• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.87-87
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• 2017

최근 이상기후로 인해 국내 가뭄피해가 증가하고 있는 추세이며, 미래 가뭄의 심도 및 지속시간은 증가할 것으로 예측되고 있다. 특히 우리나라는 용수공급의 56.5%를 댐에 의존하여 댐 유역의 가뭄은 생 공 농업용수 공급제한 등의 광범위한 피해를 발생시킬 수 있다. 다만 가뭄은 홍수와 달리 진행속도가 비교적 느리기 때문에 사전에 정확한 댐 유입량 예측이 가능하다면, 용수공급량 조정을 통해 피해를 최소화할 수 있다. 국내에서는 댐 유입량 예측에 ESP (Ensemble Streamflow Prediction) 기법을 활용하고 있으며, ESP 기법은 과거 기상자료를 기반으로 미래를 예측하기 때문에 기상자료, 초기수문조건, 매개변수 등에 불확실성을 가지고 있다. 본 연구에서는 베이지안 이론을 이용하여 댐 예측유입량의 정확도 향상기법을 개발하고 예측성을 평가하고자 하며, 강우유출모델은 ABCD를 활용하였다. 대상유역은 국내의 대표 다목적댐인 충주댐 유역을 선정하였으며, 기상자료는 기상청, 국토교통부 및 한국수자원공사의 지점자료를 수집하였다. 예측성 평가기법으로는 도시적 분석방법인 시계열 분석, 통계적 분석방법인 Skill Score (SS)를 활용하였다. 시계열 분석 결과 ESP 댐 예측유입량(ESP)은 매년 월별 전망값의 큰 차이가 없었으며, 다우년 및 과우년의 예측성이 떨어지는 것으로 나타났다. 베이지안 기반의 댐 예측유입량(BAYES-ESP)는 ESP의 과소모의하는 경향을 보정하였으며, 다우년에 예측성이 향상되었다. 월별 평균 댐 관측유입량과 ESP, BAYES-ESP의 SS 비교분석 결과 ESP는 유입량 값이 적은 1, 2, 3월에 SS가 양의 값을 가졌으며, 이외의 월에는 음의 값으로 나타났다. BAYES-ESP는 ESP와 관측값이 비교적 선형관계를 나타내는 1, 2, 3월에 ESP의 예측성을 개선시키는 것으로 나타났다. ESP 기법은 강수량의 월별, 계절별 변동성이 큰 우리나라에 적용하기에는 예측성의 한계가 있었으며, 이를 개선한 BAYES-ESP 기법은 댐 유입량 예측 연구에 가치가 있는 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.43 no.3
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• pp.337-352
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• 2023

In general, Rainfall-Runoff model parameter set is optimized using the entire data to calculate unique parameter set. However, Korea has a large precipitation deviation according to the season, and it is expected to even worsen due to climate change. Therefore, the need for hydrological data considering seasonal characteristics. In this study, we conducted regional sensitivity analysis(RSA) using the conceptual Rainfall-Runoff model, GR4J aimed at the Soyanggang dam basin, and clustered combining the RSA results with hydrometeorological data using Self-Organizing map(SOM). In order to consider the climate characteristics in parameter estimation, the data was divided based on clustering, and a calibration approach of the Rainfall-Runoff model was developed by comparing the objective functions of the Global Optimization method. The performance of calibration was evaluated by statistical techniques. As a result, it was confirmed that the model performance during the Cold period(November~April) with a relatively low flow rate was improved. This is expected to improve the performance and predictability of the hydrological model for areas that have a large precipitation deviation such as Monsoon climate.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2007.05a
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• pp.278-280
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• 2007

