Anatomizing spatiotemporal LULC changes and anthropogenic drivers of forest loss in Eastern Assam of India

기술 요약: 인도 동부 아삼 지역의 시공간적 토지 피복 변화 및 산림 손실의 인위적 동인 분석

문제 제기
급격한 토지 이용 및 토지 피복(LULC) 변화와 산림 손실은 특히 강렬한 인위적 압력을 받는 지역에서 중대한 환경적 과제를 구성한다. "인도의 차(茶) 도시"로 알려져 있으며 최근 주(州)의 제2 수도로 지정된 인도 동부 아삼의 디브루가르(Dibrugarh) 지역은 상당한 LULC 전환을 보이고 있다. 이 지역의 급격한 도시화와 인프라 개발에도 불구하고, 산림 피복 손실을 정량화하고 이러한 변형 뒤에 숨겨진 구체적인 인위적 동인을 식별하는 실증적 연구는 부족한 실정이다. 기존 문헌들은 종종 도시 열섬 현상이나 일반적인 식생 감소를 다루지만, 인구 역학, 농업 확장(특히 차 재배), 도시 성장을 산림 퇴화와 연결하는 포괄적이고 정량적인 동인 평가를 수행하지 못하고 있다. 본 연구는 2000년부터 2023년까지의 시공간적 LULC 역동성을 분석하고 산림 피복 손실을 정량화함으로써 이러한 연구 공백을 메우고자 한다.

연구 방법론
본 연구는 지형 공간 분석과 사회 경제적 현장 조사를 결합한 혼합 방법론을 채택한다.

• 데이터 소스: 다중 시기 위성 이미지를 활용하였으며, 구체적으로 USGS EarthExplorer 아카이브에서 추출한 30m 해상도의 Landsat TM(2000년)과 10m 해상도의 Sentinel-2(2023년)를 사용하였다. 부수 데이터로는 지면 샘플 지점(GSP)을 위한 고해상도 Google Earth Pro 이미지, 정부 통계 및 현장 관찰 결과가 포함되었다.
• 분류 체계: 문헌 검토와 지역 지식을 바탕으로 11개의 뚜렷한 LULC 클래스를 정의하였다:
  1. 농경지 (Kharif 작물, Rabi 작물, 이모작 지역)
  2. 농업 플랜테이션 (차 가든)
  3. 시가지 (도시)
  4. 산림 (상록 활엽수/반상록 활엽수 밀집림, 상록 활엽수/반상로 활엽수 개활림, 관목림)
  5. 농업 플랜테이션/정착지
  6. 수역
  7. 하천 사주(River Sand)
• 분석 기법:
  • 전처리: 왜곡을 보정하기 위해 방사 보정, 기하 보정, 구름 및 그림자 마스킹을 적용하였다.
  • 분류: 고해상도 이미지와 현장 데이터에서 유도된 훈련 샘플을 사용하여 지도 학습 분류(Supervised classification)를 수행하였다.
  • 변화 탐지: 분류 후 비교(Post-classification comparison)를 사용하여 클래스 간 전이 행렬을 생성하고, 표준 공식을 사용하여 순 변화량(NC) 및 연간 변화율(AR)을 계산하였다.
  • 정확도 평가: 60개의 지면 샘플 지점을 기반으로 생산자 정확도, 사용자 정확도, 전체 정확도 및 Kappa 통계량을 사용하여 신뢰도를 평가하였다.
  • 동인 분석: 공간 중첩 분석(산림 손실과 도시/농업 확장의 상관관계 분석)과 주요 정보 제공자 인터뷰, 초점 집단 토론, 발표된 통계 등의 질적 데이터를 통해 인위적 동인을 식별하였다.

