. 22개 농업기후지대는 연평균기온은 3.4oC, 강수량 613.2mm, 일사량 4,414.2MJ/m2의 기후특성을 보였다. This study was conducted to classify agro-climatic zones in Northeast district of China. For agroclimatic zoning, monthly mean temperature and precipitation data from Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) of National Aeronautics and Space Administration (NASA, USA) between 1979 and 2010 (http://disc.sci.gsfc.nasa.gov/) were collected. Altitude and vegetation fraction of East Asia from Weather Research and Forecasting (WRF) were also used to classify them. The criteria of agro-climatic classification were altitude (200 m, between 200-800 m, 800 m), vegetation fraction (60%), annual mean temperature (0oC), temperature in the hottest month (22oC), and annual precipitation (700 mm). In Northeast district of China, mean annual temperature, annual precipitation, and solar radiation were 3.4oC, 613.2 mm, and 4,414.2 MJ/m2 between 2009 and 2013, respectively. Twenty-two agro-climatic zones identified in Northeast district of China by metrics classification method, from which the map of agro-climatic zones for Northeast district of China was derived. The results could be useful as information for estimating agro-meteorological characteristics and predicting crop development and crop yield of Northeast district of China as well as those of North Korea.

강화지역의 기후특성 분석을 통한 강화약쑥의 생육 환경 연구

안중배 ( Joong Bae Ahn ),허지나 ( Ji Na Hur ),정해곤 ( Hae Gon Jung ),박종호 ( Jong Ho Park ) 한국농림기상학회 2012 한국농림기상학회지 Vol.14 No.2

Eupatilin, one of representative medical components of mugwort, can be efficiently extracted from the ``Gangwha Sajabalssuk``. The Eupatilin content may depend on environmental factors such as soil and regional climate in addition to a genetic factor and Gangwha region has a profitable environmental condition for the mugwort growth. In this study, the climatological characteristics of Gangwha was analyzed in order to find the environmental condition of mugwort containing high Eupatilin in term of atmospheric, oceanographic and land variables. The climate of Gangwha is characterized by the relatively low daily temperature and large diurnal variation with plenty of solar radiation, long sunshine duration and less cloudiness. According to our correlation analysis, the long sunshine duration and the large diurnal temperature variation are highly correlated with the Eupatilin contents. The result implies that Gangwha has the favorable conditions for the cultivation and the habitat of the high-Eupatilin concentrated mugwort. Because of the sea surrounding Gangwha Island with low salinity and moderate wind, the salt contained in sea breeze is relatively low compared to other regions. Furthermore, Gangwha has clean atmospheric environment compared to other regions because the concentrations of toxic gases harmful to crop growth such as nitrogen dioxide (NO2), sulfite gas (SO2) and fine dust (PM- 10) are lower in the air. The ozone (O3) concentration is moderate and within the level of natural production. It is also found that moderately coarse texture or fine loamy soils known as good for water drainage and for the growth and cultivation of the ``Gangwha-mugwort`` are distributed throughout the areas around mountainous districts in Gangwha, coinciding with those of mugwort habitat.

국내 고랭지배추 생산량에 대한 엘니뇨 영향

심교문 ( Kyo-moon Shim ),김용석 ( Yongseok Kim ),허지나 ( Jina Hur ),조세라 ( Sera Jo ),강기경 ( Kee-kyung Kang ) 한국농림기상학회 2020 한국농림기상학회지 Vol.22 No.4