우리나라는 지난 94년간 1.5도 상승하여 전지구 온난화추세를 상회하였다. 기온뿐만 아니라 강수량 역시 변화하였는데 변동폭이 크기는 하나 장기적으로 증가하는 경향으로 20세기초에 비해 상대적으로 기온이 높고 강수량도 많은 특성을 보인다. 평균적인 기후변화추이와 더불어 특히 최근 10년($1996{\sim}2005$년)은 1850년 이후 지구평균기온이 가장 높았던 기간으로, 세계적으로 열파, 홍수, 가뭄, 태풍 등 기상이변에 의한 인명과 재산 피해, 생물종의 멸종 등 사회경제적 피해가 막대하였다. 우리나라 역시 폭염, 호우등의 빈번한 출현으로 급격해지는 온난화추세 영향을 반영하였는데 이러한 기후 변화양상을 파악하기 위하여 우리나라의 최근 10년간 기후 특성과 계절별 현상일수의 변화를 분석하였다. 최근 10년(1996-2005년) 우리나라 기후변화의 특성을 보면 우리나라(15개 관측지점자료)는 평균기온이 과거 30년$(1971{\sim}2000)$ 평균대비 $0.6^{\circ}C$ 상승하였다. 계절별로 봄은 평년대비 $0.7^{\circ}C$, 여름은 $0.4^{\circ}C$, 가을은 $0.6^{\circ}C$, 겨울은 $0.7^{\circ}C$ 상승하여 봄과 겨울의 상승폭이 가장 크다. 연강수량은 30년 평균대비 최근 10년 강수량은 11% 증가하였고 특히 여름은 증가폭이 가장 커서 18% 증가하였다. 계절에 따라 다양한 기상현상의 변화도 나타났다. 3월 이후에 나타나는 늦서리의 종료일은 평균적으로 3월 말경에 나타났는데 최근 10년에는 3월 중순으로 2주 앞당겨졌고 이 추세는 특히 1993년 이후 뚜렷하다. 늦서리의 발생일수도 평균 4일 정도 줄었다. 일평균기온 $20^{\circ}C$이상인 날은 평년에 비해 최근 10년 동안 약 2일 증가하여 여름 시작시기가 빨라지고 있음을 알 수 있다. 일최저기온이 25도 이상인 열대야는 평년대비 최근 10년간 연간발생일수가 1.3일 증가하였으나 일최고기온 $35^{\circ}C$ 이상인 날의 수는 오히려 감소하는 경향을 보인다. 이것은 여름철 강수량이 증가하고, 호우발생빈도, 특히 8월의 강수일수가 증가하고 있다는 것과 밀접한 관련이 있다. 여름과 가을에 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 수는 뚜렷한 추세를 보이지 않으나, 2002년 루사, 2003년 매미로 인하여 각각 6조원, 4조원 이상의 막대한 피해가 발생하였다. 태풍에 의한 피해액은 GDP 대비 약 0.9%(태풍 루사)로 최근 경제상장률과 비교해 보면, 상당한 비율을 차지한다. 우리나라에 영향을 미치는 태풍은 연근해의 해수면 온도가 높아지면 세기가 강해질 가능성이 높다. 폭설과 한파일수도 평년대비 최근 10년 감소하였고 일최저기온이 영하 $10^{\circ}C$ 이하인 날도 연간 발생일수가 감소하였다. 최근 10년간 우리나라 기후의 변화특성은 기온상승과 더불어 서리종료일이 앞당겨지고 열대야가 증가하고 폭설, 한파, 겨울철 일최저기온 영하 10도 이하인 날의 감소 등이 나타나고, 여름철 재해의 원인인 호우일수는 증가하는 추세이다. 앞으로 지구온난화는 가속화될 것으로 전망되고 이로 인한 피해규모도 커질 것으로 예상된다. 최근 우리나라에서 나타나는 기후변화의 추이를 감안할 때, 기후변화에 대한 장기적인 대비책을 마련하여 이로 인한 부정적인 영향을 감소시키기 위하여 국가차원의 체계적인 대응이 필요하다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.18 no.4
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• pp.298-306
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• 2016

Planting date shift is one of the means of adapting to climate change in Kimchi Cabbage growers in major production areas in Korea. This study suggests a method to estimate the potential yield of Kimchi Cabbage based on daily temperature accumulation during the growth period from planting to maturity which is determined by a plant phenology model tuned to Kimchi Cabbage. The phenology model converts any changes in the thermal condition caused by the planting date shift into the heat unit accumulation during the growth period, which can be calculated from daily temperatures. The physiological maturity is estimated by applying this model to a variable development rate function depending either on growth or heading stage. The cabbage yield prediction model (Ahn et al., 2014) calculates the potential yield of summer cabbage by accumulating daily heat units for the growth period. We combined these two models and applied to the 1km resolution climate scenario (2000-2100) based on RCP8.5 for South Korea. Potential yields in the current normal year (2001-2010) and the future normal year (2011-2040, 2041-2070, and 2071-2100) were estimated for each grid cell with the planting dates of July 1, August 1, September 1, and October 1. Based on the results, we divided the whole South Korea into 810 watersheds, and devised a three - dimensional evaluation chart of the time - space - yield that enables the user to easily find the optimal planting date for a given watershed. This method is expected to be useful not only for exploring future new cultivation sites but also for developing cropping systems capable of adaptation to climate change without changing varieties in existing production areas.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.1058-1062
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• 2008

