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농업기상 자료의 분석과 이용 | ||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||
농업은 기상·기후에 따라 크게 영향을 받는 산업이다. 기온, 강수량, 일조시간 등에 따라 재배 가능한 작물이 결정될 뿐만 아니라 파종, 병충해, 물 관리, 농약살포, 추수, 건조, 보관 등 농작물의 파종 전부터 수확 후까지 일련의 모든 영농작업이 기상에 의해 크게 좌우된다. 실제로 거의 모든 농민들은 오늘의 날씨 내일의 날씨에 대한 일기예보에 귀를 기울이고, 이 일기예보를 바탕으로 영농 작업을 계획하거나 이미 세웠던 계획을 수정하는 등 기상정보에 매우 민감하게 반응하고 있다. | |||||||||||||||||
1. 농업기상정보 현황 | |||||||||||||||||
농업기상은 일반기상과 달리 농작물 생산과 저장, 유통에 관련된 정보를 대상으로 한다. 기상정보는 기상청에서 생산된 자료가 기간이 되며 필요와 목적에 따라서 직접 자료를 생산하기도 한다. 농업기상정보를 체계적으로 제공하는 곳은 기상청, 농촌진흥청, 민간예보사업자 등을 들 수 있으며 이들은 각각 인터넷을 통한 접속이 가능하다. | |||||||||||||||||
가. 기상청이 제공하는 기상정보 | |||||||||||||||||
기상청은 일반을 대상으로 여러 가지 정보를 제공하고 있다. 기상청이 발표하는 기상정보는 6시간예보, 당일예보, 모레까지의 기상예보, 주간기상예보, 장기예보 및 각종 주의보, 경보를 비롯하여 선박과, 항공기를 위한 예보, 경보 등이다. | |||||||||||||||||
표 1. 기상예보의 종류 및 내용 | |||||||||||||||||
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그 외에 태풍, 호우가 있을 때 주의보나 경보를 보완해서 발표하는 기상정보, 철도나 각종 산업계에 제공하는 특수한 기상정보 등 많은 정보를 제공하고 있다(표 1). 이러한 정보중에는 기상예보 및 주간 기상예보, 주의보, 경보외에 특히 국민의 일반 생활과 관계가 깊은 기상정보는 전부 TV, 신문, 전화 서비스 등을 통해서 국민에게 널리 전해준다. | |||||||||||||||||
나. 농촌진흥청에서 농업기상정보 제공 | |||||||||||||||||
농촌진흥청은 2000년부터 5개년 계획으로 전국의 농업기상 자동관측장비(Automatic Weather Station; AWS)를 전산망에 통합하여 농업기상관측망을 구축하고, 농업기상정보의 수집, 저장을 체계화하여 최종 수요자에게 필요한 형태로 가공하여 농업기상정보를 제공할 수 있는 농업기상정보시스템 구축사업에 착수하였다. 실시간 기상정보에서는 각 관측지점의 AWS 관측정보, 농업기술센터에서 운영중인 기상청AWS 관측정보, 전국 기상청AWS 자료를 이용하여 작성한 현재 기온, 바람, 1시간 누적강수량, 1일 누적강수량 분석도, 위성사진 및 레이더사진을 제공하고, 농업기상관측망 AWS에서 수집한 자료를 요약한 일일보고서를 출력할 수 있도록 하였다. 기후 데이터베이스에서는 농촌진흥청에서 1960년부터 자체 관측하여 기록보관중인 농업기상대장을 전산화하여 데이터베이스에 수록하고 이를 검색할 수 있는 메뉴를 제공한다. 또한 간단한 농업모형을 적용하여 영농에 직접 도움될 수 있도록 농업기후분석정보를 제공하고 있다. 이용자는 해당되는 지역과 기타 조건을 입력하여 표 또는 그림으로 분석결과를 볼 수 있도록 하였다. | |||||||||||||||||
다. 민간예보사업체가 제공하는 기상정보 | |||||||||||||||||
기상청으로부터 허가를 받은 민간예보사업체가 특정수요자를 대상으로 기상 등의 예보업무를 업으로 영위할 수 있도록 한 제도는 우리나라의 산업구조가 다변화하고 국민생활 수준의 향상과 더불어 기상정보에 대한 수요와 욕구가 크게 확대된 것을 보여 준다. 웨더뉴스, 첨성대, 케이웨더, 휴머노피아 등과 같은 민간예보사업체가 기상청의 자료를 구입하여 고객의 취향에 맞게 가공하여 유료로 기상정보서비스를 수행하고 있다. 이중에는 농업기상정보와 관련된 것도 많이 있으며, 지역의 특성에 맞는 기상자료를 요구할 수도 있다. | |||||||||||||||||
2. 농업기상정보의 활용분야 | |||||||||||||||||
농업기상 정보는 여러 가지 농업연구에 매우 중요함은 물론 영농계획수립 및 관리의 여러 단계에서 활용되며 특정 농업지대 특정사업을 위한 장기계획과 수개월 이상의 기간 동안에 걸쳐서 이루어지는 중기선택, 수시간 또는 수일 동안의 단기간에 관련된 관개, 농약살포, 수확작업을 위한 단기작업 결정 등으로 구분할 수 있다. | |||||||||||||||||
가. 파종과 정식 시기 | |||||||||||||||||
종자 발아는 적당한 지중온도와 토양수분에 좌우된다. 농업인은 현재 지중온도가 얼마이고 지중온도나 토양수분의 변화정도가 얼마인가를 알아야만 한다. 이것은 농업인이 적당한 발아와 출아를 저해하며 결과적으로 값비싼 종자의 재파종을 해야하는 토양조건 하에서 파종을 하지 않도록 도움을 줄 것이다. | |||||||||||||||||
나. 농약살포 | |||||||||||||||||
농약비용은 계절에 관계없이 농부가 지출의 상당액에 달한다. 농약을 적절히 살포하는데 있어 주목해야 할 요인들은 24시간 동안의 온도와 강수량 그리고 예보기간 동안의 풍향과 풍속 변화이다. 농약 살포시 온도는 대단히 중요하다. 강수는 농약 농도를 묽게하고 씻겨 내리게 한다. 기상인자에 특별한 관심이 필요한 농약은 제초제, 생장조절제, 살충제, 살균제, 화학비료, 영양제뿐만 아니라 토양훈증소독과 쥐약류 등이다. | |||||||||||||||||
다. 수확과 저장 | |||||||||||||||||
일반농업기상예보가 대부분 작물의 수확작업에 필요한 기상정보를 공급하는 반면에 숙성과 저장같은 수확후 작업은 어떤 요소들에 대한 특별한 예보를 필요로 한다. 작물 숙성을 위한 주요한 기상인자는 일조, 이슬, 강수 및 건조율이다. 예를 들어 강수는 사료작물에 함유되어 있는 영양분을 씻겨 내린다. 몇몇 보관과정들은 건초와 같이 단순히 작물을 말리기만 하는 것이다. 다른 것들은 온도와 습도에 영향을 받는 복잡한 발효과정을 포함한다. | |||||||||||||||||
라. 농작물 병해 방제 | |||||||||||||||||
대부분의 농작물 병해는 젖은 식생상태에서 온도에 의해 좌우되는 발육율로 진전하고 퍼져 나간다. 그러므로 대부분의 병해를 효율적이고 경제적으로 방제하려면 식물체 습윤예보가 필요하다. 이 예보는 농작물이 24시간 전 동안에 비, 안개 또는 이슬로 젖어 있는 시간과 이 기간 동안의 온도 그리고 다음 24시간 동안의 습윤시간 및 온도예보를 포함한다. 이 정보를 가지고 농부는 최소 농약 살포 회수로 최대 방제 효과를 얻을 수 있다. | |||||||||||||||||
마. 해충 방제 | |||||||||||||||||
광 기상인자들은 복합적으로 곤충생장을 촉진시킬 수도 있고 억제할 수도 있다. 예를 들어 기온과 습도는 곤충의 각 세대의 규모와 세대간의 시간 간격을 조절한다. 또한 섭식 습성은 기상과 기후에 의해 재배된다. 대규모 바람 패턴은 해충 이동에 중요한 인자이다. 해충 방제용 살충제에 대해서도 기상은 곤충의 취약성뿐만 아니라 살충제 효력을 좌우한다. 첫 산란후의 해충 출현일 및 계절적 번식은 기온과 일사량의 평년값 누적 변화로 예측된다. 번식원으로 부터 도시와 농촌 지역까지 만연하는 파리의 이동활동과 확산은 24시간 온도, 습도와 바람 상태로부터 예상되는데 에너지 대사를 위한 최적의 습도와 열환경을 제공하는 일일 종관기상예보로부터 최적 이동기간을 구하면 해충 및 질병매개체 발견과 번식지역으로 부터 이동을 차단하는 살충제 살포적기를 알아내기가 용이하다. | |||||||||||||||||
바. 농산물 수송 | |||||||||||||||||
대부분 농산물은 생산지로부터 시장까지 상당히 장거리를 수송하게 된다. 수송 중 품질저하와 손상을 방지하기 위해서는 냉방과 난방이 필요하다. 정상 수송 경로에 대한 정확한 최고, 최저기온 예보는 수송장비의 종류 및 활용방안을 계획하는데 필요하다. 특히 그 기간동안의 단기간의 기상자료도 활용 가치가 있다. | |||||||||||||||||
3. 기상정보 활용시 유의사항 | |||||||||||||||||
