• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.3
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• pp.195-205
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• 2018

Drought is a complex phenomenon caused by various factors which can be classified into natural and anthropogenic causes. In Korea, the natural drought typically occurs when the high pressure of the Pacific Ocean develops rapidly or becomes stronger than usual in summer, resulting in a short-lived monsoon season. Drought also can be classified into meteorological, agricultural, hydrological, and socioeconomic drought depending on the development process and consequences. Each type of droughts can influence the other drought types directly or indirectly. Drought propagation refers a phenomenon that changes from meteorological drought to agricultural or hydrological drought. In this study, the occurrence and patterns of drought propagation are evaluated. The relationship between meteorological and agricultural droughts was assessed using hydrometeorological data. We classified the types of drought into five categories to evaluate the occurrence and characteristics of drought propagation. As results, we found drought propagation did not occur or delayed until three months, depending on the type of drought. The further generalized relationship of drought propagation is expected to be used for predicting agricultural drought from the preceding meteorological drought.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.602-602
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• 2015

가뭄에 대한 정의와 구분이 다양하게 존재하나 일반적으로 기상학적 가뭄으로부터 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄으로 전이되므로 강수량의 부족이 가뭄의 첫 번째 원인인 것은 자명하다. 최근까지 여러 가지 기상학적 가뭄지수가 개발되어 다양한 목적으로 세계 곳곳에서 활용되고 있으나, 그 중 적용사례가 가장 많은 것은 표준강수지수 (SPI; Standardized Precipitation Index)이다. 월단위로 계산되어지는 SPI는 우리나라와 같이 강수의 변동성이 큰 지역에서는 그 활용성이 떨어지는 경우가 있어 최근에는 일 단위 SPI를 산정하여 활용하는 경우도 있다. 그러나, 일단위 SPI는 가뭄기간 동안 가뭄단계가 'Extreme drought'에서 'Moderate drought'로 약해질 경우 가뭄 지속기간이 가장 긴 'Moderate drought' 단계에서 가뭄피해 및 체감하는 고통이 가장 클수 있어, 가뭄에 대응하거나 대국민 가뭄정보 전달에 한계가 있다. 가뭄에 대응하거나 가뭄정보 전달을 위해서는 가뭄이 지속되는 동안 가뭄단계가 높아질 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 가뭄사상의 특성 중 가뭄의 강도(Intensity)와 지속기간(Duration)의 특성을 모두 포함하는 가뭄의 심도(Severity)를 활용하여 기상학적 가뭄을 평가하였다. 일단위 SPI 값(강도)을 가뭄기간동안 누적하여 일단위 가뭄심도(SPI-S)를 산정하고 이를 통해 가뭄단계를 제안하였다. 또한 다양한 SPI 대상기간에 대해 최솟값을 취하는 Blended SPI에 대해서도 같은 방법으로 가뭄심도(SPIB-S)를 산정하고 가뭄단계를 적용하였다. 2001년, 2008-2009년, 2012년 가뭄사례에 적용한 결과 SPI-S(or SPIB-S)는 가뭄기간동안 단계적인 가뭄단계의 상승으로 당시의 가뭄상황을 잘 나타내었다. 이는 SPI-S(or SPIB-S)가 단계적인 가뭄대비와 대응 지수로 가뭄피해 경감에 활용도가 높을 것으로 판단되며, 가뭄상황을 지역민들에게 단계적, 일관적으로 전달할 수 있어 가뭄극복을 위한 시민참여를 유도하기에 유리할 것이다.

• 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.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.39 no.6
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• pp.735-742
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• 2019

Drought is a social phenomenon in which the degree of perception varies depending on the affected factors, and is defined as various relative concepts such as meteorological drought, hydrological drought, agricultural drought, and climatological drought. In this study, a comparative analysis of meteorological drought among variously defined droughts was conducted and the applicability of the drought index was examined by comparing the actual drought cases and the results of meteorological drought index analysis. In order to compare the drought index, we used standardized Precipitation Index (SPI), China-Z Index (CZI), Modified CZI (MCZI) and Z-Score Index Respectively. Four drought indices were used for the Taebaek and Sokcho areas. The drought index was analyzed using the meteorological data from 1986 to 2015 for a duration of 3 months. As a result of the analysis, the SPI drought index was analyzed to be highly reproducible for the case of drought with past limited water series. In the case of CZI and MCZI drought indices, the number of extreme dry occurrences is similar to that of the past cases, but the reproducibility is low for the actual drought years. In the case of ZSI drought index, it is analyzed that the number of occurrences and the comparison with the past cases are inferior in reproducibility. For the meteorological drought index using precipitation, it would be effective to use the SPI drought index with the highest reproducibility and the past drought case.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.7
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• pp.523-534
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• 2021

