• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.33 no.5
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• pp.1851-1860
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• 2013

The Standardized Precipitation Index (SPI) is widely applied to evaluate for meteorological droughts. However, the SPI is limited to capture a drought event with a short duration, expecially shorter than one month. In this study, we proposed a daily SPI (DSPI) as a way to overcome the limitation of the monthly SPI for drought monitoring. In order to objectively assess the ability of the drought reproduction of the DSPI, we performed a receiver operating characteristic (ROC) analysis using the quantified drought records from official reports, newspapers, etc. The results of ROC analysis showed that the DSPI has an ability to reproduce short-term drought compared with other indices. It also showed that the main cause of historical droughts was the shortage of rainfall accumulated during the time period less than 90 days compared with the rainfall of normal years.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.38 no.5_2
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• pp.781-791
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• 2022

It is crucial to provide forest fire risk forecast information to minimize forest fire-related losses. In this research, forecast models of forest fire risk at a mid-range (with lead times up to 7 days) scale were developed considering past, present and future conditions (i.e., forest fire risk, drought, and weather) through random forest machine learning over South Korea. The models were developed using weather forecast data from the Global Data Assessment and Prediction System, historical and current Fire Risk Index (FRI) information, and environmental factors (i.e., elevation, forest fire hazard index, and drought index). Three schemes were examined: scheme 1 using historical values of FRI and drought index, scheme 2 using historical values of FRI only, and scheme 3 using the temporal patterns of FRI and drought index. The models showed high accuracy (Pearson correlation coefficient >0.8, relative root mean square error <10%), regardless of the lead times, resulting in a good agreement with actual forest fire events. The use of the historical FRI itself as an input variable rather than the trend of the historical FRI produced more accurate results, regardless of the drought index used.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.984-984
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• 2012

지구온난화와 기후변화의 영향으로 전 지구적으로 이상홍수, 이상가뭄, 한파와 같은 이상기상 현상이 빈번하게 발생하고 있다. 국내에서는 2010년 추석 광화문 침수사태와 2011년 우면산 산사태와 같은 국지성 집중호우로 인한 인적 물적 피해가 속출하고 있다. 전통적으로 시기나 양적인 측면에서 대부분 장마기간에 국한되었던 강우집중현상이 과거와 달리 특정기간에 상관없이 발생하고 단기성, 국지성을 지닌 호우의 발생빈도가 높아지는 등 국내 강우의 특성이 변하고 있다. 이러한 변화에 대응하기 위해서 강우예측과 유출량예측의 정확도를 높이기 위한 시도가 다양하게 이루어지고 있다. 강우예측의 정확성을 높이기 위해 기상청에서는 단기예보를 목적으로 전지구 통합모델과 지역 통합모델을 연계한 동네예보를 수행하고 있으며, 초단기 예보를 위한 목적으로 VSRF, SCAN, VDRAS, MAPLE 등의 예보를 수행하고 있다. 홍수량 예측에서는 일반적으로 사용하고 있는 물리적 기반의 모형에 레이더강우와 같은 격자형 강우자료를 사용하여 정확성을 높이거나, 기존의 집중형 모형을 분포형 모형으로 대체하기 위한 연구 등이 이루어지고 있으며, 모형 구축이 간편하고 예측 정확도가 우수하다는 장점으로 인해 신경회로망이나 퍼지추론기법 등을 사용한 연구도 지속적으로 이루어지고 있다. 본 연구에서는 수자원분야에 산재한 불확실성을 적극적으로 인정하고 수학적으로 해석하기 위한 이론인 퍼지이론에 신경망 이론을 도입한 neuro-fuzzy 기법을 사용하여 홍수량을 예측하였다. 모형의 입력자료로는 관측된 강우자료와 유출량자료 및 기상청에서 제공하는 MAPLE(McGill Algorithm for Precipitation Nowcasting by Lagrangian Extrapolation) 강우예측자료를 사용하여 적용성을 평가해보았다. 모형의 적용성을 평가하기 위해 시험유역을 충주댐 상류 유역으로 선정하였으며, 2010년 2011년 홍수기의 충주댐 유입량을 예측하였다. 모형의 입력자료를 변경하여 입력자료의 변화에 따른 결과를 비교하였고, clustering 반경의 변화에 따른 정확도를 비교하였다. 모형의 정확도는 평균제곱근오차와 첨두수위오차를 통해 비교하였으며, 비교결과 전반적으로 lead time이 길어질수록 MAPLE 사용 시 예측 정확도가 우수하였고, clustering 반경은 0.5일 때 가장 우수한 결과를 보였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.30 no.4
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• pp.317-326
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• 1997