지구 온난화에 의한 대기 순환의 변화와 이에 따른 수증기 수송 및 강수량의 변화는 전지구 및 지역적인 수문환경의 변화를 초래하므로 장기적인 차원의 수자원 계획 수립에는 반드시 기후 변화에 따른 영향이 제대로 반영되어야 한다. 그러나 개별 모델이 사용하는 역학과정과 물리과정의 모수화 및 분해능이 다르고 이에 따른 모의 결과도 다르게 나타나는 등의 상당한 불확실성이 내재되어 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 관한 정부간 패널인 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에 참여한 대기해양결합 대순환모델(AOGCMs)이 온실가스 배출 시나리오를 바탕으로 생산한 기온과 강수의 불확실성을 동아시아에 대해 평가하고 이를 바탕으로 미래 기후를 전망하였다. 국립기상연구소 ECHO-G/S 모델과 IPCC 23개 모델의 배출 시나리오(Special Report on Emissions Scenarios, SRES) 자료는 20세기(1900-1999년)와 21세기(2000-2099년)의 200년 동안이고, 관측자료는 영국 CRU(Climate Research Unit) 월평균 2m 기온의 30년(1961-1990년) 평균값과 CMAP 월 평균 강수량의 21년간(1979-1990년) 평균값을 이용하였다. 동아시아지역 기온과 강수의 불확실성을 평가하기 위해서 모델과 관측간 편이, 평균제곱근오차(RMSE) 등의 통계적인 방법을 사용하였다. 동아시아 지역의 연평균 기온은 대체로 모델의 기온이 관측보다 적게 모의되는 음의 편이를 나타내고, 강수는 모델이 관측보다 더 크게 모의 되는 양의 편이를 나타냈다. 계절적으로는 여름철 강수와 봄철 기온의 편이가 크게 나타났다. 연평균 및 겨울철 강수와 기온의 RMSE는 비례하는데 이는 기온 모의성능이 좋은 모델이 강수 모의성능도 좋게 나타나는 것을 의미한다.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.18 no.1
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• pp.42-54
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• 2016

It is highly anticipated that warming temperature resulting from global climate change will affect the phenological pattern of kiwifruit, which has been commercially grown in Korea since the early 1980s. Here, we present the potential impacts of climate change on the variations of flowering day of a gold kiwifruit cultivar, Haegeum, in the Jeonnam Province, Korea. By running six global climate models (GCM), the results from this study emphasize the uncertainty in climate change scenarios. To predict the flowering day of kiwifruit, we obtained three parameters of the 'Chill-day' model for the simulation of Haegeum: $6.3^{\circ}C$ for the base temperature (Tb), 102.5 for chill requirement (Rc), and 575 for heat requirement (Rh). Two separate validations of the resulting 'Chill-day' model were conducted. First, direct comparisons were made between the observed flowering days collected from 25 kiwifruit orchards for two years (2014-15) and the simulated flowering days from the 'Chill-day' model using weather data from four weather stations near the 25 orchards. The estimation error between the observed and simulated flowering days was 5.2 days. Second, the model was simulated using temperature data extracted, for the 25 orchards, from a high-resolution digital temperature map, resulting in the error of 3.4 days. Using the RCP 4.5 and 8.5 climate change scenarios from six GCMs for the period of 2021-40, the future flowering days were simulated with the 'Chill-day' model. The predicted flowering days of Haegeum in Jeonnam were advanced more than 10 days compared to the present ones from multi-model ensemble, while some individual models resulted in quite different magnitudes of impacts, indicating the multi-model ensemble accounts for uncertainty better than individual climate models. In addition, the current flowering period of Haegeum in Jeonnam Province was predicted to expand northward, reaching over Jeonbuk and Chungnam Provinces. This preliminary result will provide a basis for the local impact assessment of climate change as more phenology models are developed for other fruit trees.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2207-2211
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• 2008