Meteorological drought originates from a precipitation deficiency and propagates to agricultural and hydrological droughts through the hydrological cycle. Comparing with the meteorological drought, agricultural and hydrological droughts have more direct impacts on human society. Thus, understanding how meteorological drought evolves to agricultural and hydrological droughts is necessary for efficient drought preparedness and response. In this study, meteorological and hydrological droughts were defined based on the observed precipitation and the synthesized streamflow by the land surface model. The Bayesian network model was applied for probabilistic analysis of the propagation relationship between meteorological and hydrological droughts. The copula function was used to estimate the joint probability in the Bayesian network. The results indicated that the propagation probabilities from the moderate and extreme meteorological droughts were ranged from 0.41 to 0.63 and from 0.83 to 0.98, respectively. In addition, the propagation probabilities were highest in autumn (0.71 ~ 0.89) and lowest in winter (0.41 ~ 0.62). The propagation probability increases as the meteorological drought evolved from summer to autumn, and the severe hydrological drought could be prevented by appropriate mitigation during that time.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.295-295
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• 2022

강우 변동성과 기온의 증가 추세로 전 세계 여러 지역에서 가뭄의 빈도, 지속기간, 심각도, 영향면적이 증가하고 있다. 기후변화로 인한 극심한 가뭄은 담수 생태계에 심각한 결과를 가져올 수 있으며, 이는 중대한 사회적 경제적 영향을 미칠 수 있다. 본 연구에서는 낙동강 수질오염총량관리 단위유역에서 기상학적 가뭄 발생 시 하천 수생태계가 받는 수질 스트레스 위험도가 식별된다. 기상학적 가뭄은 표준강수지수(SPI)로 한정되며 하천 수질은 BOD로 한정되어 분석이 수행된다. 또한, 본 연구에서는 하천의 수질 스트레스를 식별하기 위하여 가뭄 시 환경영향 지수인 Environmental Drought Condition Index-water quality(EDCI-wq)를 제안한다. EDCI-wq는 기상학적 가뭄이 발생하였을 때 수생태계가 평상시 대비 스트레스를 받을 가능성을 표현한 지수이다. 최종적으로 산정된 EDCI-wq를 기반으로 하천 구간별로 관심, 주의, 경계, 심각 단계 구분 기준을 마련하여 기상학적 가뭄 발생 시 하천 수생태계가 받는 수질 스트레스를 단계적으로 식별할 수 있는 수질 스트레스 위험도 지도가 작성된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.44 no.3
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• pp.291-302
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• 2024

Sustained meteorological drought can lead to hydrological drought, known as drought propagation. The propagated droughts cause more damage to the region than the non-propagated droughts. Recent studies on drought propagation have focused on identifying the lag time using correlation analysis. There is a lack of studies comparing damage patterns between propagated and non-propagated droughts. In this study, the overlap and pooling propagation between meteorological and hydrological droughts were analyzed using drought indices in Chungcheong Province to identify drought propagation, and the propagation characteristics such as pooling, attenuation, lag and extension were analyzed. The results showed that although Chungju-si experienced a meteorological drought in 2010, no damage was caused by the drought. However, a meteorological drought in 2017 and 2018 propagated into a hydrological drought of longer duration but less severity, resulting in drought-affected damage. Similarly, Cheongyang-gun experienced a meteorological drought in 2017, but no damage was reported from the drought. However, in the neighboring county of Buyeo-gun, a meteorological drought with a similar magnitude propagated to a hydrological drought during the same period, resulting in drought-affected damage. The overall results indicated that the damage from propagated drought events was more severe than the non-propagated drought events, and these results can be used as basic data for establishing drought response policies suitable for the region.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.418-418
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• 2012

