MODIS 시계열 위성영상을 이용한 한라산과 지리산 구상나무 식생 변동 추세 분석

추민기; 유철희; 임정호; 조동진; 강유진; 오현경; 이종성

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자료유형: 학술저널

저자정보: 추민기 (울산과학기술원 도시환경공학과) 유철희 (홍콩이공대학교 토지측량지리정보학과) 임정호 (울산과학기술원 도시환경공학과) 조동진 (울산과학기술원) 강유진 (울산과학기술원) 오현경 (국립생물자원관) 이종성 (국립생물자원관)

저널정보: 대한원격탐사학회 대한원격탐사학회지 대한원격탐사학회지 제39권 제3호

발행연도: 2023.6

수록면: 325 - 338 (14page)

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구상나무는 한반도 아고산대 생태계에 미치는 기후변화 영향 평가에 중요한 환경지표종이다. 하지만아고산대의 특성상 해발고도 약 1,000 m 이상에 주로 분포한 구상나무를 주기적으로 현장 조사하는 것은 많은인력을 요구한다. 따라서 본 연구는 주기적인 관측이 가능한 원격탐사 자료를 활용하여 한라산과 지리산을 대상으로 2003년부터 2020년까지의 9월 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS)의 normalizeddifference vegetation index (NDVI)와 지표면 온도 그리고Global Precipitation Measurement (GPM) Integrated MultisatellitERetrievals for GPM의 강수량 자료를 이용해 구상나무의 식생 변동 및 환경변수와의 연관성을 분석하였다. 2003년과 비교하여 2020년에 구상나무 서식지역의 식생지수 감소를 확인하였으며, 이를 바탕으로 구상나무 생육 우수 지역과 구상나무 고사율이 높은 지역을 선별하였다. 이러한 지역들에 대한 장기간 식생지수시계열 분석 결과, 한라산과 지리산 모두 고사지역에서 식생지수가 감소하는 경향을 보였다(한라산: –0.46, 지리산: –0.43). 또한 Hodrick-Prescott 필터를 통해 추출된 식생지수와 지표면온도 그리고 강수량의 추세변화를통해 구상나무의 장기간 변동을 분석한 결과, 한라산의 경우 지표면온도가 증가하고 강수량이 감소하는 시기에 구상나무 생육 우수 지역과 구상나무 고사율이 높은 지역의 식생지수 차이가 증가하였다. 이는 온도 상승과강수량 감소가 한라산 구상나무 생육쇠퇴에 영향을 미치는 것으로 해석된다. 반면 지리산은 장기적으로 구상나무 고사지역의 장기적인 식생지수 감소 추세를 보여주었으나, 식생지수 변화 패턴이 지표면온도와 강수량과는 유의미한 상관성을 발견하지 못하였다. 추후 지표면 온도와 강수량 외에 선행연구에서 구상나무 생육쇠퇴와 연관이 있다고 알려진 환경인자(토양수분, 일사량, 강풍 등)에 대한 추가 분석이 필요하다. 본 연구를 통해위성 자료로 구상나무 생태계의 장기간 모니터링 및 환경 변수들의 상관성 분석에 대한 가능성을 제시하였다. 본 연구를 토대로 위성 기반 모니터링이 구상나무의 생태학적 연구에 어떻게 활용될 수 있는지에 대한 이해를높이는데 도움이 될 것으로 기대한다.

Korean fir (Abies koreana Wilson) is one of the most important environmental indicatortree species for assessing climate change impacts on coniferous forests in the Korean Peninsula. However, due to the nature of alpine and subalpine regions, it is difficult to conduct regular field surveysof Korean fir, which is mainly distributed in regions with altitudes greater than 1,000 m. Therefore,this study analyzed the vegetation change trend of Korean fir using regularly observed remote sensingdata. Specifically, normalized difference vegetation index (NDVI) from Moderate Resolution ImagingSpectroradiometer (MODIS), land surface temperature (LST), and precipitation data from GlobalPrecipitation Measurement (GPM) Integrated Multi-satellitE Retrievalsfor GPM from September 2003to 2020 for Hallasan and Jirisan were used to analyze vegetation changes and their association withenvironmental variables. We identified a decrease in NDVI in 2020 compared to 2003 for both sites. Based on the NDVI difference maps, areas for healthy vegetation and high mortality of Korean fir were selected. Long-term NDVI time-series analysis demonstrated that both Hallasan and Jirisan had adecrease in NDVI at the high mortality areas (Hallasan: –0.46, Jirisan: –0.43). Furthermore, whenanalyzing the long-term fluctuations of Korean fir vegetation through the Hodrick-Prescott filter-appliedNDVI, LST, and precipitation, the NDVI difference between the Korean fir healthy vegetation and highmortality sitesincreased with the increasing LST and decreasing precipitation in Hallasan. Thissuggeststhat the increase in LST and the decrease in precipitation contribute to the decline of Korean fir inHallasan. In contrast, Jirisan confirmed a long-term trend of declining NDVI in the areas of Korean firmortality but did not find a significant correlation between the changes in NDVI and environmentalvariables (LST and precipitation). Further analyses of environmental factors, such as soil moisture,insolation, and wind that have been identified to be related to Korean fir habitats in previous studiesshould be conducted. This study demonstrated the feasibility of using satellite data for long-termmonitoring of Korean fir ecosystems and investigating their changes in conjunction with environmentalconditions. Thisstudy provided the potential forsatellite-based monitoring to improve our understandingof the ecology of Korean fir.

#구상나무 #원격탐사 #MODIS #식생지수 #시계열분석 #Korean fir (Abies koreana Wilson) #Remote sensing #MODIS #Normalized difference vegetation index #Time-series analysis

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