가. 신속히 입수하여 정확히 판단해야 한다 | |||||||||||||||||
꼭 필요한 정보가 늦게 도달하면 무용지물이 되듯이, 기상정보의 생명도 신속성과 정확성에 있다. 따라서 기상정보는 보다 빠르게 입수하고 정확하게 판단하여 활용할 때 그 참된 값어치를 발휘하게 된다. | |||||||||||||||||
나. 날씨와 작물과의 관계를 규명해 두어야 한다. | |||||||||||||||||
산업현장을 비롯한 마케팅, 중소규모의 행사운영 등에 이르기까지 계절과 날씨에 민감한 분야가 있는 반면, 그렇지 않은 경우가 있게 마련이다. 기상정보를 이용하는 분야와 날씨와의 관계를 잘 알아야 경제적 부가가치를 높일 수 있다. 기상정보는 바로 높은 이익을 창출할 수 있는 사회간접자본의 하나이기 때문이다. | |||||||||||||||||
다. 위험의 분산을 꾀해야 한다. | |||||||||||||||||
예측에는 항상 오류가 포함될 수 있다는 철칙을 잊어서는 안 된다. 단기예보의 정확도가 우리 나라는 83%내외, 선진국은 85%내외 정도로 이는 15~17%의 예보는 빗나간다는 통계적 부정확률을 말하는 것으로 각종 대응책을 세울 때에는 예측이 빗나갔을 때의 손해를 최소화할 수 있도록 위험의 분산을 꾀하여야 한다. | |||||||||||||||||
참 고 문 헌 | |||||||||||||||||
농업과학기술원. 2001. 농업기상관측 정보활용. 박은우. 1993. 사과원 병해충 종합관리를 위한 예찰 체제의 개발. 한국과학재단. 이병렬. 2000. 농업기상예측 및 정보전달 시스템. 기후변화대응 농작물생산 관리. 한국작물학회, 한국농림기상학회, 한국농업정보과학회. 공동심포지움. 鳥越洋一. 1998. 동북지역에 있어서의 수도냉해조기경보시스템. 시스템 14(2) : 142-149. 동경 |
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수도군락내 기온 및 광분포의 시기별 변화 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||||||||||||
작물생육은 기본적으로 태양에너지, 토양중의 물과 양분 및 대기중의 CO2를 이용하여 이루어지므로 토양·작물·대기계에서 일어나는 미세기상적 환경변화를 이해하여 작물생육에 알맞는 조건을 부여해 주는 것은 중요한 일이다. 미세 기상환경에서 가장 중요한 것은 태양에너지의 분포와 작물군락의 변화에 따른 열수지라고 할 수 있는데 열수지 해석을 위해서는 무엇보다도 군락의 물리적 구조분석이 선행되어야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
1. 재식밀도를 달리했을 때의 군락내 온도의 수직분포 | |||||||||||||||||||||||||||||||
군락내의 온도는 그림 1에서와 같이 이앙후 30일인 군락형성초기에는 밀식구(110주/3.3㎡)가 소식구(50주/3.3㎡)보다 1~1.5℃ 정도 높았으며, 이앙후 60일에는 뚜렷하지 않으나 그 경향이 반대적 현상을 보이다가 군락이 완전히 형성되었다고 볼 수 있는 이앙후 90일에는 소식구가 밀식구 보다 3~4℃ 정도 높았다. 군락의 층위별조사에 의하면 투광률이 높아 수온상승이 되는 생육초기(이앙후 30일)에는 수면에 가까운 10㎝층위의 기온이 30㎝층위보다도 높았으나, 이앙후 60일에는 그 영향이 바뀌어서 10㎝층위의 기온이 30㎝층위보다 낮았고 그후 점차 생육이 계속될수록 그 경향은 더욱 더 현저하여졌다. 그림 2는 1983년 서광벼 80주/3.3㎡구에 대하여 지하 10㎝에서 지상부 40㎝까지 시기별 시각별 군락온도와 백엽상내의 기온(150㎝로 표시)을 동시에 나타낸 것이다. 분얼기인 6월 7일 6시 조사로 보면 지중 10㎝온도는 수온 및 군락내 기온보다 높고, 기온이나 수온은 비슷하였으며, 하루동안 군락의 기온은 대기기온(그림에서 150㎝부위)에 비하여 변화가 심함을 알 수 있었다. 최고분얼기, 유수형성기 등으로 생육시기가 진전됨에 따라 군락내의 온도는 수온, 지온이나 대기기온보다 변화가 심해져서 온도수직분포의 온도변화 구배가 커졌다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
![]() 그림 1. 재식밀도와 생육시기별 수도군락내의 기온의 일중변화 | |||||||||||||||||||||||||||||||
군락이 완전히 형성된 8월 10일에는 6시경의 군락수직분포가 거의 일정하였으나, 12시경의 온도내배는 10℃ 이상이었다. 군락내의 기온이 최고온도에 달하는 시각은 생육초기에는 대기기온의 최고온도에 달하는 시각인 2시에 나타나 군락이 이루어짐에 따라 일사강도가 가장 큰 12시에 접근하게 되었다. 이는 군락기온이 군락내의 기본의 현열량보다는 작물체의 온도변화에 의해서 지배된다는 것을 의미한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
![]() 그림 2. 생육시기별 수도 군락 높이별 기온의 일중변화(8주/3.3㎡) | |||||||||||||||||||||||||||||||
수온과 지온이 생육초기인 6월중에는 시각별로 온도의 변화폭이 크나, 7, 8월의 고온기에는 그 폭이 적어지고 있다. 이 결과도 생육이 진전되어 광차단에 의해서 수면에 도달하는 열량이 적어지기 때문이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
2. 생육시기별 군락내의 투광률과 수온 및 기온변화와의 관계 | |||||||||||||||||||||||||||||||
그림 3은 엽면적 및 투광률의 변화가 수온과 기온에 어떠한 관계가 있는지를 보기 위하여 나타낸 것이다. 수온과 군락기온을 비교해 보면 생육초기에는 군락기온이 수온보다 낮았으나 7월중에 엽면적지수가 서광벼에서는 5.2, 추청벼에서는 4.6 이상으로 될 때 군락기온이 높아지는 역전점을 이루고 있다. 이와같은 품종간 차이는 서광벼의 잎이 직립성이고, 추청벼가 만곡형인 잎구조를 가지고 있기 때문으로 생각된다. 그러나 기온보다 수온이 낮아지는 역전점은 품종에 구별없이 투광률이 47%로 떨어질 때이며, 이 시기가 서광벼에서 7월 10일, 추청벼에 7월25일경으로 나타났다. 수도생육초기에 수온이 높은 것은 이 시기가 답수면 일사량이 많을 뿐 아니라 태양열이 비열이 높은 물에 전달되어 주간수온이 대기의 기온보다 높게 되지만 엽면적이 일정치 이상으로 증가하여 일사가 차단되면 수온이 떨어져서 기온보다 낮아지고 역전현상이 일어나는 것으로 볼 수 있다. 이상의 결과로 보면 표고가 높은 고냉지에서 후기 저온대책으로 심수관수를 권장하는 것은 수온상승에 역행하는 결과가 되므로 온수를 이용하지 않는 한 재고의 여지가 있다고 보여지며 이에 대한 시험이 필요하다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
![]() 그림 3. 서광벼와 추청벼의 생육시기별 수온, 지온, 엽면적지수 및 광투광율 비교 주) Tcs : 서광벼 군락온도 Tcc : 추청벼 군락온도 Ta : 지상 1.5m기온 Tw : 수온 | |||||||||||||||||||||||||||||||
3. 군락내 광분포와 Albedo | |||||||||||||||||||||||||||||||
표 1은 8월18일에 측정한 군락의 층위별 엽면적 지수분포에 따른 광환경을 나타낸 것으로서 투광률은 지상 70㎝이상 부위에서는 60~70%이며, 하부로 내려 갈수록 떨어져서 지상 10~30㎝부위에 도달하는 투광율은 20%미만이었다. 반사률은 군락상부에서 약 30%이며 지상 l0㎝층위 부근에서는 10% 미만이였다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 수도군락의 엽면적지수와 광투과 특성 | |||||||||||||||||||||||||||||||
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엽적에 따른 광감소계수는 Beer-Lambert 법칙에 의하여 일정상수로 나타나지만 군락내 지상 70㎝ 부위에서는 0.46~0.33, 70~50㎝ 부위에서는 0.21~0.23, 10㎝부위에서는 0.1 정도로 하층부로 갈수록 작아졌다. 그 이유는 각 층위마다 잎의 공간적분포가 달라 투광률이 다르다는 것을 의미하고, 층위별로 군락구조가 다를 때 투광률 Ix/1x-1는 엽면적의 단순한 지수함수식으로 나타나지 않는다. 그러므로 군락의 광수지를 해석할 때는 엽의 착생각도나 방위각 등의 공간적분포에 대해서도 고려해야 한다. | |||||||||||||||||||||||||||||||
