• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.16-16
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• 2019

기후변화 시나리오 및 계절예측 자료를 포함한 기후정보를 수자원 분야에 활용하기 위해서는 기후정보의 시 공간적인 상세화(donwscaling)을 필요로 한다. 상세화의 경우 역학적 상세화와 통계학적 상세화로 구분될 수 있으며, 통계학적 상세화를 위해서는 대상 지역의 기후특성을 대표할 수 있는 장기 관측 자료의 확보가 중요하다. 국내의 경우에는 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS)와 종관기상관측장비(Automatic Synoptic Observation System, ASOS)로 부터 수집된 기상관측자료를 사용할 수 있으나 기후변화 시나리오의 통계적 상세화를 위해서는 30년 이상의 자료 기간을 포함하는 ASOS 자료가 적합하다. 하지만 개발도상국과 같이 기상관측기반이 열악한 지역에서는 잦은 결측 등으로 인하여 품질이 좋은 관측자료의 획득이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 측이 포함된 장기 기상관측 자료로부터 대상 지역의 기후특성을 재현할 수 있도록 기본적인 QC(Quality Control)을 거쳐 결측 자료를 보완할 수 있는 기법 및 R 기반패키지를 개발하여 적용성을 평가하였다. 개발된 기법의 적용성 평가를 위해서 기상청에서 QC를 통해 제공하고 있는 60개 ASOS 지점의 관측자료 중 강수량과 기온 변수를 사용하였다. 최대 50%까지의 현실적인 결측 패턴을 임의로 생성하기 위해 실제 개발도상국 관측자료의 일단위 결측 패턴을 이용하였다. 자료의 QC는 관측일 누락/중복 및 문자형 관측값 등 기본적인 오류 검사, 기온의 경우 물리적 허용 범위에 대한 검사, 최고기온과 최저기온의 비교 및 계측기 오작동에 의한 동일한 값의 반복 등을 포함한 내적 일치성 검사를 우선적으로 수행한다. 이후 결측값에 대해서 인근 기상관측소와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 채우고, 최종적으로는 다양한 위성자료 및 재분석 자료 중에서 일단위 기후특성의 재현성 평가를 통해 선정된 격자형 자료와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 보정하였다. 기온의 경우는 결측률이 높더라도 월평균 기후특성에 큰 영향을 미치지 않았지만 강수의 경우에는 5% 이상의 결측이 발생하는 경우 월평균 강수량에 영향을 미쳐 지역의 강수량을 과소 추정하는 결과를 보였다. 개발된 QC 기법을 강수 자료에 적용한 결과 월평균 기후특성을 잘 복원하는 결과를 보였지만, 일단위 강우 사상의 재현에 있어서는 미흡한 결과를 보였다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.15 no.1
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• pp.9-20
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• 1999

The use of climatic information is essential in the industial society. More specialized weather servies are required to perform better industrial acivities including agriculture. Especially, crop models require daily weather data of crop growing area or cropping zones, where routine weather observations are rare. Estimates of the spatial distribution of daily climates might complement the low density of standard weather observation stations. This study was conducted to estimate the spatial distribution of daily minimum and maximum temperatures in Korean Peninsula. A topoclimatological technique was first applied to produce reasonable estimates of monthly climatic normals based on 1km $\times$ 1km grid cell over study area. Harmonic analysis method was then adopted to convert the monthly climatic normals into daily climatic normals. The daily temperatures for each grid cell were derived from a spatial interpolation procedure based on inverse-distance weighting of the observed deviation from the climatic normals at the nearest 4 standard weather stations. Data collected from more than 300 automatic weather systems were then used to validate the final estimates on several dates in 1997. Final step to confirm accuracy of the estimated temperature fields was comparing the distribution pattern with the brightness temperature fields derived from NOAA/AVHRR. Results show that differences between the estimated and the observed temperatures at 20 randomly selected automatic weather systems(AWS) range from -3.$0^{\circ}C$ to + 2.5$^{\circ}C$ in daily maximum, and from -1.8$^{\circ}C$ to + 2.2$^{\circ}C$ in daily minimum temperature. The estimation errors, RMSE, calculated from the data collected at about 300 AWS range from $1.5^{\circ}C$ to 2.5$^{\circ}C$ for daily maximum/minimum temperatures.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.140-140
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• 2016

