기상자료와 위성영상을 활용한 식물 계절 모델링

Abstract

최근 지구 온난화로 인해 평균 기온 상승과 기후 변화와 관련된 문제의 심각성이 커졌다. 지구 온난화는 온도에 민감한 생물과 환경에 영향을 미치고 있다. 지구 온난화로 인한 생태계 변화 역시 감지되고 있다. 계절은 그 지역에 사는 생물의 종류, 분포, 생육 특성에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나다. 기후 변화 영향 평가의 지표 중 가장 대중적이고 쉽게 인식될 수 있는 식물의 계절 중 개화일과 단풍나무 절정일의 모델링을 수행하였다. 식물 계절 모델링을 위해서 봄을 대표하는 식물과 가을을 대표하는 식물 계절을 선정하였다. 본 연구에서 봄을 대표하는 식물 계절로는 벚나무와, 개나리, 진달래의 개화일이다. 가을을 대표하는 식물 계절로는 단풍과 은행의 단풍 절정일과 코스모스의 개화일이다. 먼저 식물 계절 시기의 변화 경향을 산포도를 통해 알아보았다. 봄의 식물 계절시기는 빨라지는 경향을 보였다. 가을의 식물 계절시기는 늦어지는 경향을 보였다. 모델링을 수행할 때 사용된 기상 자료로는 기상청의 ASOS 관측소를 통해서 관측된 기온, 강수, 일사 자료를 사용하였다. 모델링을 수행할 때 사용된 위성자료로는 Modis 센서로부터 산출된 5km, 500m 해상도의 NDVI와 시공간 융합 모델을 기반으로 한 90m 해상도의 NDVI를 사용하였다. 사용된 모델로는 선형 모델인 다중 회귀 모형과, 비선형 모델인 Random forest를 사용하여 모델을 수립하였다. 식물 계절 시기 모델링에서 모델의 종류에 따른 성능의 차이는 나지 않았다. 기상자료의 활용에 있어서 강수와 일사 변수를 추가하였을 때 모델의 정확도가 높아졌다. 공간해상도가 다른 식생지수를 모델링에 적용하였을 때 역시 큰 차이가 나지 않았다. 이를 통해서 식생지수의 공간해상도는 식물 계절시기에 큰 영향을 미치지 않는 다는 것을 알 수 있었다. 또한, 2003~2020년의 각 모델로 추정된 값과 관측 값을 공간 내삽 기법을 이용하여 등치선도로 작성하였다. 등치선도를 통해서 식물 계절 변화 경향성을 표현하였다