• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.207-207
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• 2023

데이터 기반 강수 예측 모델은 극한 강수 이벤트의 크기를 과소 추정하는 경향이 있다. 이는 훈련 데이터에 극한 강수 이벤트보다 일반적인 강수 이벤트가 많이 포함되어 있기 때문이다. 본 연구는 이러한 딥러닝의 데이터 불균형 문제를 해소하고자 모델을 학습시킬 때 격자별 극한 강수에 더 큰 가중치를 주어 극한 강수 예측의 정확성을 높이는 방법을 제안한다. 딥러닝 모델 중 공간-시간 필드를 정확하게 예측할 수 있는 ConvLSTM 기반 강수 예측 모델을 활용하여 레이더 강수량을 예측하였다. 먼저, 훈련 기간 동안의 강수 이벤트의 누적 분포 함수 CDF(Cummulative distribution funcion)을 그린 후 극한 강수 이벤트와 일반적인 강수 이벤트의 분포를 확인하였다. 그다음, 적은 분포를 가진 극한 강수 이벤트의 더 큰 가중치를 두어 모델을 학습시켰다. 이 모델은 대한민국 중부 지역 (200km x 200km)의 5km-10분 해상도 레이더-계량기 복합 강수 필드에 대해 2009-2014년 기간 동안 훈련 되었고 2015-2016년 동안 모델의 훈련을 검증 하였고, 2017-2018년 동안 테스트 되었다. 다양한 가중치 함수를 기반으로 훈련 시킨 결과 최적화 가중치 함수 모델의 평균 NSE는 0.6 평균 RMSE는 0.00015 그리고 극한 강수 이벤트만 따로 추출한 평균 MAE는 6이다. 결과적으로 제안된 모델은 기존 방법에 비해 예측 성능을 향상 시켰으며, 격자별 가중치를 두었을 경우 일반적인 강수 이벤트 뿐만 아니라 극한 강수 이벤트의 예측의 정확도를 향상시켰다.

• Journal of the Korean association of regional geographers
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• v.21 no.1
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• pp.98-113
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• 2015

In this study, spatial and temporal patterns and changes in seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events defined by maximum 1~5 days cumulative extreme precipitation observed at 61 weather stations in the Republic of Korea for the recent 40 years(1973~2012) are examined. It is demonstrated that the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events is greatest in summer, while their sensitivity relative to the variations of seasonal total precipitation is greatest in fall. According to analyses of linear trends in the time series data, the most noticeable increases in the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events are observable in summer with coherences amongst 1~5 days cumulative extreme precipitation events. In particular, the regions with significant increases include Gyeonggi province, western Gangwon province and Chungcheong province, and as the period for the accumulation of extreme precipitation increases from 1 day to 5 days, the regions with significantly-increasing trends are extended to the Sobaek mountain ridge. It is notable that at several scattered stations, the increases of 1~2 days cumulative extreme precipitation events are observed even in winter. It is also observed that most distinct increasing tendency of the ratio of these multi-day cumulative extreme precipitation to seasonal total precipitation appears in winter. These results indicate that proactive actions are needed for spatial and temporal changes in not only summer but also other seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events in Korea.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.129-133
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• 2009

현재 전 세계는 기후변화로 인하여 발생하는 재해로부터 자국민을 보호하고자 다양한 노력을 기울이고 있다. 특히, 기후변화로 인한 극한홍수에 대비하기 위한 다양한 정책이나 대응시스템을 구축하고자 상당한 예산과 인력을 투자하고 있는 실정이다. 국내의 경우도 기후변화로 인하여 극한홍수가 점차 증가할 것이라는 예상과 함께 기후변화로 인한 극한홍수를 예측하고 평가하기 위한 다양한 노력들이 진행 중이다. 이에 본 연구에서는 극한 홍수를 예측하는데 필요한 일 강수량을 발생시키기 위하여 월 단위로 제공되는 Global Climate Model (GCM)으로부터 지상 관측소지점으로 축소된 월 총강수량을 기반으로 일 강수를 모의할 수 있는 강수발생모형을 제시하고자 한다. 또한 강수발생모형으로부터 재현된 일 강수량의 연 최대치 시계열을 대상으로 매개변수적 빈도해석을 진행함으로써 기후변화가 한반도 일 강수량에 미치는 영향을 평가하였다. 기상청산하 서울지점을 대상으로 연구를 진행하였으며, 분석결과 기후변화를 고려할 경우 미래 서울지역의 일 강수량이 다소 증가하는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.43 no.5
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• pp.681-700
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• 2008