수분 이용효율(Water Use Efficiency, WUE)은 식생이 흡수한 수분 중 증발산에 이용한 비율로, 육상생태계의 수문학적 순환 및 탄소 순환의 기능을 측정할 수 있는 중요한 지표이다. 또한 이는 특정 지역의 기후 조건이나 토지 피복과 같은 다양한 요인에 따라 변할 수 있다. 본 연구에서는 한반도에서 2010년부터 2014년까지의 기후 요인(강수, 기온)과 토지 피복에 따른 WUE의 변화를 살펴본다. MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 기반 총일차생산성(Gross Primary Productivity, GPP), 증발산량(Evapotranspiration, ET), 잎면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 Willmot의 기상자료 등 대상지역에 대한 격자 자료를 사용한다. 구체적으로 숲, 초원, 농지와 같이 다양한 토지 피복 조건에 대한 월간 및 연간 WUE(=GPP/ET)를 산정하고, 이의 LAI나 기후 조건(강수, 기온)과의 관계를 분석하고자 상관성 및 요인 분석을 진행한다. 기후 조건 및 토지 피복 조건을 고려한 15년간 한반도에서의 WUE의 변화에 대한 분석은 앞으로의 수자원 관리 및 산림 정책에 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.33 no.5_2
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• pp.661-676
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• 2017

This study suggests a new method not only to produce the 1 km-resolution seasonal prediction but also to improve the seasonal prediction skill of temperature over South Korea. This method consists of four stages of experiments. The first stage, EXP1, is a low-resolution seasonal prediction of temperature obtained from Pusan National University Coupled General Circulation Model, and EXP2 is to produce 1 km-resolution seasonal prediction of temperature over South Korea by applying statistical downscaling to the results of EXP1. EXP3 is a seasonal prediction which considers the effect of temperature changes according to the altitude on the result of EXP2. Here, we use altitude information from ASTER GDEM, satellite observation. EXP4 is a bias corrected seasonal prediction using genetic algorithm in EXP3. EXP1 and EXP2 show poorer prediction skill than other experiments because the topographical characteristic of South Korea is not considered at all. Especially, the prediction skills of two experiments are lower at the high altitude observation site. On the other hand, EXP3 and EXP4 applying the high resolution elevation data based on remote sensing have higher prediction skill than other experiments by effectively reflecting the topographical characteristics such as temperature decrease as altitude increases. In addition, EXP4 reduced the systematic bias of seasonal prediction using genetic algorithm shows the superior performance for temporal variability such as temporal correlation, normalized standard deviation, hit rate and false alarm rate. It means that the method proposed in this study can produces high-resolution and high-quality seasonal prediction effectively.

• KOREAN JOURNAL OF CROP SCIENCE
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• v.34 no.3
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• pp.261-269
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• 1989

Agricultural activities in Chejudo require more specialized weather services in this region. The meteorological information available from the Korea Meteorological Service (KMS) is limited in its areal coverage because the KMS stations are located along the narrow band of coastal area. topoclimatological technique which makes use of empirical relationships between the topography and the weather can be applied to produce reasonable estimates of the climatic variables such as air temperature and precipitation over remote land area where routine observations are rare. Presentation of these estimates in a from of fine-mesh grid map can also be helpful to upgrade the quality of weather services in this region. Altitude values of the 250 m grid points were read from a 1: 25000 topographic map and the mean altitude, the mean slope, and the aspect of the slope were determined for each 1 km$^2$ land area from these altitude data. Daily minimum air temperature data were collected from 18 points in Chejudo during the winter period from November 1987 to February 1988. The data were grouped into 3 sets based on synoptic pressure pattern. Departures from the KMS observations were regressed to the topographical variables to delineate empirical relationships between the local minimum temperature under specific pressure patterns and the site topography. The selected regression equations were used to calculate the daily minimum temperature for each 1 km$^2$ land area under the specific pressure patterns. The outputs were presented in a fine-mesh grid map with a 6-level contour capability.

