한반도 남부의 현생화분을 이용한 화분-기후 관계와 화석화분 기반 정량적 고기후 복원 :Modern pollen-climate relationships and its application for pollen-based quantitative climate reconstruction in the southern Korean Peninsula

이재영

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이재영 (과학기술연합대학원대학교, 과학기술연합대학원)

발행연도: 2021

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2021

한반도 남부의 화분-기후 관계와 화분 기반의 홀로세 중기 정량적 고기후 복원

이재영 , 이상헌 , 전창표 외 3명 대한지질학회 학술대회 2021.10 학술대회자료

한반도 남부의 현생화분을 이용한 화분-기후 관계와 화석화분 기반 정량적 고기후 복원

이재영 2021.01 학위논문

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1980년대 이후로 현생화분 기반의 화석화분 기록을 이용한 정량적인 고기후 복원 방법이 널리 사용되고 있다. 그러나 한반도에서 현생화분을 이용한 정량적 고기후 복원 연구는 매우 미흡한 상태이다. 화분 기반의 정량적인 한반도 고기후 복원을 위해서는 통계적으로 충분한 현생화분 군집 자료와 이에 대응하는 정확한 기후 보간 자료 및 현생화분 군집의 특성에 따른 적절한 방법론의 선택이 필요하다. 이를 위해서 한반도 남부 37개 산에서 198개의 표층 토양 시료를 채취하고 현생화분 군집 자료를 획득하였다. 각 표층 시료 지역의 기후 정보와 현생화분 자료를 이용하여 화분-기후 관계를 파악하고, 정량적인 고기후 복원을 실시하였다. 중복분석(redundancy analysis, RDA)과 변수분할(variation partition, VP)을 실시한 결과, 한반도 남부에서 중요한 기후 변수는 연평균기온인 것을 확인하였다. 화분-기후의 관계는 중복분석, 휴즈먼-올프-프레스코(Huisman-Olff-Fresco ,HOF) 모델을 사용하여 확인하였다. 목본류(arboreal pollen, AP) 분류군들은 기후 자료와 유의미한 상관관계를 가지는 것을 확인하였다. 특히 화분 화석 중 기후 지시자로 사용된 분류군들은 주로 강한 상관관계를 보여주었으며, 기후 지시자로서의 역할과 현재 기후와의 관계가 대체로 일치하였다. 하지만 초본류(non-arboreal pollen, NAP) 분류군들은 기후 자료와 유의미한 상관관계가 없음을 확인하였다. 우수한 전달 함수(transfer function)를 생성하기 위해 Weighted Averaging-Partial Least Squares (WA-PLS)와 Modern Analogue Techniques (MAT)를 실시하였으며, MAT보다 결정계수가 높고 평균 제곱근 오차가 작은 WA-PLS의 성능이 더 뛰어난 것을 확인하였다. 한반도 남부(고흥 지역)에서 복원된 연강수량은 홀로세 중기 동안 1340?1510 mm로 약 170 mm의 변동이 있으며 평균은 약 1400 mm이다. 연강수량 변동은 El Nino and Southern Oscillation (ENSO) 활동에 의한 태풍에 크게 영향을 받는 것으로 추정된다. 복원된 연평균기온은 홀로세 중기 동안 9.8?12.2 ℃로 약 2.5 ℃의 변동이 있으며 평균은 약 11.4 ℃이다. 연평균기온은 쿠로시오 해류의 세기에 따라 7500?5100년 BP에는 쿠로시오 해류의 지류인 대마난류의 영향을 받았으며, 그 이후에는 동아시아 겨울 몬순(East Asian monsoon, EAM)의 영향을 받은 것으로 추정된다. 이번 연구를 통해 한반도 남부에서 현생화분을 이용한 정량적 고기후 복원의 전달 함수는 충분히 신뢰할 수 있음을 확인하였으며, 이를 통해 한반도 남부의 정량적 고기후 복 원에 기여할 것으로 기대된다.

A modern pollen dataset is a prerequisite for reconstructing quantitative paleoclimate and paleovegetation cover using fossil pollen records. Although multi-dataset on the modern pollen-climate relationships have been established covering a wide range of climate conditions, it is exceedingly scarce from the Korean Peninsula. Pollen-based quantitative paleoclimate reconstruction requires not only the modern pollen assemblage and climate data, but also the selection of appropriate quantitative techniques. I constructed modern pollen dataset from 198 surface soil samples in 37 mountains of the southern Korean Peninsula. In addition, I compared the spatially interpolated climate data using R package Meteoland and Worldclim dataset, and Worldclim dataset showed better performance. A result of redundanc analysis (RDA) and variation partitioning (VP) represent mean annual temperature (Tann) as the most important climate variables shaping pollen assemblage in the southern Korean Peninsula. The pollen-climate relationships inferred from RDA, Huisman-Olff-Fresco (HOF) models indicated that the arboreal pollen (AP) taxa are sensitively responded along the climatic gradient, whereas the non-arboreal pollen (NAP) taxa do not. I examined Weighted Averaging-Partial Least Squares (WA-PLS) and Modern Analogue Techniques (MAT) to the pollen dataset, and WA-PLS showed better performance. The transfer function was applied to fossil pollen record from the areas covered by our dataset. It confirmed that annual precipitation (Pann) and Tann during the Holocene were modulated by the different mechanisms. Pann has been strong affected by typhoons caused by El Nino and Southern Oscillation (ENSO) activities during the Holocene. While, Tann was influenced by Tsushima Warm Current (TWC) in the 7500?5100 cal yr BP depending on the Kuroshio Current (KC) intensity, subsequently influenced by the East Asian winter monsoon.

#현생화분 #WA-PLS #MAT #고기후 복원 #기후지시자 #전달함수

1. 서 론 ························· 1
2. 연구지역 ······················· 4
2.1 한반도의 지리 및 기후 ················ 4
2.2 한반도 식생 ······················ 6
3. 연구방법 ······················· 8
3.1 표층 시료 채취 및 현생화분 분석 ··········· 21
3.2 고해상도 기후 자료 생산 ··············· 23
3.3 정량적 현생화분 분석 방법 ·············· 25
3.4 정량적 고기후 복원 방법 ··············· 30
3.3 화석화분 자료 및 연대 자료 ·············· 32
4. 결 과 ························· 34
4.1 한반도 남부의 현생화분 ················ 34
4.2 고해상도 기후 보간법 ················· 40
4.3 한반도 남부의 화분-기후 다변량 분석 ········· 44
4.4 한반도 남부의 화분-기후 관계 ············· 50
4.5 한반도 남부의 정량적 고기후 복원 ·········· 64
5. 토 의 ························· 70
5.1 한반도 남부 산간 지역의 화분-기후 관계 ······· 70
5.2 화분 기반 정량적 고기후 복원 ············· 72
6. 결 론 ························· 80
참고문헌 ·························· 83
부 록 ··························· 95

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