• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.353-356
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• 2011

본 연구에서는 G/R 비의 실시간 결정을 목적으로 Dual Kalman Filter를 이용하였다. Dual Kalman Filter 는 이중추정(dual estimation)을 기반으로 하는 자료동화기법으로 기존 Kalman Filter와 상이한 상태-공간 모형으로 구성된다. 이에 Dual Kalman Filter와 기존 Kalman Filter의 적용성능을 비교 검토하였으며, 다양한 비교를 위하여 강우의 임계치와 누적시간의 고려여부에 따른 결과를 추가적으로 검토하였다. 두 기법의 적용성능 비교결과 Dual Kalman Filter가 우수한 것으로 나타났다. 이는 Dual Kalman Filter 기법이 G/R 비의 큰 변동성과 이상치를 효과적으로 필터링하고, 시계열 모형의 매개변수를 실시간으로 갱신하여 정확한 예측치를 추정하였기 때문인 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.404-404
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• 2011

최근 기상변동성 증가와 극치수문사상의 발생빈도 증가로 인한 기상재해가 빈번하게 일어나고 있다. 이러한 기상현상으로 인한 재해의 예방을 위해서 사전에 위험을 인지하고 그 규모를 예측할 수 있는 여러 기법들이 기상레이더 또는 수치예보자료 등을 이용하여 개발 및 적용되고 있다. 이 과정에서 해결해야 할 여러 문제점들이 있는데, 우선 수치예보자료 또는 기상레이더자료를 종관기상관측소 및 자동기상관측지점의 지상관측 강수량과 연계하여 평가하는 과정이 필요하고, 현재시점에 형성되어 있는 강우장의 공간 이동 예측 기법이 확보되어야 할 것이다. 전북지역은 게릴라성 집중호우가 빈번한 산악형 강수와 산지유역의 급한 하천경사가 맞물려 인명 및 재산피해가 매년 발생하고 있으며, 과거 돌발홍수가 발생한 사례가 있어 이상기후 및 기후변화로 인한 홍수 위험도가 커질 것으로 전망되고 있다. 본 연구는 전라북도의 기상재해 예측모형 개발을 위한 사전 분석과정으로 전라북도지역에서 관측된 기존의 대규모 강수사상을 이용한 강수사상의 특성 분류 및 관측소간 공간상관성을 분석하는데 목적을 두고 있다. 강수사상의 특성분류를 통해 강수 발생형태에 따른 기상학적 영향인자, 강수의 발생량 및 이동특성 예측의 정도를 향상시킬 수 있으며, 분류 기법으로 SVM(support vector machine)을 이용한 자동분류를 적용한다. 또한 관측소간 공간상관성 분석을 위하여 각 관측소 강수량간의 조건부 확률을 이용한다. 예로써 부안관측소에 강수가 발 생했을 때, 부안관측소의 강수량 조건에 의한 전주관측소 강수량 확률을 다음과 같이 구성할 수 있다. �揚滑斂�수량�咀刮활�수량��. 공간상관성 분석과정에서 관측소간 강수 이동시간에 따른 강수 발생 시간의 차이 또한 고려하며, 과거 기상관측 자료의 분석을 통해 전라북도지역의 관측소간 강수발생의 공간적 상관성을 규명하고, 단기예측 모델 개발을 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것이다. 또한, 기후변화시나리오에 의한 미래 강수량의 지역적 상세화 과정에도 본 연구를 통한 결과를 이용할 수 있을 것이라 판단된다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.6
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• pp.417-425
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• 2020

In order to predict and prevent hydrological disasters such as flood, it is necessary to accurately estimate rainfall. In this paper, an areal average rainfall estimation method using multiple elevation observation data of an electromagnetic wave rain gauge is presented. The small electromagnetic rain gauge system is a very small precipitation radar that operates at K-band with dual-polarization technology for very short distance observation. The areal average rainfall estimation method is based on the assumption that the variation in rainfall over the observation range is small because the observation distance and time are very short. The proposed method has been evaluated by comparing with ground instruments such as tipping-bucket rain gauges and a Parsivel. The evaluation results show that the methodology works fairly well for the rainfall events which are shown here.