• Korean Journal of Fisheries and Aquatic Sciences
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• v.18 no.4
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• pp.374-380
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• 1985

The annual variations of sea surface temperature (SST), air temperature (AT), and sea-air temperature separation (SST-AT) in the East Sea (Japan Sea) are studied by harmonic analysis of the monthly data in 2 by 2 degree rectangles. In the Tsushima Current region of the Japan Sea, the annual means of SST and AT are high due to warm water advection by the current, and the annual amplitudes of SST and AT are small because the annual variations of heat advection the the current and of the incoming solar radiation are almost out of phase each other. In summer the SST and the AT in the Japan Sea are almost the same, but in winter the SST is $6{\sim}10^{\circ}C$ higher than the AT. The physical processes responsible for the observed SST-AT in the Japan Sea and their consequences in the sea-air thermal interactions are discussed in this paper.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.179-179
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• 2018

최근 기후변화에 대한 관심이 급증하면서 기후변화로 인한 여러 가지 문제점들이 드러나며 가뭄에 대한 관심도 증가하고 있다. 수자원 관리에 있어 가뭄 예측은 반드시 필요한 항목이다. 우리나라는 기후변화로 인해 강수량과 기온이 변화할 것으로 보이며, 이는 증발산량의 변화를 초래한다. 증발산량은 가뭄에 대한 중요한 인자 중 하나이며, 따라서 효율적인 수자원 관리를 위해 잠재증발산량(Potential Evapotranspiration, PET)의 변화를 예측하는 것은 반드시 필요하다고 할 수 있다. 미래의 잠재증발산량을 분석하고 예측하기 위해서는 주로 기후모델을 이용한 미래예측자료가 사용된다. 이에 본 연구에서는 다중 RCMs를 이용하여 미래 잠재증발산량의 변화를 추정하고자 하였다. 독일의 전지구기후모델(Global Climate Model)인 MPI-ESM-LR를 기반으로 다양한 지역기후모델(Regional Climate Model)로부터 생산된 미래 자료를 사용하였다. 사용된 RCM은 MM5, RSM, WRF이며, RCP 8.5 시나리오에 대하여 부산 지점에 해당하는 격자로부터 잠재증발산량 추정을 위한 기온, 풍속, 일사량, 상대습도를 추출하였다. 추출된 각 기상자료에 대해 Penman 방법을 적용하여 미래 잠재증발산량을 산정한 후 Quantile Mapping 기법을 이용하여 편의보정을 수행하였다. 산정된 미래 잠재증발산량을 분석한 결과, 부산지점의 경우 미래 잠재증발산량이 현재대비 다소 증가 할 것으로 나타났다. 따라서 이에 대한 대비가 필요할 것으로 판단된다.

• Proceedings of The Korean Society of Agricultural and Forest Meteorology Conference
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• 2019.08a
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• pp.206-207
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• 2019

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2010.05a
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• pp.258-262
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• 2010