참 고 문 헌 | |||||||||||||||||||||||||||||||
Denmead O. T. et al. 1962. Spatial distribution of net radiation. Agronomy Journal 56(6) : 505-510. 伊藤綾子 외. 1971. 作物群落の計量植物學的硏究(1) 大豆群落の幾何學的 構造と直達光の投入. 農業氣象 26(4) : 187-195. 鄭英祥. 1981. 畦幅이 大豆의 光遮斷 蒸發散 및 生育에 미치는 영향. 李正行 博士回 甲紀念論文集 1751-80. Monteith. J. L. 1973. Principles of Environmental Physics. Anold. 19-21. Tanner. C. B, A. E. Peterson. and R. J. Love. 1996. Radiation exchange in cornfield. Agronomy Journal 52(7) : 373-379. |
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가을보리 재배기간의 기상환경 변화 | ||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||
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성명 : 심교문 | ||||
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전화 : 031-290-0292 | ||||
1. 주요기상의 평년값 변화 | |||||
가. 평균기온의 평년값 변화 | |||||
가을보리 재배기간 동안(10~5월)에 현재 평년값(1971~2000년)의 월 평균기온을 이전 평년값(1961~1990년)과 비교하면 전국적으로 상승하였으며, 그 상승폭은 관측지점에 따라 차이가 있고, 평균 0.2~0.6℃로 분포하였다. 서울, 포항, 대구, 광주 등 대도시에서는 평균기온의 상승폭이 다른 관측지점보다 컸다. 그리고, 시기별로는 월동기간(12~2월)에 상승폭이 가장 컸는데, 그 분포는 0.4~0.8℃의 상승을 나타내었다. 이 중에서도 최한월인 1월에 평균기온의 상승폭이 가장 컸으며 전국적으로 평균 0.7℃(CV 22%) 상승하였다. 한편, 봄철에도 평균기온의 상승폭이 0.1~0.5℃로 큰 편이었으며, 5월에는 이전 평년값과 전반적으로 비슷하였으나 낮아진 곳(강릉, 추풍령, 전주, 목포)도 있었다. 그리고 3월은 변이계수(16%)가 가장 낮은 달로 대도시나 농촌의 관측지점 모두 비슷하게 평균기온이 상승하였다(0.4~0.7℃). | |||||
나. 최고기온의 평년값 변화 | |||||
월 평균기온과 마찬가지로 월 최고기온도 현재 사용하는 평년값이 이전 평년값보다 높았는데, 가을보리 재배기간동안에 전국적으로 0.3~0.6℃ 범위로 상승되었다. 특히 1월과 2월의 기온상승폭이 가장 커서 전국적으로 0.7℃ 상승하였으며(CV 19, 22%), 서울, 대구, 광주, 인천 등 대도시 관측지점에서는 그 상승폭이 0.8~0.9℃ 이었다. 봄철에는 겨울철보다 조금 낮기는 하지만 전국적으로 0.2~0.5℃ 범위로 최고기온이 상승하였다. 그러나, 5월에는 이전 평년값(1961~1990년)과 비슷하였으며, 떨어진 지역도 있었다. 10월과 11월에서도 전국적으로 0~0.5℃ 분포로 월 최고기온이 상승하였다. | |||||
다. 최저기온의 평년값 변화 | |||||
가을보리 재배기간동안에 월 최저기온의 상승폭은 0~0.7℃로, 특히 제주에서 가장 많이 상승하였고, 추풍령은 비슷하였다. 다른 기온과 마찬가지로 최한월인 1월에 전국적으로 기온상승폭이 가장 큰 0.5~1℃ 상승분포를 보였다. 특히 대구, 서울에서 가장 크게 나타났는데 그 값은 1℃로 기온의 상승폭 중 가장 컸다. 월 평균기온 및 최고기온과는 달리, 그 다음으로는 3월의 기온상승폭이 높았는데, 전국적으로 평균 0.6℃(CV 34%) 상승을 기록하였다. 그리고, 추풍령과 목포는 겨울철과 3월을 제외한 가을보리 재배기간동안에는 이전 평년값(1961~1990년)보다 월 최저기온이 낮았다. | |||||
라. 강수량의 평년값 변화 | |||||
강수량은 전국적으로 505㎜(1961~1990년)에서 499㎜(1971~2000년)로 6㎜가 줄어들어, 가을보리 재배기간동안에는 거의 변화가 없다고 볼 수 있다. 월 강수량의 분포를 보면, 4월에 강수량이 강릉을 제외한 모든 지역에서 다소 줄었는데 전국 평균 11㎜정도(CV 55%) 적었다. 반면에 3월에는 전국평균 5㎜정도 늘었으나 지역간 차이는 컸다(CV 128%). | |||||
마. 일조시간의 평년값 변화 | |||||
일조시간도 강수량과 마찬가지로 가을보리 재배기간동안에는 전국적으로 1,495시간(1961~1990년)에서 1,492시간(1971~2000년)으로 평년값의 변화가 거의 없었다. 월 일조시간의 분포를 보면, 3월에는 전국적으로 평균 10시간정도 적었고(CV 29%), 4월에는 9시간정도 많았으며(CV 41%), 지역간 차이가 강수량보다 작았다. | |||||
2. 연도 및 지역별 주요기상 변화 | |||||
가. 주요기온의 연도 및 지역별 변화 | |||||
지역간 주요기온의 연도별 추이는 비슷하게 나타났으며, 기온 상승의 크기를 보면 해안〉도시〉농촌〉내륙지역의 순서로 나타났다. 주요기온별로는, 최저기온이 지역간에 변화의 폭이 가장 컸고, 다음은 평균기온이었으며, 최고기온은 큰 차이를 보이지 않았다. 가을보리 재배기간의 최근의 기온 상승의 경향은 최고〉평균〉최저기온 순서로 컸으며, 평균, 최고, 최저기온은 지난 28년(1973~2000년)동안에 전국적으로 평균 0.98℃, 1.37℃, 0.78℃씩 상승하였다. 지역별 기온상승의 정도는 1차 회귀방정식의 기울기로 나타내었고, 지역별 기온변화의 크기에 대해서는 t검증을 실시하였다. 자유도가 28인 경우에 신뢰도95(99)%에서 차이가 인정되려면, 표준편차가 각각 0.6, 0.7, 0.8인 경우에는 이에 대한 크기는 0.023(0.031)℃, 0.027(0.036)℃, 0.031(0.041)℃이상이 되어야 한다. 따라서 도시지역과 같이 변동폭(표준편차)이 큰 지역은 그렇지 않은 지역보다 이 기준을 만족하기 위한 크기가 커야 한다. 농촌지역과 내륙지역의 최저기온만 제외하고는 모든 지역의 주요기온은 95%이상의 신뢰도에서 유의하였다. 또한 해안지역과 도시지역은 99% 신뢰도에서 주요기온의 상승이 모두 유의하였다. 최고기온의 상승은 모든 지역이 99% 신뢰도에서 유의하였다. 이러한 지역별 혹은 기온별 상승폭의 차이는 도시지역의 도시화에 의한 영향뿐만 아니라 각 관측지점의 지역의 특징 및 대규모 기후변화가 복합적으로 작용하여 나타난 것으로 볼 수 있다. 그리고, 평균기온과 최저기온의 상승폭은 도시〉해안〉내륙〉농촌지역의 순서로 높았으나, 최고기온의 경우는 도시〉내륙〉농촌〉해안지역의 순서로 해안지역이 가장 낮게 상승하였다. 결과적으로, 비록 최고기온의 상승폭(1차 회귀방정식 기울기)이 주요기온 중에서 가장 컸지만, 가을보리재배기간의 평균기온의 상승에는 최저기온의 상승이 더 크게 작용한 것으로 판단된다. | |||||
나. 강수량 및 일조시간의 연도 및 지역별 변화 | |||||
가을보리 재배기간의 강수량은 지난 28년 동안 전국평균이 465㎜로 연 강수량(1,316㎜; 기상청, 2001)의 35%정도였다. 연도별로 뚜렷한 경향은 발견되지 않았으나, 그 변화는 커서 1985년에는 2000년보다 434㎜ 많았다. 지역별 강수량은 해안지역이 가장 많았고, 내륙지역이 가장 적었다. 이들 사이에는 지난 28년 동안에 가을보리 재배기간에 평균 110㎜정도 차이가 있었다. 다음으로, 지역별로 일조시간이 많은 차례를 보면 농촌〉내륙〉해안〉도시지역 순서였다. 그러나, 지역간의 일조시간의 차이는 해가 거듭될수록 줄어들어 1990년 초반부터는 거의 비슷하였다. 즉, 농촌지역의 일조시간의 감소 경향이 가장 컸고, 도시지역이 가장 적었다. 그리고, 지난 28년 동안 가을보리 재배기간의 일조시간은 전국적으로 평균 177시간 줄었다. 이는 일조시간이 가장 적었던 1991년(전국 평균 1382시간)의 약 13%에 해당되는 수치이다. 일조시간 변화에 대한 유의성 검증에서 농촌과 내륙지역은 99% 신뢰도에서 일조시간의 감소가 인정되었고, 해안지역은 95% 신뢰도에서 유의하였다. 반면에 도시지역은 유의하지 않았다. 전국 평균일조시간은 99% 신뢰도에서 감소가 유의하였다 | |||||
