서 론 1.
1)
백두산 지역은 천지를 중심으로 반경 약 300km 에 걸쳐 용암대지가 나타난다 용암대지는 해발고. 도 평균 1,000m 고원지대이며 완만한 경사를 갖 는다.
백두산 동사면에도 북한지역과 중국 국경지대를 중심으로 고원상의 평탄지형이 나타난다 이 지역은. 백두산의 다른 사면과 달리 침엽수림 지역에 크고, 작은 패치(patch) 형태의 산지초지(montane meadow) 가 분포한다 산지초지는 해발 . 1,000~1,300m 아 고산대(subalpine zone)에 분포하며, 남한에서는 보기 힘든 식생경관이다.
산간지대에서 산지초지는 동 식물의 서식처와 ㆍ 생물적 다양성을 유지해주는 역할을 한다(Lewis,
et al., 2003). 산지초지는 분포단위가 일정 지역에 집중적으로 나타나기 때문에 이들의 형성과 발달 과정에 관한 연구는 지형생태공간(ecotope) 해석에 의미 있는 정보를 제공해 줄 수 있다(Tricart and KiewietdeJonge, 1992; Mitsch and Gosselink, 2000).
최근 연구를 통해 고산지역 및 아고산대에 분포 하는 산지초지에 변화가 진행되고 있다는 사실이 알려지게 되었다(Gress, et al.,1993; Munyati, 2000;
Corey, 2004; Ryan and Charles, 2007). 산지초지
의 변화는 토지이용과 같은 직접적인 인간간섭에 의한 경우도 있지만 자연상태에서도 산지초지는 , 변화가 일어난다 그간 연구성과들은 직접적인 인. 간의 간섭이 아닌 경우 원인을 산간지대 기후변화에 의한 간접적 결과로 보고 있다(Hayes and Sader,
* 전남대학교 지리교육과 강사, (Lecturer, Department of Geography Education, Chonnam National University)(kns [email protected])
백두산 동사면 산지초지 분포와 변화에 관한 연구
김 남 신*
A Study on the Distribution and Change of Montane Meadows in the East Face of Mt. Baekdu
Kim, Nam-Sin*
요약 본 연구는 백두산 동사면 용암대지 산지초지의 분포와 변화를 분석하고자 하였다 연구는 현지답사와 ： . 1993,
년 위성영상 분석으로 수행하였다 연구결과 년간 삼림면적은
1999, 2004, 2010 Landsat . , 18 636km2에서 848km2으로
증가하였고 산지초지는
33% , 303km2에서 127km2로 58% 감소하였다 산지초지는 지형환경과 식생유형에 따라 습지. 성초지(wet meadow), 건성초지(dry meadow) 2가지 유형으로 분류하였다 같은 기간 동안 습지성초지는 . 30%, 건성초 지는 70% 감소하였다 감소지역은 관목류와 목본류의 침입으로 산지초지 지역이 삼림으로 대체되고 있는 것으로 나. 타났다. 1993~2008년간 수집된 16년간 기상자료를 분석한 결과 기온은 1.6℃ 상승하였고 강수량은 , 5.3mm 감소하였 다 이 같은 기후변화가 앞으로 지속된다면 산지초지가 삼림으로 변화될 수 있을 것이다. , .
주요어 용암대지 산지초지 분포와 변화 기후변화： , , ,
Abstract：This study is to analyze distribution and change of montane meadows on the lava plateau in the east face of Mt. Baekdu. Process for aims carried out field survey, and analyzed landsat images of 1993, 1999, 2004, and year 2010. After research findings, the area of forests has increased by 33% from 636km2 to 848km2, montane meadow has decreased by 58% from 303km2 to 127km2 during 18 years. Montane meadows could be classified as 2 categories of wet meadow and dry meadow by the geomorphic environments and vegetation types. Wet meadow has decreased by 30%, dry meadow has decreased by 70% in the same period. Decreasing areas are replacing meadows with forests in invasion by trees and shrubs. According to the analysis with weather data for 16 years from 1993 to 2008, temperature has increased by 1.6 , on the other hand, precipitation has decreased by 5.3mm. ℃ These kinds of climate change trends continue in the future, it could be change montane meadows into tree types.
