• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.10
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• pp.905-916
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• 2018

The purpose of this study is to evaluate the climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum River basin ($9,645.5km^2$) especially by extreme scenarios. The rainfall related extreme index, STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes) was adopted to select the future extreme scenario from the 10 GCMs with RCP 8.5 scenarios by four projection periods (Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100). As a result, the 5 scenarios of wet (CESM1-BGC and HadGEM2-ES), normal (MPI-ESM-MR), and dry (INM-CM4 and FGOALS-s2) were selected and applied to SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The wet scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2080s period. The 2080s evapotranspiration (ET) of wet scenarios varied from -3.2 to +3.1 mm, the 2080s total runoff (TR) varied from +5.5 to +128.4 mm. The dry scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2020s period. The 2020s ET for dry scenarios varied from -16.8 to -13.3 mm and the TR varied from -264.0 to -132.3 mm respectively. For the flow duration change, the CFR (coefficient of flow regime, Q10/Q355) was altered from +4.2 to +10.5 for 2080s wet scenarios and from +1.7 to +2.6 for 2020s dry scenarios. As a result of the flow duration analysis according to the change of the hydrological factors of the Geum River basin applying the extreme climate change scenario, INM-CM4 showed suitable scenario to show extreme dry condition and FGOALS-s2 showed suitable scenario for the analysis of the drought condition with large flow duration variability. HadGEM2-ES was evaluated as a scenario that can be used for maximum flow analysis because the flow duration variability was small and CESM1-BGC was evaluated as a scenario that can be applied to the case of extreme flood analysis with large flow duration variability.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.12
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• pp.1107-1119
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• 2014

Interesting in abnormal climate is currently growing because of climate change. With this, an increasing number of people continue to show concern over the negative effects of such changes. In Korea, the annual average rainfall amount increased to about 19% from 1,155 mm in the 1910s to 1,375 mm in the 2000s. By the end of the 21st century, it has been projected that rainfall will further increase to about 17%. In particular, the 10-year frequency of localized heavy rain of more than 100-mm rainfall per day reached 385 days in the last 10 years. As such, it increased 1.7 times from 222 in the 1970s-80s. The extreme events caused by climate change is thus reported as having exacerbated over the years. Gangwon-province will suffer more from climate change than any other region in Korea because of its mostly mountainous terrain. It is a special region with both mountainous and oceanic climates divided alongside the eastern and western regions of the Taebaek Mountain Range. As such, this paper try to quantify using ETCCDI (Expert Team on Climate Change Detection and Indices) the recent climate changes in this region.

• Journal of the Korean Geographical Society
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• v.39 no.5 s.104
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• pp.711-721
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• 2004

The aim of this study is to clarify whether frequency and/or severity of extreme climate events have changed significantly in Korea during recent years. Using the best available daily data, spatial and temporal aspects of ten climate change indicators are investigated on an annual and seasonal basis for the periods of 1954-1999. A systematic increase in the $90^{th}$ percentile of daily minimum temperatures at most of the analyzed areas has been observed. This increase is accompanied by a similar reduction in the number of frost days and a significant lengthening of the thermal growing season. Although the intra-annual extreme temperature range is based on only two observations, it provides a very robust and significant measure of declining extreme temperature variability. The five precipitation-related indicators show no distinct changing patterns for spatial and temporal distribution except for the regional series of maximum consecutive dry days. Interestingly, the regional series of consecutive dry days have increased significantly while the daily rainfall intensity index and the fraction of annual total precipitation due to events exceeding the $95^{th}$ percentile for 1901-1990 normals have insignificantly increased.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.164-164
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• 2022

대기의 습한 정도는 기상 현상과 밀접한 관계를 가진다. 공기가 건조하면 가뭄이나 산불이, 반대로 습윤하면 홍수나 극한 강우가 내리기 쉽다. 산업화 이후 지구의 평균 기온이 상승하면서, 세계적으로 상대습도가 감소하는 경향성이 보고되고 있다. 이러한 경향이 우리나라에서도 확인되는지 파악하고자, 이 연구에서는 장기간에 걸친 상대습도 관측치가 존재하는 종관기상관측소 6개소의 자료를 분석하였다. 기온은 시간에 따라 증가하고, 포화 수증기압도 그에 따라 증가해온 것으로 나타났다. 하지만, 상대습도의 증감은 포화 수증기압뿐만 아니라 실제 수증기압의 변화에도 민감하게 반응한다. 우리는 실제 수증기압 변화의 원인을 수증기압에 영향을 주는 다양한 기후 변수들의 시계열 자료를 통해 분석해보았다. 우리나라 지역별로 상당한 변동성이 나타났는데, 대표적으로 동해안과 서해안 사이의 차이, 내륙과 해안의 차이에 대해 자세히 발표할 것이다.