다. 기타 | |||||
기상청에서는 운량(雲量)을 하늘의 상태에 따라 1~10으로 표시한다. 즉, 강수현상이 없는 날 하늘상태를 맑음(운량 2.4이하), 구름조금(운량 2.5~5.4), 구름많음(운량 5.5~7.4), 흐림(운량 7.5이상)으로 구분한다. 지난 28년 동안에 가을보리 재배기간의 운량은 전국평균이 3.9~5.1 범위로 ‘구름조금’에 해당되었다. 일조시간 및 강수량과는 달리 운량은 지역간에 비슷하였으며, 연도별로 뚜렷한 경향을 보이지 않았다. 운량과 일조시간과의 관계는 4지역 모두 부의 상관을 보였다. 도시와 해안지역은 상관이 높았으며, 농촌과 내륙지역은 그 정도가 낮았다. | |||||
3. 최근 14년(1987~2000년)의 평년대비 주요기상 변화 | |||||
1987년 이후 ‘춥지 않은 겨울’ 날씨가 지속되고 있다. 따라서 본 연구는 ‘춥지 않은 겨울’ 날씨를 보인 최근 14년(1987~2000년)간의 주요기상을 지역별로 월 평균값(기온) 및 월 적산값(강수량, 일조시간)을 계산하여 현재 평년값(1971~2000년)과 비교함으로 변화의 정도를 가늠하여 보았다. | |||||
가. 주요기온의 평년편차 | |||||
가을보리 재배기간의 최근 14년(1987~2000년)의 평년대비 평균기온의 월별 변화를 살펴보면, 가을보리의 파종기인 10월에는 도시지역을 제외하고는 평년(1971~2000년)과 비슷하였으나, 그 후로는 평년대비 평균기온의 상승폭이 점점 커져 1월에는 정점을 이루고 다시 차츰 작아져서 가을보리의 등숙기간인 5월에는 평년과 비슷해졌다. 이러한 경향은 최고기온과 최저기온도 비슷하였다. 다만 최고기온의 상승폭은 2월이 1월 보다 더 컸고, 최저기온의 경우에는 5월이 4월보다 더 컸다. 그리고, 평년과 대비한 주요기온의 상승폭은 월동기간(12, 1, 2월)〉월동전기간(10, 11월)〉월동후기간(3, 4, 5월) 순서로 컸으며, 지역별로는 도시지역에서 상승폭이 가장 컸으며, 그 다음으로 해안〉내륙〉농촌지역의 순서로, 농촌지역의 상승폭이 가장 낮았다. 그리고 최근 14년 동안 기온 상승 경향을 주요기온별로 살펴보면, 최고기온〉평균기온〉최저기온의 순서로 높았다. | |||||
나. 강수량 및 일조시간의 평년편차 | |||||
최근 14년(1987~2000년)의 가을보리 재배기간의 월별 강수량은 전반적으로 평년(1971~2000년)과 비슷하였다. 다만, 파종기인 10월과 출수기인 4월의 강수량이 전국적으로 평년보다 8~18㎜정도 적었다. 이러한 경향은 4지역 모두 비슷하였다. 그리고 최근 14년의 가을보리 재배기간동안 일조시간은 전국적으로 평년보다 적었다. 특히 3월과 등숙기간인 5월의 일조시간의 감소가 가장 컸는데, 전국적으로 평년보다 13~15시간 적었다. 가을보리 재배기간동안 일조시간의 평년대비 감소는 농촌〉내륙〉해안〉도시지역의 순서로 컸는데, 농촌지역의 경우는 평년대비 63시간 정도 감소했다. | |||||
참 고 문 헌 | |||||
김연옥. 1987. 기후학개론. 도서출판 정익사. 127-128. 백희정 외. 1994. 도시화로 인한 한반도 기온의 변화경향 분석. 한국기상학회지. 11(1) : 12-26. 심교문 외. 2000. 가을보리 재배기간중의 기상변화. 한국농림기상학회지 2(3) : 95-102. 윤성호 외. 2001. 기후변화와 농업생산의 전망과 대책. 세계속의 한국농업: 전망과 전략, 2001. 한국농업과학 심포지엄, 한국농업과학협회 22 : 109-143. 이명인 외. 1997. 도시화에 의한 기온 상승. 한국기상학회지 33(3) : 429-443. 이정택 외. 1995. 우리 나라의 계절별 일조시간과 기온의 상관관계 및 분포에 관한 연구. 한국환경농학회지 14(2) : 155-162. Hulme, M. et al. 1994. Recent and future climate change in East Asia. International Journal of Climatology 14 : 637-658. Jung, Y. S. et al. 1999. Regionality and variability of net primary productivity and rice yield in Korea. Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology 1(1) : 1-11. |
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내륙과 해안의 기상환경과 가을보리 | ||||||
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기관 : 농업과학기술원 농업환경부 | ||||||
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성명 : 심교문 | ||||||
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전화 : 031-290-0292 | ||||||
1. 내륙과 해안지점의 기상경과와 가을보리 | |||||||
1998~2000년의 3년간 월 평균기온을 이용하여 ‘Kerner법’으로 수원, 진주, 영덕지점의 해양도(Oceanity)를 계산하면 각각 6.3, 6.5, 10.9로 영덕이 해양의 영향을 가장 많이 받는 지점으로 나타났다. 그래서 수원과 진주는 내륙지점으로 영덕은 해안지점으로 결정하여 내륙과 해안지점의 기상경과와 올보리 품종의 수량 및 수량구성요소를 비교하여 보았다. 3개 조사지점의 1999년(1998년 파종, 1999년 수확)과 2000년(1999년 파종, 2000년 수확)의 가을보리 재배기간의 평균기온과 강수량의 월 변화를 나타내면, 3개의 조사지점에서 1999년은 2000년보다 가을보리 재배기간에 평균기온이 높게 경과하였다. 특히 월동 및 월동전기간의 기온이 높았으며 월동후기간에는 강수량이 2000년보다 월등히 많았다. 그리고, 2000년에는 2월이 1월보다 평균기온이 더 낮게 경과되었다. 파종기인 10월의 평균기온은 3개 조사지점에 비슷하였으나, 월동기간의 평균기온은 수원지점이 가장 낮았고, 등숙기간인 4~5월의 평균기온은 진주지점이 가장 높았다. 반면에, 해안지점인 영덕은 월동기간의 평균기온은 가장 높았고, 등숙기간인 4~5월의 평균기온은 가장 낮게 경과하였다. 수원과 진주 지점은 2000년에는 월동기간이 1999년보다 저온으로 경과되어 생육재생기가 늦었으며, 그 결과 출수기도 조금 늦었다. 그러나, 해안지점인 영덕에서는 생육재생기가 1999년과 같았으며, 출수기와 성숙기는 1999년보다 2일 빨랐다. 그리고, 3개 조사지점의 2년간의 생육 및 수량성적을 보면, 가을보리 재배기간에 평균기온이 높게 경과한 1999년이 2000년보다 높은 성적을 나타냈다. 또한 해안지점인 영덕은 수량과 천립중이 내륙지점보다 월등히 높았다. 그림 1은 출수후 40일간의 평균기온과 올보리 품종의 천립중과의 관계를 살펴본 것인데, 이들간에는 높은 부의 상관을 나타냈다. 즉, 해안지점인 영덕은 바다의 영향으로 월동기간에는 기온이 내륙보다 높아 ㎡당 수수의 확보에 유리하였고, 등숙기간에는 서늘하고 여름일이 늦게 오기 때문에 기온의 급상승이 억제되어 곡립이 충실히 여물었다. 그러나 내륙지점인 수원과 진주는 영덕과는 반대의 결과를 나타냈다. 이와 같이 해안지역이 내륙지역보다 가을보리의 생육과 수량에 유리하지만 농촌진흥청에서 매년 조사하는 가을보리의 작황조사에는 해안지역이 포함되지 않았다. 그 결과, 해안지역의 작황이 반영되지 않아 가을보리의 재배적지 선정과 작황예측에 해안지역의 유리한 기상환경이 고려되지 않았다. 따라서, 앞으로 작황조사 지점에 해안지점도 첨가되어 해안지역을 중심으로 가을보리의 작황조사가 이루어져야 할 것으로 사료된다. 왜냐하면 현재 보리재배농가는 거의 해안에 분포되어있기 때문이다. | |||||||
![]() 그림 1. 출수후 40일간의 평균기온과 올보리 천립중과의 관계 | |||||||
2. 해양의 영향과 가을보리 | |||||||
그림 2는 1998년부터 2000년까지 3년간의 월별평균기온을 이용하여 ‘Kerner법’으로 해양도를 작성한 결과이며, 분석에 이용한 기상관측지점은 기상청 산하 390지점으로 우리나라의 지형을 어느 정도 고려하였다. Kerner는 해양도를 연교차에 대한 10월과 4월 평균기온 차의 비율로 나타냈는데, 그 식(1)은 다음과 같다.
