남극 바톤반도의 토양수분과 지온의 시계열적 특성 및 활동층의 열확산계수 산정

• Published in: 지질학회지, 56(5) pp. 571 - 585
• Main Authors: 김창성, 이진용, 김희정, 전우현, 김기태
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한지질학회 01.10.2020
• Subjects: 지질학
• ISSN: 0435-4036; 2288-7377
• DOI: 10.14770/jgsk.2020.56.5.571

본 연구에서는 남극 바톤반도 해안에서 내륙으로 1.5 km 이격한 경사각(18, 15, 8°)이 다른 3개 관측지점에서 토양수분 및 지온을 측정하였다. 이들의 시계열적 특성을 파악하기 위하여 자기상관분석, 스펙트럼분석 및교차상관분석을 하였다. 또한 활동층의 열적 특성을 해석하기 위해 열확산계수를 산정하고 두께를 추산하였다. 토양수분 및 지온 센서는 5, 10, 15, 20 cm 깊이에 설치하였고 2019년 12월 19일부터 2020년 1월 4일까지 17일간 5분 간격으로 측정하였다. 토양수분 함량이 모든 지점의 20 cm 깊이에서 가장 많았다. 0.5 mm/day 이하의강우는 토양수분 함량에 영향을 미치지 못했다. 토양온도는 최대 13.2℃, 최소 -0.6℃였으며 중앙값은 깊어질수록 낮았고 12월 20일 1~5시를 제외하고는 24시간 동안 0℃ 이상이었다. 자기상관분석 결과 경사각이 완만할수록 토양수분에 대한 지연시간이, 얕을수록 토양온도에 대한 지연시간이 짧았다. 토양수분의 주기는 2.5-4.7 일, 토양온도의 주기는 1.0-1.1일이었다. 기온(입력)과 토양온도(출력)에 대한 교차상관분석 결과, 입력값을 태양복사로 했을 때보다 지연시간이 더 짧고 상관계수가 더 컸다. 열확산계수는 0.01-121.94 mm2/sec의 범위(중앙값=0.34-0.59 mm2/sec)였다. 이 중앙값은 동일 방법을 이용한 기존 연구의 값(0.4-3.3 mm2/sec)의 최솟값에가까웠다. 활동층의 두께는 23.6-38.6 cm이며 이는 기존에 연구된 바톤반도 해안 근처(0.2 km 이내)의 활동층두께(41-77 cm)보다 얇다. 이렇게 열확산계수가 작고 활동층 두께가 얇은 이유는 이번 연구지역이 기존 연구보다 해안으로부터 멀리 떨어져 있기 때문으로 사료된다. We have examined soil moisture and soil temperature of three sites in the Barton Peninsula, Antarctica. Auto-correlation, spectral analysis, and cross-correlation analysis were conducted using time series data. In addition, apparent thermal diffusivity was computed and active layer thickness was calculated. Soil moisture and soil temperature meters were installed at depths of 5, 10, 15, 20 cm, and measured every five minutes during summer 2019-2020. The soil moisture content was the largest at 20 cm depth at all sites. Rainfall below 0.5 mm/day could not affect the soil moisture content. The soil temperature in deeper depth was low. The soil temperature was above zero except for one day (December 20, 2019). The auto-correlation of soil moisture indicated shorter lag time at gradual slope and that of soil temperature indicated shorter lag time at shallower depth. The cycle of soil moisture was between 2.5 and 4.7 days, and the cycle of soil temperature was between 1.0 and 1.1 days. The cross-correlation of air temperature-soil temperature showed shorter lag time and larger correlation coefficient than that of solar radiation-soil temperature. The apparent thermal diffusivity (ATD) ranged from 0.01 to 121.94 mm2/sec (median=0.34-0.59 mm2/sec). The median values were close to that of minimum of previous study (0.4-3.3 mm2/sec) using same methods. The active layer thickness ranged from 23.6 to 38.6 cm. The ATD is smaller and active layer thickness is thinner than that near the coast (within 0.2 km) because the study area is located 1.5 km from the sea. KCI Citation Count: 0