The Palmer Drought Severity Index has been ectensively used to quantitatively evaluate the drought severity at a location for both agricultural and water resources management purposes. In the present study the Palmer-type formula for drought index is drived for the whole country by analyzing the monthly rainfall and meteorological data at nine stations with a long period of records. The formula is then used to compute the monthly drought severity index at sixty-eight rainfall stations located throughout the country. For the past five significant drought periods the spatial variation of each drought is shown as a nationwide drought index map of a specified duration from which the relative severity of drought throughout the country is identifiable for a specific drought period. A comparative study is made to evaluate the relative severity of the significant droughts occurred in Korea since 1960's. It turned out that '94-'95 drought was one of the worst both in the areal extent and drought severity. It is found that the Palmer-type formula is a very useful tool in quantitatively evaluating the severity of drought over an area as well as at a point. When rainfall and meteorological forecast become feasible on a long-term basis the method could also be utilized as a tool for drought forecasting.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.50 no.10
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• pp.691-701
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• 2017

The objective of this study is to evaluate the long-term drought outlook information based on long-term forecast data for the 2015 drought event. In order to estimate the Standardized Precipitation Index (SPI) for different durations (3-, 6-, 9-, 12-months), we used the observation precipitation of 59 Automated Synoptic Observing System (ASOS) sites, forecast and hindcast data of GloSea5. The Receiver Operating Characteristic (ROC) analysis and statistical analysis (Correlation Coefficient, CC; Root Mean Square Error, RMSE) were used to evaluate the utilization of drought outlook information for the forecast lead-times (1~6months). As a result of ROC analysis, ROC scores of SPI(3), SPI(6), SPI(9) and SPI(12) were estimated to be over 0.70 until the 2-, 3-, 4- and 5-months. The CC and RMSE values of SPI(3), SPI(6), SPI(9) and SPI(12) for forecast lead-time were estimated as (0.60, 0.87), (0.72, 0.95), (0.75, 0.95) and (0.77, 0.89) until the 2-, 4-, 5- and 6-months respectively.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.9 s.170
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• pp.801-812
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• 2006

In this study, Combined Drought Index which can monitor the drought severity and intensity has been developed using PDSI, SPI and MSWSI. To verify the accuracy and applicability of combined drought index, Drought map of Korea using the combined drought index has compared with past drought event. Drought map using the combined drought index shows good accordance with past drought event and accurate quantitative drought monitoring results. Also the drought outlook technique has been developed using the weather forecast data of Korea Meteorological Administration (KMA). Drought outlook technique of this study can be used effectively as a primitive stage tool for real time drought forecast. As a result of this study, Integrated drought monitoring system has been developed which has capabilities of producing and generating the drought monitoring map and drought outlook map as well as various kinds of drought related information.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.326-326
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• 2021