해양도 10의 등치선은 서해안의 서산지역에서 남서해안 및 남해안을 거쳐 동해안의 속초까지 해안을 따라 이어졌다. 그리고, 해양의 영향을 받는 해안으로부터의 거리는 해양도 10을 기준으로 하여 추정하였다. 즉, 격자분석 및 표출시스템(Grid Analysis and Display System, GrADS)을 이용하여 각 격자(격자간격 11.1×11.1㎞)의 기상값을 산출하였고, 각 격자점의 해양도 점수 중에서 10이상인 격자를 헤아려서 추정하였다. 그 결과, 동해안, 서해안, 남해안이 각각 평균 14.2(범위1.1~28.9), 20.7(범위0~63.3), 26.5(범위3.3~58.8)km까지로 분석되어 동해안이 가장 짧은 것으로 조사되었다. 현재 가을보리는 동해안의 동해와 영덕을 시점으로 남해안의 사천, 보성을 거쳐 서해안의 영광, 군산까지 재배하고 있고 내륙에서는 거의 재배하지 않는다. 이와 같은 현재의 가을보리 재배지대는 해양도 10의 등치선과 거의 일치하였으며, 해양의 영향을 많이 받는 해안이 내륙보다 가을보리의 생육 및 수량에 유리한 기상환경(월동기간: 고온, 등숙기간: 저온)을 가지고 있다는 것을 설명하고 있다. | |||||||
![]() 그림 2. 월평균기온(1998~2000)을 kerner 법으로 분석한 해양도 분포도 | |||||||
참 고 문 헌
김연옥. 1987. 기후학개론. 도서출판 정익사 발행. 127-128. |
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서리 발생시의 대기냉각 양상 | ||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||||||||||
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성명 : 이정택 | ||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||||||||||||||||||||
1. 야간 냉각률 | |||||||||||||||||||||||
농작물의 서리 피해는 치명적인 기상재해이다. 그 가운데 과수는 첫서리보다 끝서리에 피해를 많이 받고, 가을에 성숙하는 초본 작물은 첫서리 피해를 받기 쉽다. 대부분의 과수원은 산지, 구릉지 경사면이나 배수가 좋은 토양에 조성되어 있으나, 최근에 과수의 재배 면적이 늘어나면서 과수재배에 부적합한 지역까지 과수원을 조성하고 있다. 또한 기존 과수 재배지역은 산업화, 도시화에 따른 토지 이용의 변경이 빈번하고 광범위하게 나타나 도시계획이나 공단 조성, 녹지변경의 형태로 나타나고 있으며, 이는 국지기후를 비롯한 여러 환경조건을 변화시키는 결과를 초래한다. 화심지역에서 2000년 3월부터 2001년 4월까지 주 관측지점(지점 2)의 1m 높이에서 월별 야간 평균 냉각률(cooling rate; C.R)과 평균 야간유효복사량의 관계를 나타낸 것이 그림 1이다. 월별 냉각률은 야간유효복사량과 아주 밀접한 관계를 나타내고 있다(그림. 1). 냉각률은 10월과 3월~4월에 높아 각각 0.5℃/hr, 0.7℃/hr 이상이었고, 야간유효복사량은 봄에 최고 60W/㎡ 로 높았고 다음으로 겨울 40W/㎡, 여름에 25W/㎡ 정도로 최저를 보였다. | |||||||||||||||||||||||
![]() 그림 1. 냉각률과 야간유효 복사량의 시기별 변화(화심, 2000.3~2000.4) | |||||||||||||||||||||||
화심지역 6개 관측지점에서 1m 높이에서 지형특성에 따른 계절별 냉각률의 계절변화를 나타낸 것이 그림2 이다. | |||||||||||||||||||||||
![]() 그림 2. 냉각률의 시기별 변화(화심, 2000.3~2001.4) | |||||||||||||||||||||||
기상요소가 냉각률에 미치는 영향을 살펴보기 위해 냉각률과 기상요소에 대한 상관관계를 계산하여 나타낸 것이 표 1이다. | |||||||||||||||||||||||
표 1. 냉각률과 기상요소들과의 상관계수(화심) | |||||||||||||||||||||||
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냉각률과 기상요소의 상관은 지중열류량과 야간유효복사량에서 정의 상관을 보였고, 풍속은 부의 상관을 보였다. 냉각률은 지중열류량과 상관이 0.26 정도로, 지중열류량이 냉각률에 주는 영향이 거의 없었다. 풍속은 냉각률과 상관에 유의성이 없었으며, 야간유효복사량이 60W/㎡이상의 조건에서 풍속과 냉각률의 상관은 -0.63정도로 고도의 유의성을 보여 풍속이 약할수록 냉각률이 커짐을 볼 수 있다. 풍속이 0.5m/sec 이하의 조건에서 냉각률과 야간유효복사량은 상관 0.90로 고도의 유의성을 보였고 풍속이 강해지면서 냉각률과 상관이 낮아짐을 볼 수 있다. 맑고 바람이 잔잔한 날(2000년 4월 7~8일), 바람이 강하게 불었던 날(2000년 3월 28~29일)에 전일 1800부터 당일 1000까지의 각 측정지점별 1m 높이에서 야간 기상 변화를 나타낸 것이 그림3 이다. 맑고 바람이 잔잔한 날은 일몰 전 풍속이 4 m/sec 정도로 강했으나 일몰 후부터는 바람이 점점 약해져 01:00시부터 다음날 09:00시까지 0.5 m/sec 정도로 잔잔하였다(그림3a). 풍향은 초저녁에는 북서풍계열, 새벽에는 동풍계열의 바람이 우세하였다. 경사면(지점 4, 5)에서 22:00시부터 23:00시까지는 기온이 떨어지는 것이 아니라 오히려 기온이 상승하였는데 이때의 평균풍속은 1.2~2m/sec 정도였다. 이 때에는 아직 산 정상부(지점 6)가 경사면이나 평지보다 기온이 낮았고, 북서풍계열로 산 정상에서 경사면으로 바람이 불어 내려가는데, 차가운 공기가 아래쪽으로 흘러 내려오는 활강풍(katabatic wind)으로 판단된다. 새벽에는 풍속이 0.5m/sec 정도였는데 지형 및 해발고도에 따라 기온의 편차가 커져 06:00시 부근에 평지(지점 1)가 산 정상(지점 6)보다 7℃ 정도 낮았다. 이러한 현상은 풍속에 따른 영향이라 보다는 복사냉각에 기인한다는 것으로 판단된다. | |||||||||||||||||||||||
![]() ![]() 그림 3. 맑고 잔잔한 날(a, 2000. 4. 7~8)과 바람이 강한 날(b, 2000. 3. 28~ 29) 지상 1m의 기온, 풍속 및 풍향의 시간별 변화 | |||||||||||||||||||||||
흐리고 바람이 강했던 날은 야간평균풍속이 4.7m/sec 정도로 강했으며 풍향은 북서풍계열이었다(그림3b). 일몰 후부터 당일 일출 전까지 산 정상(지점 6;산림군락 내 관측)은 경사면(지점 5; open) 보다 기온이 2.5℃ 정도 낮았다. 그리고 해발고도가 낮아지면서 기온은 높아져 평지(지점 1,2,3)에서는 기온의 차이가 거의 없었다. 인근 기상대의 종관 자료를 이용하여 과수원의 기온분포를 추정하여 동상해에 대한 위험지표로 활용하고자 실제 서리가 발생하였던 2000년 4월 7일 18:00시부터 2001년 4월 8일 10:00시까지 24시간동안 화심지역 6개 관측지점의 매시 기온에서 진주기상대의 매시 기온의 차이를 나타낸 것이 그림4 이다. | |||||||||||||||||||||||
![]() 그림 4. 각지점의 기온과 진주 기상대의 기온(기준온도)과의 차이의 시간별 변화(2000.4~4.8) | |||||||||||||||||||||||
진주기상대에서 4월 7일 관측된 최고 기온은 15:00시에 20.7℃였고, 4월 8일 06:00시에 -0.2℃로 최저기온이 나타났다. 4월 8일 진주기상대의 기온이 02:00시에 5.1℃, 03:00시에 4.8℃일 때, 화심지역의 지점 1은 02:00시에 -0.4℃, 03:00시에 -2℃ 정도로 영하의 기온으로 내려가 진주기상대보다 02:00시에 5.5℃, 03:00시에 6.8℃정도 기온이 낮았다. 그러나 화심지역의 나머지 관측지점은 아직 영하의 기온으로 떨어지지 않았으나, 진주기상대보다 기온이 비슷하거나 낮았다. 04:00시에 기온은 진주기상대가 3.1℃일 때, 화심지역의 평지 관측지점인 1, 2, 3에서는 모두 영하로 떨어졌고 진주기상대보다 화심지역의 평지에서 2℃, 0.6℃, 0.3℃ 낮았다. 그러나 화심지역의 경사면 또는 산 정상 관측지점은 진주기상대와 기온이 비슷하여 영상의 기온을 나타냈었다. 05:00~07:00시까지도 화심지역 평지 관측지점은 영하의 기온을 나타내었으며, 06:00에 진주기상대의 기온이 -0.2℃로 최저일 때, 화심지역의 평지 관측지점 1, 2, 3에서 기온은 -3.9℃, -1.5℃, -1.4℃로 최저기온을 나타내었고 화심지역 평지에서 진주기상대보다 3.7℃, 1.3℃, 1.2℃정도 낮은 반면, 경사면이나 산 정상 관측지점은 진주기상대와 기온이 비슷하거나 높았다. 진주기상대에서 영하의 기온은 1시간, 화심지역의 관측지점 1에서는 0200-0700까지 6시간, 관측지점 2, 3에서는 4시간이었고 화심지역의 경사면과 산 정상 관측지점은 영하의 기온이 관측된 시간이 없고 영상의 기온만 나타났다. 봄에 바람이 없고 맑은 날의 야간기온 냉각률은 평지가 1.4 ℃/hr, 경사면이 1.2℃/hr, 산 정상이 0.6℃/hr로 지대가 낮은 곳일수록 컸고, 야간 최저 기온은 평지가 경사면과 산 정상에 비하여 각각 2.5℃와 5.4℃ 정도 낮았다. 이와 같은 지형간 온도 편차는 일몰 후 5시간이내에 급격히 진행되었다. 야간 냉각률은 야간 유효복사와 높은 정의 상관을 보였으며, 풍속과는 야간 유효복사가 큰 경우에만 부의 상관을 나타내었다. 이는 복사냉각에 의한 접지 기층의 냉각이 크더라도 바람이 강하면 지표 근처의 역전층이 파괴되어 기온의 냉각률이 낮아지는 것으로 파악되었다. | |||||||||||||||||||||||