In this study, the spatial and temporal patterns of changes in means and extreme events of temperature and precipitation across the Republic of Korea over the last 35 years (1973-2007) are examined. Over the study period, meteorological winter (December-February) mean minimum (maximum) temperature has increased by $+0.54^{\circ}C$/decade ($+0.6^{\circ}C$/decade), while there have been no significant changes in meteorological summer (June-August) mean temperatures. According to analyses of upper or lower $10^{th}$ percentile-based extreme temperature indices, the annual frequency of cool nights (days) has decreased by -9.2 days/decade (-3.3 days/decade), while the annual frequency of warm nights (days) has increased by +4.9 days/decade (+6.8 days/decade). In contrast, the increase rates of summer warm nights (+8.0 days/$^{\circ}C$) and days (+6.6 days/$^{\circ}C$) relative to changes in summer means minimum and maximum temperatures means are greater than the decreasing rates of winter nights (-5.2 days/$^{\circ}C$) and days (-4.3 days/$^{\circ}C$) relative to changes in winter temperatures. These results demonstrate that seasonal and diurnal asymmetric changes in extreme temperature events have occurred. Moreover, annual total precipitation has increased by 85.5 mm/decade particularly in July and August, which led to the shift of a bimodal behavior of summer precipitation into a multi-modal structure. These changes have resulted from the intensification of heavy rainfall events above 40mm in recent decades, and spatially the statistically-significant increases in these heavy rainfall events are observed around the Taebaek mountain region.

• Journal of the Korean association of regional geographers
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• v.19 no.3
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• pp.384-400
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• 2013

In this study, spatio-temporal patterns of extreme precipitation events caused by typhoons are examined based on observational daily precipitation data at approximately 340 weather stations of Korea Meterological Administration's ASOS (Automated Synoptic Observation System) and AWS (Automatic Weather System) networks for the recent 10 year period (2002~2011). Generally, extreme precipitation events by typhoons exceeding 80mm of daily precipitation commonly appear in Jeju Island, Gyeongsangnam-do, and the eastern coastal regions of the Korean Peninsula. However, the frequency, intensity and spatial extent of typhoon-driven extreme precipitation events can be modified depending on the topography of major mountain ridges as well as the pathway of and proximity to typhoons accompanying the anti-clockwise circulation of low-level moisture with hundreds of kilometers of radius. Yellow Sea-passing type of typhoons in July cause more frequent extreme precipitation events in the northern region of Gyeonggi-do, while East Sea-passing type or southern-region-landfall type of typhoons in August-early September do in the interior regions of Gyeongsangnam-do. These results suggest that when local governments develop optimal mitigation strategies against potential damages by typhoons, the pathway of and proximity to typhoons are key factors.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.28 no.5B
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• pp.459-473
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• 2008

This study investigated typhoon characteristics that provoke precipitation which is much attacking periodically in our country, and calculated probability precipitation of extreme rainfalls using Empirical Simulation Technique. The typhoon influenced in Korea was happened 3.18 times per, and year exposed to affect Korea during 107 hours. The depth of precipitation with the typhoon was different according to observation points. The extreme precipitation of typhoon events has analyzed by change and trend analyses. In the results, mean and standard deviation of extreme rainfall has been increasing than the past events in some areas. Also, About 143 typhoons influenced Korea was applied in EST techniques using center position, central pressure, time precipitation data using rainfall observatory in Korea. Therefore, we applied EST techniques and calculated probability precipitation. In the results, Jeonla-do, Gyeongsang-do and Gangwon-do will have heavy rain with typhoon events in high probability.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.31 no.2B
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• pp.129-146
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• 2011

Characterization the regional impact of the variability of summer extreme precipitation and the rain days over several thresholds (i.e. 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 and 80 mm/day) in South Korea was performed using daily precipitation data of 59 weather stations operated by Korean Meteorological Administration (KMA). To consider the local features of weather stations, we characterized the variability according to the difference of elevations, latitudes, longitudes, river basins, inland or shore area, and the ratio of urbanization. The results showed that the summer extreme precipitation is sensible to the geographical effect which is similar to that of the annual precipitation. Rain days over thresholds have increased during 1973-2009 while the annual rain days have decreased. This indicate that the concentration of precipitation in summer season will be intensified in the future. Increase of summer precipitation amount and number of extreme rain days is higher in inland area, urbanized area, and Han-River basin than that of shore area, unurbanized area, and the other river basins respectively.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.117-117
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• 2023