한반도 및 동아시아의 여름철은 장마와 태풍으로 인한 집중호우의 발생으로 많은 피해를 입는다. 따라서 여름철에 나타나는 이러한 집중호우가 나타나는 지역, 시기, 기간, 그리고 강수량 등을 예측하는 것은 매우 중요하다. 특히, 효율적인 수자원 관리를 위하여 이러한 예측은 매우 중요한데, 단기적으로 정확하고 신속하게 강수를 예측하는 것도 중요하지만, 장기적으로 계절 강수, 특히 여름철의 장마 또는 우기의 시기와 강수량과 태풍 발생의 시기 등을 미리 예측하여 이에 따른 집중 호우의 발생 지역, 기간, 강수량을 예측하여 사전에 대비하는 것도 매우 중요하다. 특히, 최근에는 6,7월 장마에 의한 집중 호우의 영향보다도 8월에 강수량이 높아지고 있는 경향을 보이므로 강수량의 장기적 경향의 파악이 매우 중요하다. 장기 기후를 예측하는 데는 과거 자료를 이용한 통계 방법도 유용하지만 최근에는 AOGCM (Atmospheric Oceanic General Circulation Model)을 이용한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 강수와 같이 지역적으로 나타나는 현상은 저해상도의 AOGCM으로는 유용한 정보를 제공하기가 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 전구를 삼각형으로 된 20면체로 격자화 시켜 모든 격자의 크기가 거의 동일하고, 해상도 조절이 가능한 Geodesic 격자를 활용한 GME 모델을 사용하였다. GME 모델은 icosahedral-hexagonal grid 격자 체계를 가진 독일 기상청(Deutscher Wetterdient)에서 현업으로 사용 중인 모델이다. 본 연구에서는 수직/수평 해상도를 40km/40layers로 하여 GME 모델을 수행하였으며, 일간격의 장기 기후 자료를 생산하였다. 사용된 초기자료로는 ECMWF (European Centre for Medium Range Weather Forecasts) 자료이며, 경계 자료로는 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST (Sea Surface Temperature) 평균 자료를 이용하여 규준 실험(Control Run), 즉, climatology 자료를 생산하였으며, persistent SST 아노말리와 ERA Climatology의 최근 30년간의 SST 자료를 이용하여 내삽 과정을 거친 SST forcing을 주어서 예측 실험(Prediction Run)을 통하여 모의 자료를 생산하였다. 특히, 규준 실험에서는 수치 모델이 가지는 불확실성을 줄이고 예보 정확도를 향상시키기 위하여 각각의 실험은 초기자료를 달리한 앙상블 모의실험을 수행하였다. 장기 모의 3개월을 위하여 모의 기간 1달 전부터 모의를 수행하여, 첫 1달은 모델의 spin-up 시간으로 분석에서 제외 하였다. 생산된 Climatology 자료와 Prediction 자료를 비교하여 아노말리와 Category 분석을 실시하여 한반도 및 동아시아 지역의 강수(Precipitation)를 중심으로 기압장(Pressure), 온도(2m Temperature) 위주로 분석하였다. 이러한 예측된 매 계절의 전망 자료 중에서도 수자원 분야에서 관심이 집중되는 여름철에 초점을 맞추어 실제 관측 자료와 비교하여 GME 모델의 계절 모의 예측성 성능을 분석하여 평가하고 다가올 여름철의 강수량의 장기 변화를 모의하고자 하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.12
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• pp.929-940
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• 2011

In this study, the future expected discharges are analyzed for Daecheong and Yongdam Dam Watershed in Geum River watershed using A1B scenario based RCM with 27 km spatial resolutions from Korea Meteorological Agency and SWAT model. The direct use of GCM and RCM data for water resources impact assessment is practically hard because the spatial and temporal scales are different. In this study, the problems of spatial and temporal scales were settled by the spatial and temporal downscaling from watershed scale to weather station scale and from monthly to daily of RCM grid data. To generate the detailed hydrologic scenarios of the watershed scale, the multi-site non-stationary downscaling method was used to examine the fluctuations of rainfall events according to the future climate change with considerations of non-stationary. The similarity between simulation and observation results of inflows and discharges at the Yongdam Dam and Daecheong Dam was respectively 90.1% and 84.3% which shows a good agreement with observed data using SWAT model from 2001 to 2006. The analysis period of climate change was selected for 80 years from 2011 to 2090 and the discharges are increased 6% in periods of 2011~2030. The seasonal patterns of discharges will be different from the present precipitation patterns because the simulated discharge of summer was decreased and the discharge of fall was increased.