주요 결과
연구 기간(2000~2023년) 동안 디브루가르 지역의 상당한 경관 변화가 드러났다:

• 분류 정확도: 분류된 지도는 96%의 전체 정확도와 0.9554의 Kappa 계수를 기록하며 높은 신뢰도를 입증했다. 대부분의 클래스는 Rabi 작물 농경지(77.78%)를 제외하고 100%의 사용자 정확도를 달ей었다.
• LULC 역동성:
  • 산림 손실: 총 산림 피복(밀집림, 개활림, 관목림 합계)은 2000년 11.86%(401.09 $\text{km}^2$)에서 2023년 11.05%(373.90 $\text{km}^2$)로 감소하였다. 구체적으로 밀집 상록 활엽수/반상록 활엽수림은 30.12 $\text{km}^2$, 개활 상록 활엽수/반상록 활엽수림은 17.25 $\text{km}^2$ 감소하였다.
  • 도시 확장: 시가지 면적은 0.96%(32.42 $\text{km}^2$)에서 1.26%(42.47 $\text{km}^2$)로 증가하여, 10.05 $\text{km}^2$의 순증가를 기록했다. 성장은 디브루가르 시티, 둘리아잔(Duliajan), 남룹(Namrup)에 집중되었다.
  • 농업 및 차 재배 확장: 총 농경지는 46.87%에서 47.35%로 증가하였다. 지배적인 토지 이용 형태인 차 플랜테이션 면적은 15.84%(535.81 $\text{km}^2$)에서 16.48%(557.24 $\text{km}^2$)로 증가하여 21.43 $\text{km}^2$의 순증가를 보였다.
  • 기타 변화: 수역은 하천 침식 및 포획으로 인해 18.12%에서 18.31%로 약간 증가하였다. 하천 사주 지역은 15.7 $\text{km}^2$ 감소하여 부분적으로 관목림으로 변모하였다.
• 연간 변화율: 해당 지역은 약 0.81%(순)의 연간 산림 손실률을 경험했으며, 차 플랜테이션 확장은 연간 0.93 $\text{km}^2$의 속도로 발생하였다.

식별된 인위적 동인
본 연구는 산림 손실을 유발하는 동인의 위계를 다음과 같이 식별하였다:

1. 주요 동인:
   • 차 플랜테이션 확장: 산림지와 기존 농경지를 차 가든으로 전환하는 것이 주요 동인이며, 29,771개의 등록된 소규모 차 재배 농가가 이러한 추세에 기여하고 있다.
   • 도시 및 산업 성장: 디브루가르, 둘리아잔(석유 생산), 남룹(석유화학)의 급격한 정착지 확장은 인프라 및 주거를 위한 토지 개간을 필요로 했다.
   • 농업 침입: 식량 수요를 충족하기 위한 일반적인 농경지 확장.
2. 잠재적 동인:
   • 인구 폭발: 지역 인구가 급격히 증가함에 따라(1901년 약 15.5만 명에서 2011년 약 132.6만 명으로) 주거, 식량 및 고용에 대한 수요가 증가했다.
   • 제한된 생계 수단: 대안적인 소득원이 제한됨에 따라 산림 자원(목재, 땔감, 약용 식물)에 대한 의존도가 높다.
   • 재정착: 브라마푸트라 강변의 홍수 및 침식 피해 인구가 산림 주변부로 이동함에 따른 결과.
   • 거버넌스 및 인식: 취약한 거버넌스, 환경 인식 부족, 토지 이용 정책 집행 미흡.

의의 및 주장
본 논문은 기존 문헌이 동인 분석을 결여하는 경우가 많은 점을 고려할 때, 디브루가르 지역의 산림 손실 동인에 대한 최초의 실증적, 정량적 평가를 제공한다는 점을 주요 기여로 주장한다. 지형 공간적 정량화와 사회 경제적 현장 데이터를 통합함으로써, 본 연구는 지역의 발전 궤적(도시화, 차 재배, 산업화)과 산림 피복 퇴락 사이의 명확한 상관관계를 입증한다.

저자들은 디브루가르 경관의 급격한 변화는 통합된 도시 계획, 토지 이용 및 산림 정책의 엄격한 이행, 그리고 강화된 산림 복원 노력을 향한 전환이 필요하다고 결론짓는다. 그들은 강력한 거버넌스와 풀뿌리 환경 인식이 뒷받침되지 않는다면 현재의 산림 손실 추세가 심화되어 지역의 생태적 탄력성과 생물 다양성을 위협할 것이라고 강조한다. 본 연구는 이 지역의 효과적인 토지 관리 및 지속 가능한 경제 계획을 위한 기초 자료 역할을 한다.