• 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.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.387-387
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• 2023

2022년 중부권 폭우로 인하여 서울 강남구에서 도시홍수가 발생하였고, 많은 인명 및 경제적 지해를 유발하였다. 기후변화로 야기되는 극한 강우의 발생 패턴 및 강우 패턴의 변화가 많은 연구에서 확인되어 오고 있다. 한국의 경우 극한 강우가 국지적이고 단기간에 많은 강우량을 발생시키는 패턴으로 변화하고 있는 것으로 연구되고 있다. 특히, 도시홍수의 경우 도달시간이 매주 짧기 때문에, 초단기간에 대한 강우분석이 필요하나, 강우관측시스템의 한계로 인하여 현재까지는 초단기간에 대한 극한 강우분석이 미비한 실정이다. 1997년 이후로 기상청에서는 지속적으로 방재기상관측망(Automatic Weather System, AWS)를 설치를 하였고, 최근에 설치된 AWS의 경우 초단기간 강우량 자료를 관측할 수 있는 장비 및 시스템을 구축하고 있으나, 운영된 기간이 짧아 빈도해석에 적용하기에 한계점이 많다. 본 연구에서는 서울 지역에서 영향을 주는 40여개의 AWS의 초단기간 강우량 자료를 이용하여 서울 지역을 확률강우량을 산정하고자 한다. 짧은 관측기간으로부터 발생하는 확률강우량 추정불확실성의 저감을 위해서 지역빈도해석을 적용하였다. 지역빈도해석으로는 지수홍수법을 적용하였다. 추가적으로 서울안에서 공간적으로 확률강우량의 편차에 대하여 조사 분석하였다. 본 연구의 결과를 통하여 서울지역의 초단기간에 대한 안정적인 확률강우량의 추정이 가능할 것으로 예상되며, 추가적으로 지역별 확률강우량의 차이를 비교분석 할 수 있을 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.342-342
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• 2017

기후변화로 인한 극한기상의 강도와 빈도가 증가하고 있어 국가 물안보와 수자원 관리에 어려움을 겪고 있다. 특히 가뭄은 음용수 부족과 관개용수 및 발전용수 부족 등 사회, 경제, 환경 전반에 걸쳐 미치는 피해 영향의 범위가 크다. 가뭄으로 인한 피해감소와 대응 및 대책 전략 수립에 있어서 일반적으로 기상학적 가뭄지수 SPI(Standardized Precipitation Index)을 많이 사용하고 있다. SPI는 누적강수량 자료를 이용하며 누적강수 기간(월)에 따라 SPI3, SPI6 등으로 평가한다. 이 방법은 누적강우량을 감마함수에 적합하고 다시 누가표준정규분포에 투영함으로써 가뭄심도를 평가한다. 그러나 분포의 꼬리 부분에 해당하는 가뭄값들의 정량적 평가가 어려우며 강우자료가 가지는 분산의 특성을 반영하지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 가뭄의 정량적 평가와 가뭄자료 자체의 분산의 특성을 고려한 정량적 표준가뭄지수(QSPI:Quantitative Standardized Precipitation Index)를 개발, 가뭄을 평가하고 SPI와 비교 분석 하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.430-430
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• 2011