장기간에 걸쳐 넓은 지역에 대해 발생하는 가뭄을 예측하기위해 많은 학자들의 기술적, 학술적 시도가 있어왔다. 본 연구에서는 복잡한 시계열을 가진 가뭄을 전망하는 방법 중 시나리오에 기반을 둔 가뭄전망 방법과 실시간으로 가뭄을 예측하는 비시나리오 기반의 방법 등을 이용하여 미래 가뭄전망을 실시했다. 시나리오에 기반을 둔 가뭄전망 방법으로는, 3개월 GCM(General Circulation Model) 예측 결과를 바탕으로 2009년도 PDSI(Palmer Drought Severity Index) 가뭄지수를 산정하여 가뭄심도에 대한 단기예측을 실시하였다. 또, 통계학적 방법과 물리적 모델(Physical model)에 기반을 둔 확정론적 수치해석 방법을 이용하여 비시나리오 기반 가뭄을 예측했다. 기존 가뭄을 통계학적 방법으로 예측하기 위해서 시도된 대표적인 방법으로 ARIMA(Autoregressive Integrated Moving Average) 모델의 예측에 대한 한계를 극복하기위해 서포트 벡터 회귀(support vector regression, SVR)와 웨이블릿(wavelet neural network) 신경망을 이용해 SPI를 측정하였다. 최적모델구조는 RMSE(root mean square error), MAE(mean absolute error) 및 R(correlation Coefficient)를 통해 선정하였고, 1-6개월의 선행예보 시간을 갖고 가뭄을 전망하였다. 그리고 SPI를 이용하여, 마코프 연쇄(Markov chain) 및 대수선형모델(log-linear model)을 적용하여 SPI기반 가뭄예측의 정확도를 검증하였으며, 터키의 아나톨리아(Anatolia) 지역을 대상으로 뉴로퍼지모델(Neuro-Fuzzy)을 적용하여 1964-2006년 기간의 월평균 강수량과 SPI를 바탕으로 가뭄을 예측하였다. 가뭄 빈도와 패턴이 불규칙적으로 변하며 지역별 강수량의 양극화가 심화됨에 따라 가뭄예측의 정확도를 높여야 하는 요구가 커지고 있다. 본 연구에서는 복잡하고 비선형성으로 이루어진 가뭄 패턴을 기상학적 가뭄의 정도를 나타내는 표준강수증발지수(SPEI, Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)인 월SPEI와 일SPEI를 기계학습모델에 적용하여 예측개선 모형을 개발하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.7
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• pp.581-593
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• 2015

This study constructs the drought outlook system using ESP(Ensemble Streamflow Prediction) method and evaluates its utilization for drought prediction. Historical Runoff(HR) was estimated by employing LSM(Land Surface Model) and the observed meteorological, hydrological and topographical data in South Korea. Also Predicted Runoff(PR) was produced for different lead times(i.e. 1-, 2-, 3-month) using 30-year past meteorological data and the initial soil moisture condition. The HR accuracy was higher during MAM, DJF than JJA, SON, and the prediction accuracy was highly decreased after 1 month outlook. SRI(Standardized Runoff Index) verified for the feasibility of domestic drought analysis was used for drought outlook, and PR_SRI was evaluated. The accuracy of PR_SRI with lead times of 1- and 2-month was highly increased as it considered the accumulated 1- and 2-month HR, respectively. The Correlation Coefficient(CC) was 0.71, 0.48, 0.00, and Root Mean Square Error(RMSE) was 0.46, 0.76, 1.01 for 1-, 2- and 3-month lead times, respectively, and the accuracy was higher in arid season. It is concluded that ESP method is applicable to domestic drought prediction up to 1- and 2-month lead times.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.397-397
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• 2018

