세종과학기지 주변 영구동토의 활동층에 대한 시간경과 전기비 저항자료의 해석: 기상 및 식생 자료와의 연계해석 = Time-Lapse Electrical Resistivity Structures for the Active Layer of Permafrost Terrain at the King Sejong Station: Correlation Interpretation with Vegetation and Meteorological Data

국문 초록 (Abstract)

남극 세종과학기지 주변은 넓은 지역에 눈과 얼음이 덮여있지 않은 육지가 드러나 다른 남극 지역에 비해 활동층이 비교적 두꺼우며 그 아래 동토층이 존재한다. 전기비저항탐사의 배열법 중 웨너 배열법과 쌍극자 배열법을 이용하여 세종과학기지 주변 동토 지역에 결빙기 기간 동안 시간 변화에 따른 활동층의 변화를 조사하였다. 시간 변화에 따른 전기비저항 결과는 식생 분포, 지상 온도 및 적설량의 상태에 따라 잘 일치하였다. 극 천부인 수평적인 고비저항대(>1826 Ωm)에서는 시간에 따른 두께 변화를 보여주었는데, 이는 지중 온도의 감소로 공극내 존재하던 공극수가 얼어 상대적으로 전기비저항 값이 높아지는 것으로 보인다. 적설이 발생하지 않는 식생활동이 활발한 구간은 깊이 0.5 m 까지 토양 속에 혼재된 많은 자갈로 인해 비저항이 높았고 깊이 0.5~3 m 에서는 그 아래 동토층이 존재한다. 반대로, 적설량이 많은 식생이 존재하지 않는 구간에서는 전기비저항값이 약 2000 Ωm 이상의 고비저항대가 나타나는데 이곳은연중 얼어있는 것으로 해석된다. 결빙기에 두꺼워지는 활동층은 차후 해빙기에 추가 탐사를 할 경우 이와 반대로 점차 얇아지는 두께로 보다 명확히 검증될 수 있을 것으로 보인다.

참고문헌 (Reference)

1 안태규, "제방에서의 전기비저항 모니터링" 한국지구과학회 36 (36): 59-67, 2015

2 정웅원, "전기비저항탐사와 시추조사에 의한 저수지 제방의 누수 구간 결정" 한국환경기술학회 20 (20): 204-212, 2019

3 임성근, "전기비저항 모니터링을 이용한 저수지 제체 취수시설 취약성 해석" 한국지구물리.물리탐사학회 21 (21): 8-14, 2018

4 지윤수, "연약지반에서의 전기비저항 모니터링 및 지반조사 자료의 복합 해석" 한국지구과학회 36 (36): 16-26, 2015

5 전우현, "서남극 세종과학기지 주변 토양의 여름철과 겨울철의 지온특성 비교" 대한지질학회 52 (52): 901-915, 2016

6 Du, E., "The relationship between the ground surface layer permittivity and active-layer thawing depth in a Qinghai-Tibetan Plateau permafrost area" 126 : 55-60, 2016

7 Elchin, J., "The importance of a surface organic layer in simulating permafrost thermal and carbon dynamics" 10 : 465-475, 2016

8 Archie, G. E., "The electrical resistivity log as an aid to determining some reservior characteristics, Transactions of the American Institute of Mining" 146 : 389-409, 1942

9 Han, U., "Temperature response in the permafrost at the Sejong Station, Antarctica" 15 : 170-176, 1994

10 Briggs, M. A., "Surface geophysical methods for characteristic frozen ground in transitional permafrost landscapes" 28 (28): 52-65, 2017

11 Turner, D., "Spatial co-registration of ultrahigh resolution visible, multispectral and thermal images acquired with a micro-UAV over Antarctic moss beds" 6 : 4003-4024, 2014

12 Hubbard, S. S., "Quantifying and relating land-surface and subsurface variability in permafrost environments using LiDAR and surface geophysical datasets" 21 : 149-169, 2012

13 Jin, M. S., "Petrology and geochemistry of the volcano plutonic rocks in Barton and Weaver Peninsula, King George Island, Antarctica" 2 (2): 107-134, 1991

14 Harrison, W. D., "Permafrost response to surface temperature change and its implications for 40, 000year surface temperature history at Prudhoe Bay, Alaska" 96 : 683-695, 1991

15 Harris, C., "Permafrost and climate in Europe : Monitoring and modelling thermal, geomorphological and geotechnical responses" 92 : 117-171, 2009

16 Osterkamp, T. E., "Permafrost Encyclopedia of Atmospheric Sciences" Academic 1717-1729, 2003

17 Kneisel, C., "New insights into mountain permafrost occurrence and characteristics in glacier forefields at high altitude through the application of 2D resistivity imaging" 15 : 221-227, 2004

18 Kim, H. S., "Near-surface geophysical surveys using seismic and electric methods in Barton Peninsula of King George Island, Antarctica" 32 (32): 131-145, 1996

19 Fawcett, D., "Multi-Scale Evaluation of Drone-Based Multispectral Surface Reflectance and Vegetation Indices in Operational Conditions" 12 : 514-, 2020

20 Westermann, S., "Monitoring of active layer dynamics at a permafrost site on Svalbard using multi-channel groundpenetrating radar" 4 : 475-487, 2010

21 Rouse Jr, J. W., "Monitoring Vegetation System in the Great Plains with ERTS" 309-317, 1974

22 Kwon, B.D., "Magnetic investigation of the Barton Peninsula, King George Island, The research on natural environments and resources of Antarctica" Korea Ocean Research and Development Institute 67-90, 1991

23 Kim, H.S., "Interactive interpretation methods for one-dimensional Schlumberger electrical sounding and magnetotelluric data" 29 (29): 493-506, 1993

24 Dafflon, B., "Geophysical estimation of shallow permafrost distribution and properties in an ice-wedge polygon-dominated Arctic tundra region" 81 (81): 247-263, 2016

25 Schnur, M. T., "Estimating root zone soil moisture at distant using MODIS NDVI and EVI in a semi-arid region of southwestern USA" 5 : 400-409, 2010

26 Kim, H. S., "Electrical surveys for mapping leachate in Nanji-Do landfill site" 5 (5): 259-276, 1995

27 Diprowin, "Electrical resistivity processing program" Heesong Ltd 2000

28 Tominaga, Y., "Development of a system for predicting snow distribution in builtup environments: Combining a mesoscale meteorological model and a CFD model" 99 (99): 460-468, 2011

29 Dafflon, B., "Coincident aboveground and belowground autonomous monitoring to quantify covariability in permafrost, soil, and vegetation properties in Arctic tundra" 122 : 1321-1342, 2017

30 Hughes, K. A., "Assessing the effectiveness of specially protected areas for conservation of Antarctica's botanical diversity" 30 : 113-120, 2016

31 Telford, W. M., "Applied Geophysics" Cambridge University Press 792-, 1990

32 Kim, J. S., "Application of New Geophysical Techniques: Principle of new technologies and case studies" Sigma Press 729-, 2014

33 Kim, Y.D., "A gravity model of geological structure in Barton Peninsula, King George Island" 2 (2): 87-100, 1991

34 Kim, J. H., "A comparison of electrode arrays in two-dimensional resistivity survey" 38 (38): 116-128, 2001

35 Park, S. J., "30-Year Climatology Observed at King Sejong Station, Antarctica" A281-, 2019