• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.786-791
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• 2005

경향성을 분석하기 위한 여러 기법 가운데 비모수적 방법인 Mann-Kendall 검정(MK 검정)은 수문시계열의 분석에서 널리 사용되어지고 있다. 이 검정 방법은 분석 대상 자료가 독립이라는 가정 하에 수행되며, 자료가 계열상관되어 있는 경우에는 그 상관성의 영향으로 경향성 존재의 유무를 정확하게 판단할 수 없게 된다. 따라서 MK 검정을 이용할 때 자료의 상관성으로 인해 받게되는 영향을 소거시키기 위해 효과적인 자료의 크기(Effective Sample Size, ESS)를 이용하는 수정된 MK 검정 방법을 이용하고자 한다. 본 연구에서는 ESS가 얼마만큼 계열상관성을 제거할 수 있는지 Monte Carlo모의를 통해 검토하였다. MK 검정 결과 계열상관계수의 증가에 따라 자료가 경향성을 나타내는 비율이 높아 겼으나, ESS에 의해 수정된 MK 검정을 수행한 결과 계열상관계수의 영향이 제거되었음을 알 수 있었다. 그러나 ESS에 치한 방법은 상관성의 영향을 과대하게 제거하게 되고, 이에 의해 실제 경향성이 존재하는 자료마저도 비 경향성이라고 판단하게 되는 오류를 가지고 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 MK 검정에서 경향성으로 판단된 자료에 대해 경향정도를 분석하여 제거한 후 다시 ESS에 의해 수정된 MK 검정을 실시하였다. 본 연구를 통하여 상관성이 존재하는 자료에 대한 MK 검정 방법의 오류를 제거 할 수 있었으며, 또한 실측 자료의 적용을 통해 수정 MK 검정이 경향성 분석에 매우 유용함을 확인 하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.3
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• pp.219-227
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• 2013

Time series data including change, jump, trend and periodicity generally have nonstationarity. Especially, various methods have been proposed to identify the trend about hydrological time series data. However, among various methods, evaluation about capability of each trend test has not been done a lot. Even for the same data, each method may show the different result. In this study, the simulation was performed for identification about the changes in trend analysis according to the statistical characteristics and the capability in the trend analysis. For this purpose, power test for the trend analysis is conducted using Men-Kendall test, Hotelling-Pabst test, t test and Sen test according to the slope, sample size, standard deviation and significance level. As a result, t test has higher statistical power than the others, while Mann-Kendall, Hotelling-Pabst, and Sen tests were similar results.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.4B
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• pp.355-362
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• 2006

Several techniques of MK test, Spearman's Rho test, Linear Regression test, CUSUM test, Cumulative Deviation, Worsley Likelihood Ratio test, Rank Sum test, and Students' t test were applied to detect the trends of slope and shift which exist in hydrologic and climate time series. The time series of annual rainfall, inflow, tree ring index, and southern oscillation index (SOI) were used and the trends of these series were compared in the study. From the results, it can be found that the data could be classified into two categories such as linear trend and shift. 4 series data of 8 rainfall series which reveal the trend show the shift and 8 series data of 18 tree ring index and March and April series of monthly SOI data show shift. Moreover, ADF test and BDS test were used to test stationarity and non-linearity of the data. In conclusion, through the study, various trend analysis techniques were compared and 6 kinds of characteristics which can exist in hydrologic time series were identified.

• Journal of Wetlands Research
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• v.6 no.4
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• pp.35-43
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• 2004

The non-parametric Mann-Kendall(MK) statistical test has been widely used to assess the significance of trend in hydrologic time series. The test requires sample data should be serially independent. If sample data is serially correlated, the presence of serial correlation in a time series will affect the test ability for trend analysis. So, we would like to use the modified MK test which uses the effective sample size(ESS) to eliminate the effect of serial correlation in a series. This study investigates the ability of ESS to eliminate the influence of serial correlation of MK test by Monte Carlo simulation and by real series. As the results, MK test shows the increase of trend rate as the serial correlation is increased but the modified MK test shows ESS can eliminate the serial correlation for trend analysis. Therefore we confirmed the modified MK test is a very useful tool for trend analysis.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.3
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• pp.223-235
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• 2014

In recent, the various methods to predict the hydrological impacts due to climate change have been developed and applied. Especially the trend analysis using observed and future hydrological data has been performed than ever. Parametric or non-parametric tests can be applied for a trend analysis. However, the non-parametric tests have been commonly used in the case of trend analysis using hydrological data. Therefore, the two types of non-parametric tests, Mann-Kendall (MK) test and Spearman Rho (SR) test, were used to detect the trend in the observed and future rainfall data that were collected from the Nakdong River basin. Also, the Pre-Whitening (PW) and the Trend Free Pre-Whitening (TFPW) as the pre-process of the trend analysis were performed. Also, the result of trend analysis suggest that those pre-processes have a statistically significant effect. Additionally, the Sequential Mann-Kendall (SMK) was used to reveal the beginning point of a trend in the observed and future rainfall data in the Nakdong River basin. The rainfall patterns in most rainfall gauges using the observed rainfall show the increasing trend and the abrupt changes in the specific months (from April to May and September to October). Also, the beginning point of the trend is brought forward by several months when climate change is accelerated. Finally, the results of this study can provide the useful background for the research related to climate change and water resources planning in the Nakdong River basin.