기후변화는 기상학적으로 강우량의 변동성을 증가시키는 특징이 있다. 이로 인해 2000년대 이후 전 세계적으로 집중호우와 가뭄의 발생횟수 및 피해규모가 크게 증가하고 있다. 2017년 우리나라에서는 인천광역시, 청주시, 부산광역시 등 도시지역에서 집중호우에 의한 피해가 매우 크게 발생하였다. 도시지역은 지역 내 불투수면적이 높아 호우 발생 시 농촌지역, 산림지역에 비하여 유출이 매우 크게 나타나는 특징이 있으며 인구와 자산, 산업체의 밀도가 높아 같은 크기의 호우에 대하여 타 지역에 비해 매우 큰 피해가 발생한다. 이러한 호우피해 저감을 위한 방안으로는 각 지역특성에 맞는 홍수예보방안이 필요하다. 하지만 국내의 홍수예보는 국가하천을 중심으로 하여 전국 53개 주요지점에서 수위를 예보하는 방식으로 시행되고 있어 홍수범람 피해가 빈번한 도심지와 시민들의 이용도가 높은 친수지구에 대한 홍수예보는 미흡한 실정이다. 국외의 경우에는 도시홍수 피해를 저감시키기 위하여 강우량과 강우량 별 발생확률, 예측 피해 규모, 피해 현상 등을 활용한 영향예보 방안을 수립하기 위한 다수의 연구가 진행되고 있으며 영국의 경우 영향예보를 활용하여 홍수예보를 시행 중에 있다. 본 연구에서는 호우에 의한 도시지역의 피해를 저감시키기 위하여 과거의 홍수 피해사례를 기반으로 피해 당시의 강우량, 피해액의 상관성을 바탕으로 강우량에 따른 피해 규모의 예보방안을 모색하고자하였다. 이를 위해 재해연보를 기준으로 피해 발생일자, 피해액 등 피해 관련 자료와 피해 발생 당시의 강우자료를 수집하였으며 수집한 자료를 바탕으로 강우량에 따른 피해규모를 선정하여 홍수예보 단계를 4단계로 구분한 홍수위험 판단기준을 작성하였다. 향후 본 연구의 홍수위험 판단기준 수립 방안에 피해 발생 당시의 현상자료 및 정확도 높은 강우 예측 자료를 결합한다면 효율적인 호우피해 저감을 위한 홍수예보 방안을 마련할 수 있을 것이라 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.225-225
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• 2017

농촌지역 관수공급의 대부분은 지하수, 하천, 저수지 등 주변의 다중수원을 활용하고 있지만, 지속적인 가뭄 발생시 농업용수의 부족현상을 일으키며, 농작물의 생산량과 품질에 많은 영향을 주는 원인이 된다. 밭작물의 경우, 재배작물별로 적절한 재배환경조성은 작물의 생산성에 매우 큰 영향을 주므로 생육에 필요한 알맞은 토양수분을 유지를 위해 적절한 관수공급이 중요하다. 이러한 농촌지역의 물부족 현상을 대비하여 효율적인 관수공급으로 인한 물관리와 대체 수자원의 확보 및 활용방안이 요구되며, 대체 수자원을 저류하여 관수공급을 효과적으로 사용하는 방법들이 다각적으로 검토되고 있다. 특히, 빗물을 집수하여 재사용 하여 작물을 재배하는 방법이 친환경적일 뿐만 아니라, 수자원을 재활용하기 때문에 비용적인 측면에서 가장 효율적이므로 이러한 빗물을 저류조에 집수하여 효과적으로 재사용 하여 관수공급하는 방법에 대한 필요성이 대두되고 있는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 농촌지역에서 작물재배를 하기 위해 관수공급시 관정의 수량이 충분한 평상시는 관정펌프로부터 물을 길러 관수를 하도록 하였고, 관정의 수량이 부족한 비상시(가뭄)와 강우 예측시에는 저류조로부터 관수를 하도록 가뭄시나리오와 강우시나리오를 구축하였다. 효율적인 관수공급 운영을 위해 기상청의 7일 기상예보 자료를 획득하고 강우분석을 통해 저류량 예측을 하고 작물별 일관수공급량을 계산하여 물부족이 일어나지 않도록 최적의 운영방법론을 구축하였다. 이를 통해, 다중수원으로부터 확보된 수원을 저류조에 저장하여 가뭄과 같은 비상 상황에서 농업용수로 사용이 가능하도록 함으로써 비상 상황에서 농작물의 피해를 최소화할 수 있을 것으로 판단된다.