참 고 문 헌 | |||||||||||||||||||||||
고광출 외. 1985. 열대과수학. 대한교과서주식회사. 335-369. 杉浦明編. 1991. 新編 果樹園藝. 養賢堂. 7-15. Kaimal, J. C et al. 1994. Atmospheric Boundary Layer Flows. Oxford University Press. 289. Nakagawa, Y. Tsunoda. 1963. 果樹の氣象的 適地條件に關する硏究. 落葉樹の霜害限界溫度. 園藝試驗場報告. A (平 ![]() Lindkvist, L. T et al. 2000. A Frost Assessment Method for Mountainous Areas. Agircultural and Forest Meteorology. 102 : 51-67. Stull, R. B. 1992. An Introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluwer Academic Publishers. 666. Yohsha, M. 1953. Temperature Inversion in the Lower Atmosphere. Journal of Meteorological Resource 5 : 649-654.(in Japanese with English abstract) Oke, T. R. 1978. Boundary Layer Climates. Cambridge University Press 435. Ozawa, Y. et al. .1965. Survey of Microclimate. Hyungsung Press. 218.(in Japanese) |
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배 과수원 지대의 대기 경계층 기상 | ||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||
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성명 : 이정택 | ||||
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전화 : 031-290-0279 | ||||
1. 하층대기온도의 수직 분포 | |||||
대기 경계층(atmospheric boundary layer)은 대류권(troposhpere)의 일부분으로써 지구 표면에 직접적인 영향을 받으며 두께가 지표에서 100~3,000m이다. 고기압의 영향을 받는 지역에서 일중 시간에 따른 경계층의 수직 성분은 일출 후부터 일몰 전까지인 낮시간에 난류 혼합층(turbulent mixed layer ; ML), 낮시간에 형성된 혼합층이 야간에 잔류하는 층(residual layer ; RL), 야간 안정 경계층(stable boundary layer ; SBL)으로 나눌 수 있다(Stull, 1992). 경상남도 하동군 하동읍 화심리 배 과수원(북위 35°04’ 51.2, 동경 127°43’39.5, 해발고도 9m)에서 서리 발생일인 2001년 3월 13일 06시 52분부터 08시 02분까지, 봄철인 2001년 4월 17일 17시 30분부터 4월 18일 10시 45분까지 대기 경계층(atmospheric boundary layer)의 하층대기 특성을 측정하였다. 하층대기 기상자료를 수집하기 위해 tethersonde(Model : TMT-5A, Vaisala, Finland)를 설치하였다. 헬륨가스 47ℓ를 충전한 풍선에 tetherline을 연결하여 6개의 tethersonde 센서를 50m 간격으로 설치하였다. 지상에서 tetherline이 연결된 winch를 이용하여 풍선을 지상에서 최대 1,000m까지 상승시켰다가 다시 지상 10m까지 하강을 반복하여 하층대기의 층위별 기압, 온도, 습도, 풍속, 풍향을 측정하였다. 측정에 사용된 온도센서는 고속반응 써미스터 측정방식으로, 측정범위는 -40 ~ 50℃이고, 허용오차는 ±0.5℃, 해상력은 0.1℃이다. 상대습도는 측정방식이 capacitance polymer이고, 0에서 100%까지 측정가능하며, 허용오차는 ±3%, 해상력은 0.1%이다. 기압센서는 electronic aneroid capacitance pressure방식이며, 측정범위는 600 ~ 1050 hPa이고, 허용오차가 ±1hPa, 해상력이 0.1hPa, 온도보정은 자체적으로 수행한다. 풍속센서는 3-cup anemometer에 chopper장치 회전속도계방식이고, 측정범위는 0~20m/sec, 허용오차는 ±0.5m/sec이다. 풍향센서는 전자기 방식이며, 측정범위는 0 ~ 360°, 허용오차는 ±10°이다. 각각 센서에서 측정한 자료는 396.8~409.5MHz대역의 주파수를 이용하여 전송하면 지상의 수신기에서 수신하여 실시간으로 노트북 컴퓨터에 저장하였다. 그리고 약 3시간 간격으로 balloon을 내려 헬륨가스를 재충전하고, 각 센서의 9V 밧데리를 교체해 주었다. 2001년 3월 13일 일출(06시 44분)부터 0800까지, 낮 시간인 1000부터 1300시까지 하동에 TMT-5A를 설치하여 지표면부터 1,100m 높이까지 6개의 tethersonde를 상승, 하강을 되풀이하면서 실시간으로 관측된 값을 약 30분 간격으로 높이별 온위를 나타낸 것이 그림 1 이다. 일출부근에 해발고도가 상승하면서 온위는 지상 300m 높이까지 변화의 폭이 커서 약 6K, 300에서 600m까지 약 2K, 600에서 850m까지 약 4K, 850에서 1,100m까지 약 1K 감소하였다(그림1a). 0650-0730보다 0730-0800의 온위는 시간이 경과하면서 전체적으로 상승하였다. 안정층의 깊이(depth)는 0650-0730에 지표면에서 300m 정도였으며, 그 후 0730-0800에는 200m정도까지 내려오는 것을 볼 수 있었다. 야간에는 안정층 내에서도 약한 난류 혼합이 일어나지만, 본 연구에서는 야간에 낮 동안의 혼합층이 잔류해 있다고 하더라도 그 내부에 지표안정층이 존재한다면, 이 안정층의 높이를 혼합층 상단으로 간주하였다(Kaimal and Finnigan, 1994). 주간에는 온위와 혼합비가 일정한 고도의 상단까지를 혼합고(mixing height)로 규정하였는데, 이때 혼합고에는 지표면에 인접한 불안정한 층이 포함된다. | |||||
![]() 그림 1. 서리내린 날 배과원 고도볕 온위 분포 | |||||
즉, 한낮에 초단열 과정이 일어나는 지표층을 포함하여 유입역이 시작되는 고도까지를 혼합층 고도로 결정하였다(Oke, 1978). 1000~1100에서는 혼합층이 형성되었는데 혼합비와 온위를 비교하여 혼합고가 70m 정도였고 1101~1200에서는 혼합층의 고도가 90m, 1201~1300에서는 100m 정도였다(그림 1b). 아침시간에 해발고도 300m 이상을 잔류층(RL : residual layer)으로 상정할 때, 안정층 강도(strength)는 잔류층의 온위가 274.5K 정도이고 지표면의 온위가 269.5K정도로서 두 값의 편차는 약 5K 정도였다. 2001년 3월 13일 일출(06시 44분)부터 08:00까지, 10:00부터 13:00시까지 하동에서 지표면부터 1,100m 높이까지 6개의 tethersonde를 상승, 하강을 되풀이하면서 실시간으로 관측된 기온을 약 30분 간격의 높이별 분포를 나타낸 것이 그림 2이다. 일반적으로 수직 온도의 변화율이 0이 되는 높이와 풍속이 최대가 되는 부근에서 기온 역전층(inversion layer)이 나타난다. 일출무렵에 수직 기온 분포는 0650~0730에 지면에서 약 300m 까지 해발고도가 높아지면서 지표면보다 약 2.2℃ 기온이 상승하였고, 이때 역전층 높이는 300m 정도였으며, 0730-0800에서는 역전층이 0650~0730보다 80m 내려와 220m 정도였다(그림 2a). 그리고 해발 300m부터 600m까지는 기온이 약 1.3℃ 낮아졌으며, 600m이상에서는 다시 온도가 상승하다가 700m 부근에서 온도가 다시 하강을 하였으나, 그 범위는 해발 1,100m 부근과 비교 하면 1℃이내의 편차였다. 태양의 일중 고도가 상승함에 따라 지표면이 가열되어 접지층의 기온이 상승하는 것이 확인되었다(그림. 2b). 낮 동안에는 지면에서 고도가 높아질수록 기온이 하강하는 대기의 불안정상태가 유지되었고, 시간이 경과하면서 지표부근과 해발 600m까지의 기온 편차는 1001~1100에 4.6℃, 1101~1200에 6.1℃, 1201~1300에 6.2℃이고, 1100이후에는 6℃ 정도로 일정해졌다. | |||||
