아영양 수준의 생태계 기반 모델 개발. 확장된 아영양 생태계 모델 기능.
서 론
해양생태계 모델링 연구동향
엔드투엔드 모델은 해양 순환과 생태계 모델 및 아영양의 계산 구조를 통합합니다. EwE 모델은 모든 영양 수준을 포함하는 생태계 모델이며 생태계 구조 모델입니다.
해양생태계 모델링 연구의 과제
국내 해양생태계 모델링 연구의 현 과제. 따라서 이를 뒷받침할 수 있는 생태계 요소 모델 개발에 대한 연구가 필요하다.
연구기획의 배경
스웨덴 스톡홀름 복원력센터는 'Nature'에 게재된 「인류를 위한 안전한 작전공간」 논문에 게재(Rockström et al., 2009) ①기후변화, ②해양 산성화,. 기후변화에 따른 수온 상승으로 인해 최근 제주도에서는 열대해역에 자생하는 청정새우의 개체수가 늘어나고 있으며, 분포지역이 북쪽으로 확대될 가능성도 있다고 합니다.
연구기획 필요성 및 목적
황해 생태환경을 위한 물리-생지화학적 과정의 결합모델링 및 설계 연구. 이 분야에 속하는 연구로서 ①해양생태계 반응연구 및 독자적인 수치모델 개발을 통해 기초 및 원천기술을 제공하고, ②해양과학기술의 우수성을 유지하고, 기후 및 환경변화에 따른 서해 해양생태계의 주요 변화를 파악하고 물리·생지화학적 과정을 연구하기 위한 체계적인 조사 및 연구계획을 수립한다.
해수순환과 생태계 모델을 결합한 해양 생태계-물리 인터페이스 모델 개발을 위한 체계적인 연구 로드맵을 작성합니다. 이에 따라 중장기적인 생태계 변동성을 파악하고 향후 변화를 예측하는 것을 목표로 삼았다. 황해생태환경을 위한 교미모델링 및 물리-생지화학적 공정계획 연구.
연구의 필요성 및 목표
황해생태계 모델의 프로바이오틱스 요소 색인화에 관한 연구. 이러한 변화는 식물성 플랑크톤과 동물성 플랑크톤의 반응에 큰 영향을 미칩니다. 해양생태계의 1차 생산자인 식물성 플랑크톤은 이산화탄소와 빛에너지를 이용하여 유기물을 생산하는데, 이러한 광합성 산물은 해양생태계의 먹이사슬에서 가장 중요합니다.
따라서 식물성플랑크톤은 해양생태계의 생물생산성을 결정하는 중요한 유기체이다. 지구적 기후/환경 변화로 인해 해양생태계에 급격한 변화가 예상됩니다. 따라서 핵심 구성요소 중 하나인 동물플랑크톤의 지표화는 황해와 같이 생지화학적 질량수지가 급격하게 변동하는 해양지역의 생태계 모델 개발에 매우 중요하다.
국내․외 연구 동향
식물성플랑크톤 연구 및 반응실험 연구 따라서 대부분의 내륙 생태계 모델링 연구는 인위적인 환경 변화에 대한 생태계 반응에 중점을 둡니다. 동물플랑크톤 연구 및 반응 실험.
국내에서는 메조플랑크톤 섭식이나 기타 매개변수를 이용한 하부 영양 생태계 모델링에 대한 연구는 없습니다. PICES CCCC(북태평양 해양과학기구, 기후 변화 및 수용 능력 프로그램) 모델링 그룹에서 개발한 아영양 단계 프로토타입 모델. 북동태평양 캘리포니아 해류계에서 NPZ 모델과 NEMURO 모델을 이용한 아영양 수준 모델링을 비교한 연구가 있다(Wainwright et al., 2007).
연구 내용
식물성 플랑크톤 바이오매스 분포의 시공간적 특성 규명. 식물성 플랑크톤 크기에 따른 바이오매스 분석. 식물성플랑크톤의 관능군별 분포특성 규명.
동물성 플랑크톤 군집 및 바이오매스에 대한 과거 데이터 분석. 동물성 플랑크톤 매개변수의 과거 데이터 분석. 동물플랑크톤 섭식 반응 실험 및 색인.
연구추진 계획
황해의 주요 동물플랑크톤 생태변수에 대한 역사적 자료 분석. 어류의 각 발달 단계에 따른 생태계 모델의 성능 향상을 위한 변수 생성. 과거 데이터 검토 및 주요 동물 플랑크톤 호흡률 색인화.
주요 동물성 플랑크톤 사망률/배설률 검토 및 과거 데이터 색인화. 황해 생태계 모델의 검증 및 개선을 위한 생물친화성 요소 지수의 변동성을 모니터링합니다. 주요 동물성 플랑크톤 매개변수의 색인화.
기술역량 분석
낮은 영양 수준의 생태계 모델 개발의 필요성. 상위 영양 수준의 생태계 모델 개발의 필요성. 상위 영양 수준의 생태계 모델 연구 동향.
황해 아영양 생태계 모델 개발. 황해 상부 영양층 생태계 모델 개발. 영국 PML(Plymouth Marine Laboratory): 생태계 모델 개발 분야.
황해 생태계의 아영양 단계 모델 개발. 황해생태계 변성단계 모델 개발.
기대성과 및 활용방안
POL(영국), HYCOM Group(미국), JPL(미국), Mercator(프랑스) 등은 현장 모델에 데이터 동화 기술을 사용합니다. 생지화학적(또는 생태계) 모델의 경우 단순 모델에 대한 연구가 있으나, 협력적인 해양 순환 모델은 탐색된 바가 없다. 저영양 및 고영양 해양생태계 모델 개발을 통한 수치모델 개발의 기초.
연안 순환 모델과 하위 및 상위 영양 수준의 생태계 모델을 결합하여 엔드투엔드 모델링 시스템을 구축합니다. 해외 유수 연구기관과의 연구협력을 통해 첨단 해양생태계 모델링 기술 확보 방안을 수립한다. 개발된 수치모델은 우리나라 해양생태계 변화를 예측하는데 활용되며, 수치모델 개발을 위한 훈련모델로도 활용되고 있습니다.
세부과제 요약
- 세부과제 Ⅰ
- 세부과제 Ⅱ
- 세부과제 Ⅲ
- 전체 연차별 연구목표
- 전체 연차별 소요예산
- 연구추진 방향 및 전략
- 기대효과 및 활용방안
아영양 생태계 기반 모델 개발. 하위 영양 수준 생태계 모델 기능의 확장. 상위 영양 수준 생태계 모델의 광범위한 개발.
아영양 저서생태계 모듈 개발. 추가적인 생태학적 정보를 활용한 보완적인 상부 영양 수준 모델. 황해해양순환-생태계 접합 모델링 시스템.
참고문헌
생태계 모델을 활용하여 허용 가능한 총 오염부하량을 추정하여 연안수질을 관리합니다. 생태계 모델을 활용한 울산만 하절기 수질관리. 생태계 모델을 이용한 황해 투기장 내 식물성 플랑크톤의 봄 개화에 관한 연구.
생태계 모델을 이용한 갯벌의 수처리 능력 추정. 생태계 모델에 따른 총 허용 오염물질 부하량을 추정하여 연안수역의 수질을 관리합니다. 생태계 모델링을 통한 양식업의 자원평가에 관한 연구.