• The Korean Journal of Applied Statistics
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• v.34 no.3
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• pp.439-447
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• 2021

Due to the frequent emergence of global abnormal climates, related studies on meteorological change is being actively proceed. However, the research on trend analysis using weather data accumulated over a long period of time was insufficient. In this study, the trend of temperature time series data accumulated from automated surface observing system (ASOS) for 40 years was analyzed by using a non-parametric analysis method. As a result of the Mann-Kendall test on the annual average temperature and seasonal average temperature time series data in South Korea, it has shown that an upward trend exists. In addition, the result of calculating the Sen's slope, which can determine the degree of tendency before and after the searched change point by applying the Pettitt test, recent data after the fluctuation point confirmed that the tendency of temperature rise was even greater.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1245-1249
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• 2009

본 연구에서는 우리나라 수문기상인자의 특성변화 분석의 필요성을 지각하여 국내 기상관측소 중 관측년수가 30년 이상인 관측소 63개 지점에 대한 수문기상인자 중 연평균기온, 연평균상대습도, 연강수량, 연증발량, 연일조시간, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설일수 등의 자료를 수집하고 기본통계량에 해당하는 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 통하여 수문기상인자의 경년적 변화를 파악하였다. 또한 각종 통계학적 기법을 이용하여 이들 수문기상인자의 경향성, 주기성, 변동성 등을 분석하였으며, 그 결과는 우리 나라를 대표할 수 있는 서울지점을 중심으로 정리하였다. 기본통계량을 분석한 결과 연강수량, 연강수일수, 연강수계속시간의 표준편차와 변동계수가 다른 수문기상인자 비해 상대적으로 큰 것으로 나타나 강수관련 인자들의 경년별 변화가 두드러짐을 알 수 있다. 또한 선형회귀분석과 5년 이동평균 결과 연강수량과 연평균기온은 증가, 연평균상대습도, 연일조시간, 연강수일수, 연증발량은 감소하는 경향을 보였다. Mann-Whitney Test, Wald-Wolfowitz Test, Hotelling-Pabst Test, Wavelet Method와 같은 통계학적기법으로 동질성, 독립성, 검정, 경향성 검정을 수행한 결과 연강수량, 연증발량, 연강수계속시간, 연강수일수, 연적설일수, 연신적설 일수 인자가 각각의 검정에서 동질성 및 독립성을 보였고, 경향성 검정에서는 연평균기온, 연평균상대습도, 연적설일수 인자가 신뢰수준 내에서 유의함을 보였고, 주기성 검정결과 본 연구에 채택한 9개의 수문기상인자들의 연속된 주기성은 나타나지 않았다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.442-442
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• 2021