지역기후모델 RegCM3 이용하여 역학적 상세화 이중둥지격자체계를 구축하고 관측, ECHO-G/S의 20C3M 및 SRES A2 시나리오를 이용하여 동아시아(60km 분해능)와 한반도(20km 분해능)에 대한 현재 및 미래 (1971-2100, 130년)의 기후변화 시나리오 자료를 생산하여 구축하였다. 현재 1971-2000년 기간 동안 상세화된 기온은 관측에 대해 저온 편의와 여름 강수는 건조 편의가 나타나는 계통오차가 있으나, 상세화된 자료는 한반도의 지형적 특성이 잘 반영되었고 관측의 월별, 계절별 변동성을 유사하게 모의하는 등 재분석 자료를 성공적으로 상세화한 것으로 판단된다. 미래 100년(2001-2100년)에 대해 전반기(2021-2050) 및 후반기(2070-2099)의 시나리오기후변동을 분석한 결과, 상세화된 지역별, 계절별, 연도별 기온 상승의 시 공간적 분포를 잘 보여주며, 기온상승(전반기: 동아시아지역~$1.8^{\circ}C$, 남한~$1.6^{\circ}C$, 후반기: 동아시아지역~$4.7^{\circ}C$, 남한~$4.6^{\circ}C$)에 의한 대기 중 수증기 함유량 증가와 여름 몬순의 강화로 전계절에 대해 강수량(전반기: 동아시아~10.5%, 남한~6.7%, 후반기: 동아시아~20.1%, 남한~31.9%)이 증가할 것으로 전망되었다. 수문기상 변화를 살펴보면, 미래 후반기에 남한은 $4.6^{\circ}C$가 상승하여 적설깊이는 5.3mm(-92.3%)가 감소할 것이고, 강수량의 연변동성을 크나 전체적으로 증가할 것이며, 토양수분, 증발산 또한 강수량 증가와 연관되어 증가할 것으로 전망되었다. 이렇게 ECHO-G/S SRES A2 시나리오를 기반으로 하여 역학적으로 상세화된 시나리오는 통계적으로 상세화된 시나리오 결과와 비교 검증함으로써 다중모델기법에 의해 불확실성을 제시함으로써 수문기상변화 예측을 위한 신뢰성 있는 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.142-146
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• 2016

최근 저해상도 기상자료를 바탕으로 한 단기간에 내린 폭우나 극심한 가뭄 등과 같은 국지적인 기상 예보는 한계가 있기 때문에 고해상도 기상자료에 대한 수요가 증대되고 있으며, 특히 지형이 복잡한 한반도의 경우 지형적인 영향을 고려한 고해상도 기상자료가 요구되고 있다. 하지만 현재 기상청에서 제공하는 남한 지역의 지상 관측 자료는 약 10km의 불규칙한 간격으로 분포하고 있으며 이는 복잡한 남한지역의 지형 특성을 고려하기에는 해상도가 낮아 상세한 기상 현상을 예측하기 힘들다. 또한, 북한의 경우 사용가능한 관측 자료가 부족하여 한반도 전체를 대상으로 한 기상 예보 및 기후 특성 분석에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 정량적 강수 예측 모형인 QPM(Quantitative Precipitation Model)을 이용하여 3시간 간격의 현재기후(2000-2014년)에 대한 한반도 지역의 1km 강우 자료를 복원하였다. 관측 자료가 부족한 북한의 경우 재분석 자료를 이용하여 1km 해상도의 강우 자료를 복원하였다. 이를 위해 몇 가지 특정한 강우 Case를 선별하였고, QPM 수행 시 필요한 강수, 상대습도, 지위고도, 연직 기온, 연직 바람장 등의 변수에 대하여 남한 지역에 해당하는 지점의 여러 재분석 자료와 실제 남한 지역의 지상/고층 관측 자료와의 비교 및 Correlation 분석을 통해 가장 적절하다고 판단되는 재분석 자료인 NASA에서 제공하는 MERRA Reanalysis data를 선정하였다. 또한, 소규모 지형효과를 고려하기 위한 상세 지형자료로 고해상도 지형 자료인 DEM(*Digital Elevation Model) 1km 자료를 사용하였다. 한반도의 강우를 복원하기 위하여 Barnes 기법을 이용하여 불규칙적으로 분포해 있는 강수량 데이터를 규칙적인 자료로 격자화 하였고, 격자화 한 10km 해상도의 자료를 QPM을 통해 복잡한 지형 특성을 고려한 1km 해상도의 강우 자료로 복원하였다. 또한, QPM의 모의 성능을 검증하기 위하여, 위에서 선별한 특정 강우 Case에 대하여 복원한 1km 강우자료와 200m 이내의 거리에서 겹치는 지상관측자료와의 비교를 통하여 모의 성능을 검증하였다. 본 연구를 통해 복원된 한반도 상세 강우 자료를 통해 통일을 대비한 기상, 농 수산업, 수자원 등 다양한 분야에서 활용 될 수 있으며, 국지적인 폭우 및 가뭄 등의 이상 기상 현상을 분석하는 데 참고 기초 자료로써 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.