Key Words：lava plateau, montane meadow, distribution and change, climate change
지역은 해발 고도가 높아 여름은 짧고 긴 겨울 , 때문에 전형적인 주빙하 기후이다 이런 기후환경. 하에서 긴 결빙기간 그리고 해빙기 융설수가 공, 급되어도 배수가 불량한 평탄한 용암대지 지형 조 건이 습지지형을 발달하게 하였다(Corte, 1986).
또한 이 지역 용암대지는 미립의 화산재가 퇴적 되어 있어 불투수 환경이 잘 유지된다 주빙하성 . 결빙작용은 활발하지만 하천의 제한된 침식으로
고산지역에서 지구온난화는 지형요소 중에서 습 지지형의 빠른 건육화를 일으킨다 이에 따라 산. 지초지도 민감하게 반응한다 따라서 산지초지는 . 지구온난화가 고산지역에 미치는 영향을 연구할 수 있는 지표가 될 수 있다.
고산지역 산지초지의 연구 가치가 높게 평가됨 에도 불구하고 아직 백두산 지역 산지초지에 대, 한 연구나 보고가 없을 뿐더러 주요 분포지역은 ,
화산재 퇴적지형
< >
그림 1. 연구지역
북한과 중국의 접경지대에 나타나기 때문에 연구 에 제약이 따른다.
본 연구는 영상분석과 현지답사를 통해 백두산 동사면에 나타나는 산지초지의 분포와 변화를 살 펴보고자 하였다.
연구지역 2.
백두산의 동사면 기반암은 용암류와 화산재로 구성된 용암대지 지형이다 해발고도는 . 950~1,600
이며 산지초지 지역의 고도는 이
m , 1,000~1,300m
다 동사면 용암대지를 중심으로 동북사면은 화강. 편마암류 산지지형이 남서방향엔 백두산 분화구, 가 위치한다 김남신( , 2011). 용암대지는 서북과 남 동으로 완만하게 낮아지고 볼록, (convex) 사면을 이룬다 그림 ( 1). 두만강 상류 용암대지 지역은 좁 고 깊은 협곡이 나타나지만 하계망 발달은 미약, 한 편이다 용상대지상에 화산재가 퇴적되어 미기. 복 구릉지역이 발달하였고 주빙하성 결빙과 융해, 의 반복으로 구조토 미지형이 발달해 있다 최인숙 ( 등, 2010).
연구지역은 침엽수 상록 낙엽 가 우점종을 이루( / ) 어 삼림밀도가 높다 두만강의 상류 지류지역은 . 하폭 2~3m를 사이에 두고 중국과 북한이 국경을 마주하고 있다 중국 쪽은 일부 제한적인 경작지. 가 분포하지만 삼림자원 채취 외에는 인간간섭이 거의 없고 북한 지역은 용암대지를 개간하여 경, 작을 하고 있다.
백두산 정상으로부터 사면형태에 따른 지표유출 특징을 파악하기 위해 수치고도모델(DEM)을 이
용한 단면도를 제작하였다 단면도는 정상으로부. 터 방향으로 4 100m 마다 고도를 읽어 4km 거리 의 단면도를 제작하였다.
백두산 정상에서부터 네 방향 지형단면을 보면 그림 북사면 남사면 서사면은 지형기복이 없 ( 2), , ,
이 낮아지는 경향을 보여 해빙기 융설수나 우기의 유수가 쉽게 배출될 수 있는 지형조건을 갖는다. 반면에 동사면 용암대지 말단 지역은 산지가 막고 있어 지표수 유출이 차단되는 지형조건을 갖고 있 으며 이 지역을 중심으로 산지초지가 분포한다, .