![]() 그림 2. 서리내린 날 배과수원 고도별 기온 분포(2001.3.13) | |||||
2. 하층대기 온위의 수직 단면 분포 | |||||
화심지역에서 서리가 발생하였던 2001년 3월 13일 일출 무렵에 하층대기(지표에서 고도 700m까지)와 고도별 기상관측장비(6개)를 연결하여 온위 수직단면을 나타낸 것이 그림 3이다. | |||||
![]() 그림 3. 회심지역 온위의 수직단면(2001.3.13) | |||||
지표에서 200m 높이까지 온위차는 4K 정도로 변화의 폭이 컸으나 200~700m의 온위차 변화는 완만하였다. 이것은 최저기온이 나타나는 일출 무렵에 역전층 높이가 200m 정도이고, 관측지점에서 북쪽으로 1,700m 정도 떨어진 산정상의 높이가 해발 386m 임을 고려할 때, 역전층은 주변 지형의 영향에 따라 표고 200m정도에서 형성되었다. 봄철 서리 발생일의 접지 기층은 주간의 불안정 상태에서 일몰을 전후하여 중립상태로, 이후 안정 상태로 빨리 이행하였으며, 일출 직전의 기온 역전 층의 고도는 300 ~ 600m, 역전 강도는 2~8K까지 발달하였으며, 일출 후 급격히 역전층 고도가 낮아졌으며, 지표면에서도 역전층의 파괴가 빠른 속도로 일어났다. | |||||
참 고 문 헌 | |||||
고광출 외. 1985. 열대과수학. 대한교과서주식회사, 335-369. 杉浦明. 1991. 新編 果樹園藝. 養賢堂. 7-15. Kaimal, J. C et al. 1994. Atmospheric Boundary Layer Flows, Oxford University Press. 289. Nakagawa, Y. Tsunoda. 1963. 果樹の氣象的 適地條件に關する硏究. 落葉樹の霜害限界溫度. 園藝試驗場報告. A (平 ![]() Lindkvist, L. T et al. 2000. A Frost Assessment Method for Mounta inous Areas. Agircultural and Forest Meteorology. 102 : 51-67. Stull, R. B. 1992. An introduction to Boundary Layer Meteorology. Kluwer Academic Publishers. 666. Yohsha, M. 1953. Temperature Inversion in the Lower Atmosphere. Journal of Meteorological Resource, 5 : 649-654.(in Japanese with English abstract). Oke, T. R. 1978. Boundary Layer Climates. Cambridge University Press. 435. Ozawa, Y. and M, Yoshino. .1965. Survey of Microclimate. Hyungsung Press, 218. |
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콩의 작황지수에 관련된 기상요소 및 생육시기의 평가 | ||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||
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성명 : 이양수 | ||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||
1. 콩의 수량에 영향을 미치는 생육시기와 기상조건 | |||||
표 1은 파종기(s0)와 개화기(f0)를 기준으로 하여 s0에서 s40(파종후40일)까지, f0에서 f50(개화후 50일)를 10일 간격으로 생육시기를 구분하여 그 기간의 평균기온과 작황지수와의 상관계수를 행과 열로써 나타낸 것이다. 평균기온이 수량에 크게 영향을 미치는 (상관계수값이 유의성을 가지는) 기간과 순위는 ①파종기 부터 개화후 10일까지(s0-f10), ②파종기부터 개화기까지(s0-f0)로 이 기간에 기온이 높을 수록 수량은 감소하였다. 지금까지의 보고는 5-6월의 생육초기에는 생육과 온도간에 정(+)의 상관이 있고, 7월 하순부터 8월에 이르는 시기인 개화후기부터 초기결협기에는 수량과 온도는 부(-)의 상관이 있다고 하였으며, 6월의 온도상승은 영양생장에는 유리한 조건이지만 7, 8월의 평균이상의 고온은 생식생장에 지장을 초래하여 콩수량에 불리한 조건이 된다고 하였고, 수원지역에서 6월 고온이 부(-)의 영향을 준다고 하였다. 본 조사에서는 파종후 30일간은 기온이 수량에 큰 영향을 미치지 않았지만 파종기부터 개화기 이후의 어떤 시기까지의 높은 기온은 수량에 불리한 방향으로 작용하고 있음을 알 수 있었다. | |||||
표 1. 파종 및 개화후 10일 간격으로 조사한 적산온도와 작황지수와의 상관 | |||||
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표 2는 강수량과 작황지수와의 상관관계를 나타낸 것이다. 강수량이 수량에 크게 영향을 미치는 기간과 순위는 ①파종기-개화후20일, ②파종기-개화후10일, ③ 파종기-개화후30일, ④파종후20일-개화후20일로 이 기간에 강수량이 많을수록 수량은 감소하였다. 우리나라는 매년 7월상중순경에 강우가 계속되는데. 강우의 정도에 의하여 수해를 일으키는 경우가 많다. 콩은 영양생장초기에 과습에 가장 민감하다고 알려져 있고. 초기생장기에 한해와 잇따라 일어나는 습해 등이 수량감소와 수량의 년차간 변동의 큰 원인이라고 생각한다. 그러나 개화후 20일 이후의 강우조건은 등숙기에 충분한 토양수분을 확보하여 수량에 유리한 방향으로 작용하고 있음을 알 수 있었다. | |||||
표 2. 파종 및 개화후 10일 간격으로 조사한 강수량과 작황지수와의 상관 | |||||
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같은 방법으로 조사한 일조시간과 작황지수와의 상관에서 일조시간이 수량에 크게 영향을 미치는 기간은 개화후 70일 부터 개화후 40일 까지로 이 기간에 일조시간이 많을수록 수량은 증가하였다. 권 등(1982)은 개화종기부터 결협초기에 이르는 기간까지가 차광처리로 수량이 크게 감소하는 시기라고 보고하였다. 본 실험에서는 개화기 직전의 일조시간이 수량에 불리한 방향으로 작용하였지만 이것은 이 기간의 온도와 일조시간간에 정(+)의 상관관계가 있어 개화기 직전의 온도상승이 수량에 불리한 방향으로 작용하였기 때문이라고 생각된다. 그러나 개화기이후 전기간에 걸쳐서 일조시간은 수량에 유리한 조건이었음을 알 수 있었다. 또한 증발량과 작황지수간의 상관관계에서 증발량과 작황간의 상관이 큰 시기는 ①개화기-개화후40일, ②파종기-파종후10일, ③개화기-개화후30일, ④개화후10일-개화후50일이었다. 이 기간에 증발량이 클수록 수량도 증가하였다. 콩은 요수량이 큰 작물로 작물의 생장은 증발산량에 비례한다. 따라서 등숙기에 토양수분이 충분한 상태에서 증발산량이 많을수록 수량에 유리한 조건이 되는 것으로 생각된다. | |||||
2. 적정파종기 및 최적개화기의 판정 | |||||