현재 전 세계적으로 온실가스 농도 증가로 호우나 가뭄, 대설 등 지역에 따라 서로 상반되는 변화를 가져올 수 있다고 경고되고 있으며, 우리나라에서도 남해안지역과 경기북부지역에서 호우빈도가 증가하는 반면, 충정도 내륙지역과 경상북도에서는 호우빈도가 감소하고 5일 누적 강수량 또한 감소하여, 해당지역에서 가뭄이 발생할 경우 심화될 가능성이 높아진다고 보고된 바 있다. 기후변화 시나리오에 분석결과에서도 우리나라의 경우 평균적으로 강우일수는 작아지며, 강우강도는 커지는 결과들이 도출되었다. 이러한 결과들은 가뭄의 발생가능성이 높아지고 있음을 보여주고 있다. 본 연구에서는 우리나라에서 발생된 가뭄의 특성을 분석하고 가뭄의 특성과 기상인자간의 관계를 Quantile regression 분석을 통해 살펴보고자 한다. 가뭄의 특성과 기상인자(엘니뇨, 강수량 등)의 관계에 있어서 기상인자들의 평균을 이용하는 일반적인 회귀분석은 전체 데이터의 영향에 따른 가뭄특성인자와의 관계를 보여준다. 하지만 강수량과 가뭄과의 관계에서와 같이 강수량의 극값보다는 적은 강수량 혹은 무강우일수가 가뭄과 밀접한 관련을 보여준다. 이러한 점에서 이상치들에 영향을 배재할 수 있는 Quantile regression을 사용하여 Quantile에 따른 기상인자와 가뭄특성과의 관계를 규명하고 평가해 보고자 한다. 본 연구에서 적용한 Quantile Regression 기법은 회귀계수의 추정에 있어서 회귀인자의 신뢰성을 아래와 같은 Quantile-회귀계수 그래프를 통해 분석할 수 있으며, 로버스트 통계량의 특징인 분산이 적은 안정적인 추정량을 확보할 수 있는 장점을 갖는다. 아래식은 Quantile regression의 회귀계수 추정식을 나타낸다. $$arg\;in\;{n\\\;p(y_i-f(x_i,\;z_i,\;{\cdots}))\\ =1}$$ 여기서, $y_i$는 가뭄특성값을 $x_i$, $z_i$, $\cdots$는 기상인자를 나타낸다. $$p(y-q)={{\beta}(y-q)\;y{\geq_-}q \\ (1-{\beta})(q-y)\;y<q}$$ ${\beta}$는 quantile을 나타내며 0< ${\beta}$ <1범위를 갖는다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1551-1554
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• 2009

가뭄은 여러 수문학적 재해유발 요인 중에서 극심한 피해를 유발시키는 자연재해 중의 하나이다. 가뭄은 장기간 동안 계속되어 물순환과정에 악영향을 끼치며 이로 인해 물부족을 유발시켜 농업 등의 산업에 재해를 유발시키고 있는 실정이다. 가뭄은 학문적으로 기상학적, 농업적, 수문학적, 사회 경제적 가뭄으로 구분할 수 있으며 학문적으로 분류된 가뭄은 조건에 따라 가뭄현상의 정의가 약간씩 달라지게 된다. 따라서 본 연구에서는 여러 가뭄지수 중에서 비교적 산정과정이 간단하고 기상학적인 가뭄과 농업적 가뭄을 고려할 수 있는 가뭄지수인 과우일수를 산정하였다. 분석대상 지역은 우리나라의 기상청에서 관할하며 30년 이상 관측된 자료를 이용하였다. 산정된 과우일수의 군집분석을 통해 우리나라 가뭄지역 구분을 수행하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.348-348
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• 2021

가뭄 연구의 궁극적 목표는 가뭄 발생의 메커니즘에 대한 이해를 높이고, 예측기술을 향상시켜 선제적 대응이 가능하도록 하는 것이다. 일반적으로 가뭄분석에 활용되는 가뭄지표는 연속형 변수로 간주하여 확률모형을 구축하지만, 가뭄상태와 가뭄피해 자료는 순서형 및 이산형 변수이므로 범주형 자료 분석 기법을 적용하는 것이 더 적절하다. 따라서 본 연구에서는 기상학적 가뭄과 피해발생 사이의 관계를 규명하기 위해 범주형 자료 분석 방법 중 로그선형(log-linear) 모형과 로지스틱(logistic) 회귀모형을 활용하였다. 가뭄피해 예측을 위한 가뭄 피해 정보를 수집하는 것은 매우 어려운 일이다. 가뭄의 영향으로 인해 발생할 수 있는 피해의 종류가 다양하며, 여러 분야의 이해관계자가 받아들이는 가뭄의 피해 양상이 다르기 때문이다. 본 연구에서는 국가가뭄정보포털(drought.go.kr)에서 충청북도의 가뭄피해현황 자료를 수집하였다. 30년(1991~2020년)동안 238개 읍면동 중 34개 행정구역에서 총 272건의 가뭄피해가 발생한 것으로 확인되었다. 표준강수지수(SPI)를 이용하여 분석된 지역별 연평균 가뭄발생횟수는 약 8.44회이며, 가뭄이 가장 많이 발생한 해는 2001년(평균 가뭄발생 18.7회)이었다. 강수의 부족으로 인해 발생하는 기상학적 가뭄이 사회경제적 피해를 야기하는 수문학적 가뭄으로 전이되기까지 몇 주에서 몇 달까지 시간이 소요된다. 이러한 관계를 파악하기 위해 가뭄피해 발생 여부를 예측변수, 가뭄피해 발생 이전의 가뭄상태를 설명변수로 설정하여 기상학적 가뭄 발생에 따른 가뭄피해 발생 확률을 산정하였다. 그 결과 가뭄피해 발생 당시의 가뭄상태보다 그 이전에 연속된 가뭄상태가 있을 경우 가뭄피해 발생 확률이 약 2.5배 상승하는 것으로 나타났다.