최근 지구온난화, 엘리뇨 및 라니냐 등 지구환경 변화에 따른 기후변화의 영향으로 짧은 시간에 매우 높은 강도를 가진 이상호우에 의해 많은 인명과 재산피해가 발생하고 있다. 우리나라의 경우에도 1990년대 후반부터 과거와 달리 국지적 집중호우가 빈번히 발생하고 있으며 집중호우에 의한 홍수는 우리나라의 가장 빈번한 자연재해 중 하나가 되었다. 이러한 성격의 홍수는 소유역 규모의 좁은 지역과 급경사지역에서 짧은 지속시간과 집중적인 강우강도에 의해 발생하고, 빠른 유속과 토사를 동반하는 빠른 수문반응으로 홍수에 대비할 시간이 부족한 것이 특징이기 때문에 기존의 홍수예보모형을 이용하여 발생홍수의 특성을 예측하기에는 많은 어려움이 있다. 유출수문곡선의 특성을 분석하여 홍수의 특성을 분석하는 연구는 Kyiamah (1996)가 유출수문곡선의 기초적인 상승곡선, 지체시간, 첨두홍수량을 이용하여 돌발홍수사상에 대한 크기를 산정하였으며, 이를 바탕으로 Bhaskar 등 (2000)은 유출수문곡선의 상승부 기울기, 첨두 홍수량비, 홍수 반응시간을 이용하여 돌발홍수지수(Flash Flood Index)를 산정하고 이 지수에 의해 돌발홍수를 설명하고자 하였다. 국내에서는 정재철 (2000)이 보청천을 대상으로 단 몇 개의 사상만을 대상으로 Bhaskar 등 (2000)이 제시한 돌발홍수지수를 적용한 바가 있다. 그러나, 이들 연구에서는 소수의 수문사상만을 이용하였기 때문에 상대심도를 산정하는데 있어 문제가 있으며 상대심도를 산정하는데 있어 각 심도계수들의 임의적인 도수분포를 이용하였기 때문에 매우 주관적이라고 할 수 있다. 김병식 등 (2008)은 한강유역의 과거 101개의 홍수사상에 대해 돌발홍수의 상대심도를 파악하기 위하여 돌발홍수지수를 산정하고 2006년 7월의 집중호우에 의해 발행한 홍수사상의 돌발홍수 심도를 시간 및 공간적으로 정량화하였다. 이러한 기존의 연구는 홍수심도 산정시에 필요한 유출수문곡선을 실측된 자료를 이용하여 산정하였으나 국내의 소유역의 경우 실측된 유출수문곡선 자료가 그다지 많지 않은 관계로 인해 홍수심도를 산정하는데 많은 어려움을 내포하고 있다. 따라서 본 연구에서는 미계측 소유역중 시범유역을 선정하고 30년 이상 장기간 실측 강우의 기왕최대 시강우량 자료에 대하여 강우-유출모형을 통한 홍수유출수문곡선을 모의한 후, 빈도별 확률강우량에 대한 수문곡선 특성인자들의 비를 무차원 지수화하여 극한홍수사상에 대한 설계강우의 취약성을 평가하기 위한 홍수위험지수 (Flood Hazard Index) 산정방법을 제시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.45 no.4
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• pp.393-407
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• 2012

This study suggests the results of temporal and spatial variations for rainfall data in the Korean Peninsula. We got the index of the rainfall amount, frequency and extreme indices from 65 weather stations. The results could be easily understood by drawing the graph, and the Mann-Kendall trend analysis was also used to determine the tendency (up & downward/no trend) of rainfall and temperature where the trend could not be clear. Moreover, by using the FARD, frequency probability rainfalls could be calculated for 100 and 200 years and then compared each other value through the moment method, maximum likelihood method and probability weighted moments. The Average Rainfall Index (ARI) which is meant comprehensive rainfalls risk for the flood could be obtained from calculating an arithmetic mean of the RI for Amount (RIA), RI for Extreme (RIE), and RI for Frequency (RIF) and as well as the characteristics of rainfalls have been mainly classified into Amount, Extremes, and Frequency. As a result, these each Average Rainfall Indices could be increased respectively into 22.3%, 26.2%, and 5.1% for a recent decade. Since this study showed the recent climate change trend in detail, it will be useful data for the research of climate change adaptation.

• Journal of Climate Change Research
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• v.9 no.4
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• pp.423-433
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• 2018

Particulate matter air pollution is a serious problem affecting human health and visibility. The variations in $PM_{10}$ concentrations are influenced by not only local emission sources, but also atmospheric circulation conditions. In this study, we investigate the temporal features of $PM_{10}$ concentrations in South Korea and the atmospheric circulation patterns associated with high concentration episodes of $PM_{10}$ during winter (December-January-February) 2001-2016. Based on those analyses, a Korea Particulate matter Index (KPI) is developed to represent the large-scale atmospheric pattern associated with high concentration episodes of $PM_{10}$. The atmospheric patterns are characterized by persistent high-pressure anomalies, weakened lower-level north-westerly anomalies, and northward shift of the upper-level meridional wind anomalies near the Korean Peninsula. To evaluate the change in occurrence of high concentration episodes of $PM_{10}$ under a possible future warmer climate, we apply KPI analysis to CMIP5 climate simulations. Here, historical and two representative concentration pathway (RCP) scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5) are used. It is found that the occurrence of atmospheric conditions favorable for high $PM_{10}$ concentration episodes tends to increase over South Korea in response to climate change. This suggests that large-scale atmospheric circulation changes under future warmer climate can contribute to increasing high $PM_{10}$ concentration episodes in South Korea.