연구방법 및 내용 3.
연구는 위성영상분석 및 현지답사를 통하여 진 행하였다 그림 ( 3). 위성영상 분석은 지표피복과 산 지초지를 추출하여 분류할 목적으로 사용하였다. 영상분석에 앞서 지표정보를 파악하기 위해 2011.
에 걸쳐 회 현지조사를 8.23~26, 2012.4.17~20 2
실시하였다 답사 내용은 산지초지 분포지역 확인. , 산지초지에 영향을 미치는 지형환경 요소파악 이, 를 바탕으로 산지초지의 분포 유형과 특징 해석에 활용하였다.
연구에 사용된 위성영상은 30m 해상도의 Landsat 표 그림 영상과 해상도 수치고도모델
< 1, 4> 30m
(aster gDEM, http://www.gdem.aster.ersdac.or.jp/) 을 사용하였다. Landsat은 지표피복 산지초지 분, 류 분석에 사용하였고 수치고도모델은 지형분석, 에 활용하였다.
연구지역의 산지초지를 분류하기 앞서 위성영상 을 이용하여 지표피복을 분류하였다 지표피복은 . 그림 2. 백두산 산정으로부터 지형단면도
거주지 도로 수체 식생 산지초지, , , , , 농경지 여섯가지 항목으로 분류하였다. 분류방법은 현지답사 정성적 정보를 기초로 감독분류와 무감독분류를 혼 합하여 지표피복도를 작성하였다.
산지초지 지역은 삼림지역보다 낮 은 적외선 파장과 높은 열적외선 반 사를 보인다 따라서 이러한 파장을 .
잘 감지 할 수 있는 green band(3), 근적외선 밴 드(4), 식생지수(NDVI), 태슬모자변환(tasseled cap), 중적외선(Mir: middel infrared, 밴드7) 밴드를 재 합성하였다 재합성된 영상에서 산지초지를 제외. 한 지역을 마스킹(masking) 처리하여 감독분류를 실시하였다.
의 연구에 따르면 산지초지는 수 Meghan(2009)
성초지(hydric meadow), 건성초지(xeric meadow), 중성초지(mesic meadow)로 분류였다. 그렇지만 의 분류는 초지식생의 생리적 특성 Meghan(2009)
즉 친수성, (hydrophile property) 여부에 따라 분류 를 하였기 때문에 지형환경에 따른 산지초지의 유
형 파악에는 한계가 있다.
산지초지는 지형환경과 식생유형에 따라 습지성 초지(wet meadow)와 건성초지(dry meadow)로 분 류하였다 그림 ( 5). 산지초지 식생분포는 지형환경 오목지형 볼록지형 의 특성에 따라 영향을 크게
( / )
받기 때문이다 용암대지 오목지형이 분포하는 지. 역은 수분이 모여 습지지형이 형성되고 반면에 , 상대적으로 볼록지형은 배수가 잘 된다 산지초지. 는 지형환경의 특성에 기초하여 습지성초지(wet
와 건성초지 로 분류하는 것
meadow) (dry meadow) 이 합리적이다.
경로 촬영년도
116-31 1993.9.23 116-31 1999.9.2 116-31 2004.9.23 116-31 2010.9.24 표 1. Landsat 영상
1993년 1999년
2004년 2010년
그림 4. 연도별 Landsat 영상(4/3/2 밴드)
환경해석 ➜ 지표피복 분석 현지답사
산지초지 분포도 지형 식생 습지 , ,
산지초지 변화 및 분류
토의 및 결론 그림 3. 연구방법 및 절차
연구결과 4.
지표피복 변화 1)
연구지역은 고산지역이며 접경지대로 접근성 제 약으로 인해 토지이용이 제한된 곳이다 분석에서. 는 삼림지 산지초지 농경지 수체 주거지 도로 , , , , , 등 항목으로 분류하여 6 18년간의 지표피복 변화를 분석하였다 표 ( 2, 그림 6, 7).