하천과 호수 등 공공수역에서 측정되는 수질자료는 수자원 및 수생태계의 실태를 파악하기 위한 가장 중요한 요소이며, 측정망 운영으로 장기간 측정된 방대한 수질자료를 이용하여 신뢰성 있는 장기 경향 추세를 분석하는 것 또한 매우 중요하다. 장기간 생산된 수질자료에 대한 통계적 경향분석을 실시함으로써 정량적으로 수질자료를 분석할 수 있는데 우선 일정한 장소에서 동일한 측정기법을 통해 비교적 장기간 동안 일정간격으로 측정된 수질자료가 필요하다. 우리나라의 수질자료는 1990년도 이후부터 잘 축적되어 왔으므로 비로소 시간에 따른 수질변화 경향을 파악하는 것이 용이해졌다. 이러한 수질경향 분석을 통하여 수체 내부에서 일어나는 여러 가지 수질 변화 과정을 이해하고 적절한 수질관리 대책을 마련할 수도 있다. 본 연구에서는 수질자료의 경향을 분석하기 위하여 비모수적 통계기법의 수질 경향을 분석하는데 많이 활용되는 맨-켄달 검정기법(Mann-Kendall Test)과 LOWESS(LOcally WEighted Scatter polt Smoother) 경향분석법을 적용하였다. 맨-켄달 검정기법은 선형 경향을 기본 가정으로하기 때문에 대상 기간 동안 경향성이 변할 경우에는 이를 적절히 반영할 수 없는 단점이 있으나 LOWESS 경향분석법은 이를 보완하기 위하여 특정회귀모델을 가정하지 않고 이동 직선에 대한 수질자료 점들을 통해 회귀모델을 적합 시키는 방법으로 기간 내 변화하는 경향성을 파악 할 수 있는 대상지점은 영산강본류 중심으로 지류지천을 포함하여 18개 지점에 대하여 분석하였으며, p-value값은 0.05를 기준으로 미만일 경우 경향성이 있고, 이상일 경우 경향성이 없는 것으로 분류하였으며, Trend는 경향성이 있다고 판단될 경우 S값이 양수이면 증가하는 경향으로, S값이 음수이면 감소하는 경향으로 판단하였다. 경향분석을 통해 영산강 18개 지점을 분석한 결과 영산강 상류와 중류, 지류에 대한 전체적인 경향을 판단할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.115-115
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 국내에서 강우량과 유출량의 변동성이 커짐에 따라 효율적으로 수자원을 관리하는 데 어려움을 겪고 있다. 따라서 수자원 관리 측면에서 강우관측소를 대상으로 군집 분석과 경향성 분석을 통해 사전에 강우 시계열 자료의 추세와 특징을 파악하면 용수 공급과 가뭄 및 홍수피해 저감 등에 효과적으로 대처할 수 있다. 본 연구에서는 2000년부터 2019년까지낙동강 유역의 64개 강우관측소를 대상으로 동질성 검정과 수정 Mann-Kendall (MK) 검정을 적용하여 강우 시계열 자료의 월별, 계절별, 연도별 경향성 분석을 수행하였다. 또한, 경향성이 나타나는 관측소별 세부지표(연평균 강우량, 표고 등)를 기준으로 K-means 군집 분석을 수행하여 군집별 강우 특성을 파악하고자 하였다. 분석을 수행한 결과 경향성 분석에선 3월, 4월, 11월, 12월, 봄 및 가을에는 강우량이 증가 추세를 보였고 1월, 5~9월, 여름과 연도별로는 감소 추세가 나타났다. 또한 군집 분석에서는 Silhouette analysis를 기반으로 최적의 군집 개수를 3개로 설정했을 때 군집별 강우 세부지표의 통계값이 관측소별 표고에 비례하는 특징이 나타났다. 연구를 통해 도출된 군집별 강우 특성과 관측소별 경향성 분석결과를 연계하면 강우량의 변동성을 고려한 효율적인 수자원 관리 방안을 마련하는 데 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.1555-1559
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• 2010

본 연구는 미래 물 관리를 위한 기후변화 대응방안 도출 연구의 사전연구로서 금강유역의 과거 기상 수문요소의 특성변화 분석을 수행하였다. 기상자료로 금강유역 기상관측소 8개소의 37개년(1973~2009)의 기온, 강수량, 상대습도 자료를 수집하였다. 하천수위자료는 수위자료와 수위-유량관계곡선의 신뢰성 문제, 이후 수행될 장기유출분석을 고려하여 최종적으로 공주, 규암 수위관측소의 36개년(1973~2008)의 자료를 이용하였고, 지하수위자료는 강우관측소와 근접하게 위치해 있으면서 과거 자료를 최대한 많이 보유하고 있는 6개 관측소의 10개년(1999~2008)의 자료를 이용하였다. 수집된 자료의 평균, 표준편차, 왜곡도, 변동계수를 산출하여 연 계절별로 수문기상인자의 경년변화를 파악한 결과 기상인자 중 강수량의 변동성이 가장 크게 나타나 경년별 변화가 큰 것으로 분석되었고 하천수위보다는 지하수위가 경년별 변동이 적은 것으로 분석되었다. 수문학적 지속성 분석을 위해 Run 검정, Turning Point 검정, Anderson Exact검정을 이용하여 시계열자료에 주기성이 있는지 분석한 결과 기온과 강수는 무작위성, 상대습도, 하천수위는 지속성을 가지는 인자로 분석되었고 지하수위는 관측소별, 기간별로 무작위성과 지속성이 혼재되어 있는 것으로 나타났다. 마지막으로 경향성 분석을 위해 단순 선형 회귀분석과 Mann-Kendall 검정을 이용하였다. 그 결과 기온은 연 계절 모두 증가경향이 나타났고, 강수량은 여름에만 증가경향이 나타났으며, 상대습도는 뚜렷한 감소경향을 보였다. 또한 하천수위는 감소경향이 나타났으며 지하수위는 유의수준 범위에서 경향성은 보이지 않았다. 본 연구의 결과는 기후변화로 인해 발생될 수 있는 수자원의 영향을 평가하고 미래 물 관리 적응기술 개발 및 계획 수립을 위한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.