그림 1은 파종기와 개화기를 기준으로 한 각 생육시기의 기상요인과 작황지수와의 상관중에서 상관계수가 가장 높은 평균기온(s0-f10), 강수량(s0-f20), 일조시 그림 1. 파종기별 기상요소의 변동값 분포간(f10-f40), 증발량(f0-f40)의 파종시기별 경과를 누년자료를 이용하여 나타낸 것이다. 작황지수와 부의 상관(r=0.44*)이 있는 파종기부터 개화후 10일까지의 평균기온은 파종기가 늦어질수록 낮아졌지만. 같은 부의 상관(r=-0.49*)이 있는 강수량은 파종기가 늦어질수록 증가하여 작황에는 불리한 조건임을 알 수 있었다. 작황과 정의 상관 (r= 0.74*)을 나타낸 개화후 10일부터 개화후 40일 까지의 일조시간은 5월 21일 파종한 경우 가장 높았고 그후 감소하여 6월 20일 이후 높아지는 경향이었다. 작황과 가장 상관이 높은 (r=0.53*) 개화기부터 개화후 40일까지의 증발량은 5월 21일 파종한 경우를 정점으로 그후 계속적으로 감소하는 경향이었다 따라서 수원지역에서 광교와 황금콩은 5월 21일경 파종(추정된 개화기는 7월 19일)하는 것이 작부에 최적시기인 것을 알 수 있었다. | |||||
![]() 그림 1. 파종기별 기상요소의 변동값 분포 | |||||
참 고 문 헌 | |||||
김이훈. 1992. 콩의 수량에 영향을 미치는 기상요소 평가 한작지 37(4) 320-328 권신한 외. 1982. 하작물의 기상재해와 그 대책 한작지27(4) 398-410 농촌진흥청 작물과학원. 1988. 우리나라 콩 생산성 및 이용도 향상에 관한 심포지움 7-34 정길웅. 1988. 생태형이 다른 대두품종의 생육 및 건물축적. 한작지33(2) 174-171 |
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열수지 방법에 의한 옥수수군락 증발산량의 계절별 관측 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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기관 : 농업과학기술원 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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성명 : 이양수 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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전화 : 031-290-0293 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 열수지측정 및 증발산량 계산 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
순복사의 형태로 식물군락에 주어지는 열에너지는 식물체나 토양의 온도상승, 물의 증발열원 또는 식물군락층의 온도형성에 쓰여지는데, 이는 열의 배분을 통하여 식물의 생리활동에 밀접한 관계를 갖고 있는 군락기상을 형성한다. 순복사는 잠열전달량, 현열전달량, 지중전달열량 등으로 열수지항을 구성하며, 식물군락내에서의 열수지항 변화를 구명함으로써 군락에 의한 수분 손실량을 평가할 수 있다. 식물군락에서의 수분손실은 증발산 작용에 의한 것으로, 군락위에 도달되는 태양복사에너지의 60%이상은 증발산의 열원으로 소비된다고 알려져 있다. 식물군락의 물이용효율을 밝히기 위하여는 군락에서의 지속적인 증발산량 측정이 필요하여 우리나라에서는 증발팬, 폿트, 라이시메타 등으로 직접 증발산을 측정하는 경우가 많고, 이론적인 면에서도 기후요소에 의하여 증발산량을 추정하는 간접적인 방법이 사용되고 있지만 미기상학적 방법중 하나인 열수지적인 측면에서 증발산을 추정하여 평가한 예는 드물다. Bowen은 현열과 잠열의 관계를 보우엔비로써 소개하고, 보우엔비-에너지수지 방법을 확립하였는데, 이 방법은 이류조건이 없는 상태에서는 라이시메타의 값과 좋은 일치를 이룬다고 하였다. 열수지 항목을 측정하기 위하여 포장 정중앙에 순복사계, 지중열류계, 통풍건습계를 설치하였다. 위 아래의 통풍건습계의 높이 차이는 50cm로 하였으며, 아래의 통풍건습계가 군락초관부에서 20~30cm를 유지하도록 1~2주 간격으로 높이를 조절하였고 하루 24시간 연속으로 전생육기간 동안 측정하였다. 순복사량은 1시간 단위로 적산계를 사용하여 적산하였다. 증발산은 보우엔비-에너지 수지식을 이용하여 아래와 같이 계산하였다. Rn-B=lE(1 +H / lE) 여기서 Rn은 순복사량, B는 지중전달열량, lE는 잠열전달량, H는 현열전달량이다. 이것을 변형하면 다음식으로 된다. lE=(Rn-B) /( 1 +H / lE) 잠열과 현열전달량은 다음식으로 표시된다. lE= k1-2 ( e1-e2 ) H= h1-2 (T1-T2 ) 여기서 k와 h는 잠열전달계수(cal /cm2 s mmHg)와 현열전달계수(cal/cm2·℃) e1, e2,는 군락초관부위의 높이 z1, z2에서의 수증기압력 (mmHg), T1과 T2는 각각의 높이에서의 기온(℃)이다. 보우엔비(β)는 잠열전달량에 대한 현열전달량의 비률(H/lE)로써 측정기간 중에 열과 수증기에 대한 확산계수와 같다고 가정하여 다음식으로 계산하였다. β=r (T1-T2 )/( e1-e2 ) 여기서 r는 건습계정수로서 0.5mmHg/℃이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2. 열수지항의 계절변화와 물이용 효율 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1은 옥수수 군락초관부에서의 열수지항의 계절별 일평균변화를 나타낸 것으로써 생육초기인 5월 하순, 6월 초순은 전천일사량이 20 MJm-2 day-1로 순복사량의 비률이 50%이상이었는데 낮동안에 쓰여진 열에너지 수지량은 일순복사량의 86%이었다. 그 중 지중온도 및 주변온도 상승에 쓰여진 열량이 9~16% 이었고 증발잠열로 쓰여진 열량은 75~81%이었다. 6월 중순에는 강우가 있었고, 군락도 완전히 형성되어 있지 않아 증발산량이 2.8mm day-1로 가장 적었다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 1. 옥수수군락초관부위에서의 열수지항의 계절변화 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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생육성기인 7월 중순과 하순에도 강우가 많아 전천일사량이 11~12MJm-2 day-1로 감소하였고 따라서 낮동안 순복사량도 8.3~8.5MJm-2day-1로 적어졌으나 낮동안 순복사량의 증발잠열로 쓰여진 비율은 96~98%로 증가하였으며 상대적으로 온도상승에 쓰여진 열량은 현저히 감소하였다. 표2는 보우엔비-에너지수지 방법으로 측정한 증발산량과 군락에 입사한 태양복사량 및 건물생산과의 관계로부터 옥수수 전 생육기간에 증발산의 열원으로 소비된 태양복사에너지량과 물이용효율을 나타낸것이다. 군락에 입사한 전체 태양복사에너지는 1,559MJm-2 이었으며, 증발잠열로 이용된 열량이 960MJm-2로전체 태양복사에너지의 61.6%가 증발열로 소비되었음을 알 수 있다. 또한 전체건물중 2,214gm-2를 생산하기 위하여 단위면적당 394mm의 물이 증발산으로 소비되어 물이용효율은 5.69gm-2이었는데 이것은 옥수수에서 보고되었던 최적관개수 공급하의 3.4gm-2mm-1보다 1.7배 가량이나 물이용효율이 높은 것이다. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
표 2. 옥수수재배기간동안의 태양복사량, 지상부건물중, 증발잠열량, 강수량 증발량, 증발산량 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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참 고 문 헌 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Cho, H. K. 1972. A statistical study on evapotranspiration of paddy field. J. of Korean Met. Soc. 8(1). 신용화 외. 1976. 수원지방의 증발산량 분석, 한국토비지. 9 : 47-55. Bowen, I. S. 1926. The ratio of heat losses by conduction and by evapolation from any water surface. Phy. Rev.27 : 779-787. Denmead, O. T. et al. 1970. Measurements of non-potential evapolation from wheat. Agric. Met. 7 : 285-302. Dreibelbis, F.R. et al. 1958. Water use efficiency of corn, wheat, and meadow crops. Agronomy Journal 55 : 239-242. |
출처:농촌진흥청
출처:농촌진흥청