분석결과 삼림지역은 18년간 33% 증가하였고,
산지초지는 58% 감소하였다 영상분석에서 산지. 초지감소 지역은 현지조사 결과 잎갈나무와 자작 나무와 같은 목본류 삼림지역으로 대체되고 있는 것으로 파악되었다 연도별 분석에서도 삼림지역. 은 꾸준히 증가하고 반면에 산지초지지역은 지속 적으로 감소되고 있는 것으로 분석되었다.
농경지는 1993년에는 132km2 이었지만 105~
118km2를 유지한다 이는 . 1990년대 초반 자연재 해로 인한 식량난으로 산지개간의 결과인 것으로 판단된다 이민부 등( , 2003; 2011). 하지만 기후가
피복유형 1993 (km년 2) 1999 (km년 2) 2004 (km년 2) 2010 (km년 2)
삼림지 636.00 710.18 781.20 848.97
산지초지 303.3 259.19 194.41 127.36
농경지 132.94 118.49 108.31 105.53
수체 0.36 0.40 0.313 0.27
주거지 3.52 2.44 2.729 1.93
도로 11.25 11.84 13.41 13.54
표 2. 지표피복 변화 그림 5. 산지초지 분포와 유형
그림 6. 삼림과 산지초지 변화
열악하여 개간지역은 나대지 상태로 버려지게 됨 에 따라 1990년대 말부터 농경지 면적이 감소한 것으로 해석된다.
산지초지 유형별 분포 2)
백두산 동사면 숲사이에 패치형태로 존재하는
산지초지의 구성을 보면 그림 < 8>과 같다 산지초. 지 지역은 평탄지형이며 주변부로 가면서 초지→
초지 관목 + → 관목 잎갈나무 + → 자작나무 순으로 경관적인 변화를 보인다 잎갈나무 지역은 해발 . 지역을 중심으로 저기복 구릉 배
1,000~1,200m ,
후산지와 접하는 경사변환 지역에 분포한다 자작. 나무 지역은 해발 1,200~1,500m 산지의 배후사면
<1999 >년
<1993 >년
<2004 >년 <2010 >년 그림 7. 지표피복 변화
그림 8. 산지초지의 구성과 지형단면
에 위치한다.
산지초지 중 건성초지 지역은 습지성초지의 가 장자리를 따라 점이적으로 나타나며 관목류와 목 본류 혼재하는 지역이다 습지성초지 지역은 초본. 류가 중심이다 초본류 하부 지표면은 물이 고여 . 있거나 수분포화도가 높은 표토 상태로 존재한다. 습지성초지 지역내에서 유상구조토가 초본류 뿌리 를 중심으로 발달해 있다.
산지초지의 유형별 변화는 표 < 3> 및 그림 < 9>
와 같다. 18년간 건성초지는 70% 감소하였고 습, 지초지는 30% 감소하였다 건성초지 감소지역은 . 습지성초지보다 관목 및 목본류의 침입으로 삼림 숲으로 변하고 있다는 것을 의미한다 현지조사 . 결과 식생경관은 그림 < 10~13>과 같다.
이러한 변화에 영향을 줄 수 있는 요인은 여러 가지가 있을 수 있다 지역 특성상 인간간섭은 배. 제하였다 본 연구에서는 기후변화가 가장 큰 요. 인으로 보고 기상자료를 분석하였다.