도시 홍수, 하천 범람, 산사태와 같은 폭우와 관련된 재해는 자주 동시에 발생하며, 각 재해는 서로 다른 범위의 시간 스케일에서 강우 변동성에 민감하게 반응한다. 따라서 재해 복합화 모델링에 적합한 확률 강우 모델은 모든 유형의 재해와 관련된 모든 시간 스케일에서 강우 변동성을 잘 재현할 수 있어야 한다. 본 연구에서는 5분에서 10년 사이의 시간 스케일에서 다양한 강우통계특성을 재현할 수 있는 추계학적 강우 생성기를 제안하였다. 이 모델은 우선 Randomized Bartlett-Lewis Rectangular Pulse (RBLRP) 모델을 사용하여 미세 규모의 강우량 시계열을 생성한 후, 연속된 폭풍 사이의 상관관계 구조가 유지되도록 폭풍우의 순서를 섞는다. 마지막으로, 별도의 월별 강우량 모델링 결과에 따라 월 단위로 시계열을 재배열한다. 독일 보훔에서 기록된 69년간의 5분 강우량 데이터를 사용하여 본 모형을 검증한 결과, 평균, 분산, 공분산, 왜곡도 및 강우 간헐성은 5분에서 10년에 이르는 시간 스케일에서 체계적인 편향 없이 잘 재현됨은 물론, 5분에서 3일 사이의 시간 스케일에서의 극한 강수량 값도 잘 재현음을 확인하였다. 아울러, 극한 강우 및 산사태에 큰 영향을 주는 극한 강우 발생 전 과거 7일간의 강수량도 정확히 재현되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.14-14
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• 2018

세계의 여러 국가에서 과거 발생했던 강수의 통계적 특성에서 벗어나는 극치사상이 빈번하게 관측되고 있다. 이와 같은 현상에 가장 큰 영향을 미치고 있는 요인중 하나는 지구온난화이며 실제 산업화 이후 온실가스의 증가와 더불어 극한 기상현상의 발생 빈도가 증가하였다. 현재 예상치 못한 수문사상의 발생으로 인해 수자원관리에 있어서 많은 어려움을 겪고 있으며, 특히 호우사상은 막대한 인명 및 사회적 피해를 야기하고 있다. 우리나라의 경우 계절적 특징으로 여름철에 강수가 집중되는 양상을 보이고 있으며 따라서 여름철 강수량을 예측하여 호우에 대한 대비책을 마련해야한다. 계절강수 예측은 수문, 산림, 식품, 등을 포함한 사회 경제적 파급 효과가 매우 크지만 아직 신뢰성 있는 예측은 어려운 상태이다. 또한, 발생 강도와 빈도가 큰 극한 강우는 주로 짧은 시간에 걸쳐 발생하기 때문에 예측하기가 어렵다. 최근 다양한 분야의 연구에서 AO, NAO, ENSO, PDO등과 같은 외부적 요인이 수문학적 빈도를 변화시킨다고 알려지고 있어 본 연구에서는 Bayesian 통계기법을 이용한 비정상성 빈도해석모형을 토대로 외부 기상인자에 의한 변동성을 고려할 수 있는 계절강수량 예측모형을 구축한 후 산정된 결과를 입력 자료로 하여 극치강수량을 추정할 수 있는 비정상성 Four - Parameter (4P)-Beta분포를 이용한 알고리즘을 개발하여 직접적으로 일단위 이하의 극치강수량을 상세화 시킬 수 있는 모형으로 확장하여 이를 통해 기상변동성을 다양한 시간규모에서 고려하기 위한 정보로 활용하고자 하였다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.30 no.1
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• pp.83-107
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• 2014

This study presents spatial characteristics of cloud using satellite image in the extreme heavy snowfall of the Yeongdong region. 3 extreme heavy snowfall events in the Yeongdong region during the recent 12 years (2001 ~ 2012) are selected for which the fresh snow cover exceed 50 cm/day. Spatial characteristics (minimum brightness temperature; Tmin, cloud size, center of cloud-cell) of cloud are analyzed by tracking main cloud-cell related with these events. These characteristics are compared with radar precipitation in the Yeongdong region to investigate relationship between cloud and precipitation. The results are summarized as follows, selected extreme heavy snowfall events are associated with the isolated, well-developed, and small-scale convective cloud which is developing over the Yeongdong region or moving from over East Korea Bay to the Yeongdong region. During the period of main precipitation, cloud-cell Tmin is low ($-40{\sim}-50^{\circ}C$) and cloud area is small (17,000 ~ 40,000 $km^2$). Precipitation area (${\geq}$ 0.5 mm/hr) from radar also shows small and isolated shape (4,000 ~ 8,000 $km^2$). The locations of the cloud and precipitation are similar, but in there centers are located closely to the coast of the Yeongdong region. In all events the extreme heavy snowfall occur in the period a developed cloud-cell was moving into the coastal waters of the Yeongdong. However, it was found that developing stage of cloud and precipitation are not well matched each other in one of 3 events. Water vapor image shows that cloud-cell is developed on the northern edge of the dry(dark) region. Therefore, at the result analyzed from cloud and precipitation, selected extreme heavy snowfall events are associated with small-scale secondary cyclone or vortex, not explosive polar low. Detection and tracking small-scale cloud-cell in the real-time forecasting of the Yeongdong extreme heavy snowfall is important.