• Atmosphere
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• v.27 no.1
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• pp.79-91
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• 2017

It is imperative to understand the characteristics of atmospheric circulation patterns under the climate system due to its impact on climatic factors. Thus this study focused on analyzing the impact of the atmospheric circulation on the relationship between precipitation and temperature regionally. Here we used monthly gridded observational data (i.e., CRU-TS3.2, NOAA-20CR V2c) and HadGEM2-AO climate model by RCP8.5, for the period of 1960~1999 and 2060~2099. The experiment results indicated that the negative relationship was presented over East Asia and Europe during summer. On the other hand, at around Korea (i.e. EA1: $31^{\circ}N{\sim}38^{\circ}N$, $126^{\circ}E{\sim}140^{\circ}E$) and Northwestern Europe (i.e. EU1: $48^{\circ}N{\sim}55^{\circ}N$, $0^{\circ}E{\sim}16^{\circ}E$) in winter, strong positive relationship dominate due to warm moist advection come from ocean related to intensity variation of the East Asian winter monsoon (EAWM) and North Atlantic Oscillation (NAO), respectively. It was found that values of positive relation in EA1 and EU1 at the end of the 21st century is regionally greater than at the end of 20th century during winter since magnitude of variation of the EAWM and NAO is projected to be greater in the future as result of simulation with RCP 8.5. Future summer, the negative correlations are weakened in EA1 region while strengthened in EU1 region. For better understanding of correlations with respect to RCP scenarios, a further study is required.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.463-463
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• 2011

농업은 다른 산업과 달리 원천적으로 기후 조건과 변화에 크게 좌우되는 분야로, 기후변화로 인한 영향에 가장 민감한 분야이다. 안정적이고 지속적인 농작물 생산을 위해서는 기후변화가 농업수자원에 미치는 영향에 대하여 정확히 파악하고, 이로 인해 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 즉 기온 상승, 강수량 및 강우강도 변화 및 일조시간의 변화 등의 기후변화에 따른 농업수자원에 미치는 영향에 대한 평가가 필요하다. 기후변화가 관개용수에 미치는 영향은 기온 상승과 강수량 증가로 크게 나누어 볼 수 있다. 기온상승은 증발산량 증가로 이어져 관개용수 증가의 원인이 된다. 강수량의 증가는 관개용수를 감소의 원인이 될 수 있지만, 계절별 강우 편차 및 강우 강도의 변화는 유효우량의 감소의 원인이 될 수 있다. 이는 관개기의 농업용수의 안정적 공급과 관리의 어려움이 예상되어 결과적으로 농업용수의 안정성을 위협받을 수도 있다. 즉, 전체 수자원에 큰 비중을 차지하고 있는 논벼의 순용수량에 있어서 기후변화가 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 또한 농업용수개발과 수자원의 효율적인 관리계획 수립을 위해서는 기후변화에 따른 농업용수 수요분석이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 순용수량을 산정하고, 이를 빈도분석하여 논벼의 수요량 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 이를 위하여 먼저 CGCM3.1 (Coupled Global Climate Model Ver. 3.1) 및 LARS-WG (Long Ashton Research Station Weather Generator)를 이용하여 2011년부터 2100년까지의 A1B, A2 및 B1 시나리오별로 기상자료를 생성하였다. 이를 바탕으로 물수지 방법을 이용하여 논에서의 순용수량을 산정하고, 한발기준 10년빈도 순용수량을 산정하여 논벼의 수요량을 분석하였다. 연구 결과는 향후 기후변화로 인한 농업용수 변화를 파악하고 전망함으로써, 추후 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 대응 전략 및 농업수자원 정책의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.