<1993 >년 <1999 >년
<2004 >년 <2010 >년 그림 9. 연도별 산지초지 분포
유 형 1993년 1999년 2004년 2010년 18년
면적(km2) 면적(km2) 증감(%) 면적(km2) 증감(%) 면적(km2) 증감(%) 증감
건성초지 211.68 152.60 (-)27.9 118.95 (-)22.1 63.27 (-)46.9 (-)70.2 습지성초지 91.62 106.59 (+)16.3 75.46 (-)29.3 64.09 (-)15.1 (-)30.1 전체 303.3 259.19 (-)14.6 194.41 (-)25 127.36 (-)34.5 (-)58.1
표 3. 연도별 면적 변화
기상자료는 중국과 북한이 직접 관측한 자료를 확보할 수 없어 세계농업식량기구(FAO) FaoCLIM
에서 제공하는 기상자료를 활용하였다
-net . Fao
에서 취득한 관측소는 삼지연 연구지역
CLIM-net (
과 6km 거리 으로 고도는 ) 1,386m, 위치는 128.32E,
이다 기상자료를 이용하여 년
41.82N . 1993~2008
까지 16년간 자료 누락연도 제외 연구지역의 기( )
온과 강수량 변화를 분석하였다 그림 ( 14, 15).
기온은 연간 0.102℃ 증가율을 보였고, 16년간 상승하였다 반면에 강수량은 년에
1.6℃ . 1 –0.336
감소하여 년간 감소한 것으로 나
mm , 16 5.3mm
타났다 강수량은 겨울철 강설량 여름철 강우량 . , 모두 감소되고 있는 경향을 보였다 특히 강수량. , 의 감소와 더불어 16년간 기온상승률은 백두산 지 그림 13. 구조토
출처 세계농업식량기구: (FAO) FaoCLIM-net 그림 14. 1993 2008 ∼ 기온 변화 그림 10. 습지성초지
그림 11. 습지성초지 가장자리
그림 12. 건성초지지역
역이 빠른 기후변화 영향을 받고 있다고 볼 수 있 는 결과이다.
기후변화는 백두산 산지초지 지역의 증발량을 증가시켜 습지형환경을 육상환경으로 변화시킴으 로써 삼림 숲으로 대체를 일으키고 있는 원인으로 해석된다.
요약 및 결론 5.
백두산 동사면 산지초지는 주빙하기후 영향하에 발달한 습지지형에 분포한다 산지초지는 경관적. 으로 패치를 이루기 때문에 동식물의 이동 및 서 식처로서의 역할을 할 뿐만 아니라 생물다양성을 유지하는 공간이다 산지초지 지역은 기후변화에 . 민감하다 백두산 동사면 산지초지 지역은 습지지. 형이 건육화가 진행되면서 삼림지역으로 대체되고 있다.
연구결과 백두산 산지초지는 , 18년간 58% 감소 하였고 삼림은 , 33% 증가하였다 산지초지는 지형. 환경과 식생유형에 따라 습지성초지와 건성초지로 분류하였다 초지의 유형별 변화는 습지성초지가 . 건성초지는 감소하였다 같은 시기의
30%, 70% .
기상자료를 분석한 결과 기온은 1.6℃ 상승 강수, 량은 5.3mm 감소하였다 이 같은 결과는 인간의 . 접근과 개발이 제한되는 지역 특성을 고려하면, 기온과 강수량의 변화가 백두산 지역 산지초지 변 화에 영향을 준 것으로 해석된다.
본 연구는 백두산 동사면 아고산 지역에 나타나 는 산지초지의 분포와 분류 그리고 변화에 대해 , 초점을 두었다 본 연구로 추론할 수 있는 결과를 .
입증하기 위해 고산지역에서 기후변화가 습지지형 에 미치는 영향 기후변화와 산지초지 연관성에 , 대한 보완 연구가 수반되어야 할 것으로 본다 산. 지지역에서 기후변화에 대한 연구와 자료 축적이 충분하지 않아 인과관계 규명을 위한 시간이 필요 하다 산지지역은 지형환경 기후환경 생태분야 등. , , 지구환경변화에 민감한 지표(index)를 제공할 수 있는 요소들이 많기 때문에 학문적 가치가 높다고 볼 수 있다 본 연구를 통해 얻어진 결과는 후속. 연구를 위한 기초자료로서 활용되기를 기대한다.
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접수 수정 채택
( : 2012.8.1, : 2012.11.4, : 2012.11.20)