본 논문에서는 1991년 이후 중간 강도 이상의 엘니뇨가 발생한 해의 고랭지배추의 단위면적당 생산량의 변화를 비교 분석하였다. 엘니뇨가 발생한 해 (n=12)의 고랭지배추의 전국 평균 생산량 (3,444±384kg 10a^-1)은 미 발생한 해 (n=14)의 생산량 (3,722±277kg 10a^-1)보다 적었으며, 통계적으로도 유의하였다(t=2.140, p=0.042). 또한, 엘니뇨가 종료한 해의 고랭지배추의 전국 평균 생산량은 엘니뇨가 시작한 해와 엘니뇨가 미 발생한 해보다 낮은 경향을 보였고, 이 또한 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다(df=2, f=3.874, p=0.035). 이것은 고랭지 배추 재배기간의 저온, 일조부족, 강수량 증가 현상이 1차적 원인으로 사료되나, 앞으로 엘니뇨 발생에 따른 악기상 등 각종 농업환경 변화와 고랭지배추의 생산성의 관계 등 추가 연구가 필요하다. The objective of this study was to assess the impact of El Nino on highland kimchi cabbage production for the period from 1991-2016 in South Korea. Years with less than 1.0 Oceanic Nino index (ONI) were classified into non El Nino years, while years with equal to or greater than 1.0 ONI were defined as El Nino years. The national average production (3,444 ㎏ 10a^-1) of high kimchi cabbage in El Nino years tended to be less than that in non El Nino years (3,722 kg 10a^-1) with significant differences (p = 0.0042) in the production between these groups of years. The averaged production of highland kimchi cabbage of El Nino end years (3,289 ㎏ 10a^-1) was less than those of El Nino start years and non El Nino years by 310 and 433 ㎏ 10a^-1, respectively. Such difference was significant statistically (p=0.035). According to our analysis, the differences in kimchi cabbage productions resulted from low temperature, short sunshine duration, and precipitation increase during the cultivation period of highland kimchi cabbage. This study may help for further analysis on the impact of extreme weather conditions during El Nino years on crop production.

기후 및 토양 정보를 고려한 포도의 재배적지 구분 연구

김용석 ( Yongseok Kim ),최원준 ( Wonjun Choi ),허지나 ( Jina Hur ),심교문 ( Kyo-moon Shim ),조세라 ( Sera Jo ) 한국농림기상학회 2020 한국농림기상학회지 Vol.22 No.4

본 연구에서는 포도의 생육과 관련된 연평균기온, 생육기 기온, 성숙기 기온, 극최저기온, 저온요구도, 강수량과 같은 기후인자와 심토토성, 침식정도, 배수등급, 유효토심, 경사도, 자갈함량, 지형과 같은 토양인자를 선정하여 기후와 토양의 조건을 최대저해인자법을 이용해 통합한 재배적지 구분 연구를 수행하였다. 재배적지는 적지, 가능지, 저위생산지&부적지의 3단계로 구분하였으며, 연구결과는 전국 면적을 기준으로 적지가 3.43%로 나타났고, 가능지는 10.61%로 나타났다. 지역별로 적지는 경상북도가 1.15%로 가장 넓은 것으로 나타났고, 충청남도가 0.72%와 충청북도가 0.44%로 나타났다. 가능지는 경상북도가 2.67%로 가장 넓었으며, 충청남도가 2.11%, 전라남도가 1.54%인 것으로 나타났다. It is difficult for farmers to select new crops for cultivation to increase income. So we conducted land suitability assessment of grapes with soil and climate information related to crop growth. At first, land suitabilities for grapes were classified into three categories (most suitable, suitable, low productive & not suitable areas) according to soil and climate conditions, respectively. In details, land suitability with respect to soil was assessed by soil morphological and physical properties including soil texture, drainage class, available soil depth, slope and gravel content, whereas one in accordance with climate was evaluated by average annual temperature, temperature during the growing season, temperature during maturation, the lowest temperature, chilling requirement and precipitation during the growing season. Secondly, we combined both soil and climate classification results using a most-limiting characteristic method. Maps showing the suitable land for grapes cultivation were drawn. The results indicate that the most suitable area of cultivation for grapes in south Korea was 3.43% and suitable (possible) area was 10.61%. This study may help to preserve land and increase the productivity through providing valuable information regarding where more suitable areas for grapes are located.