• Journal of Wetlands Research
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• v.16 no.1
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• pp.113-124
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• 2014

The observed rainfall may be different along with the altitude of rain gauge, resulting in the fact that the characteristics of rainfall events occurred in urban or mountainous areas are different. Due to the mountainous effects, in higher altitude, the uncertainty involved in the rainfall observation gets higher so that the density of rain gauges should be more dense. Basically, a methodology for the rain gauge network evaluation, considering this altitude effect of rain gauges can account for the mountainous effects and becomes an important step for forecasting flash flood and calibrating of the radar rainfall. For this reason, in this study, we suggest a methodology for rain gauge network evaluation with consideration of the rain gauge's altitude. To explore the density of rain gauges at each level of altitude, the Equal-Altitude-Ratio of the density of rain gauges, which is based on the fixed amount of elevation and the Equal-Area-Ratio of the density of rain gauges, which is based on the fixed amount of basin area are designed. After these two methods are applied to a real watershed, it is found that the Equal-Area-Ratio generates better results for evaluation of a rain gauge network with consideration of rain gauge's altitude than the Equal-Altitude-Ratio does. In addition, for comparison between the soundness of rain gauge networks in other watersheds, the Coefficient of Variation (CV) of the rain gauge density by the Equal-Area-Ratio is served as the index for the evenness of the distribution of the rain gauge's altitude. The suggested method is applied to the five large watersheds in Korea and it is found that rain gauges installed in a watershed having less value of the CV shows more evenly distributed than the ones in a watershed having higher value of the CV.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.3
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• pp.225-236
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• 2020

It is not easy to provide sufficient lead time for flood forecast in urban and small mountain basins using on-ground rain gauges, because the time concentration in those basins is too short. In urban and small mountain basins with a short lag-time between precipitation and following flood events, it is more important to secure forecast lead times by predicting rainfall amounts. The Han River Flood Control Office (HRFCO) in South Korea produces short-term rainfall forecasts using the Mcgill Algorithm for Precipitation-nowcast by Lagrangian Extrapolation (MAPLE) algorithm that converts radar reflectance of rainfall events. The Flash Flood Research Center (FFRC) in the Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) installed a flash flood forecasting system using the short-term rainfall forecast data produced by the HRFCO and has provided flash flood information in a local lvel with 1-hour lead time since 2019. In this study, we addressed the flash flood forecasting system based on the radar rainfall and the assessed the accuracy of the forecasting system for the recorded flood events occurred in 2019. A total of 31 flood disaster cases were used to evaluate the accuracy and the forecast accuracy was 90.3% based on the probability of detection.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.9
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• pp.721-730
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• 2011

The objective of this study is to assess the availability of streamflow simulation using Radar-AWS Rain rate (RAR) data which is produced by KMA on real-time. Chuncheon dam upstream basin is selected as study area and total area is 4859.73 $km^2$. Mean Areal Precipitation (MAP) using AWS and RAR are calculated on 5 subbasin. The correlationship of hourly MAPs between AWS and RAR is weak on ungauged subbasins but that is relatively high on gauged ones. We evaluated the simulated discharge using the MAPs derived from two data types during flood season from 2006 to 2009. The simulated discharges using AWS on Chuncheon dam (gauged basin) are well fitted with measured ones. In some cases, however, discharges using AWS on Hwacheon dam and Pyeonghwa dam with some ungauged subbasins are overestimated on the other hand, ones using RAR in the same case are well fitted with measured ones. The hourly RAR data is useful for the real-time river forecast on the ungauged basin in view of the results.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.37 no.7
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• pp.420-433
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• 2016

The purpose of this study is to improve the calibration matrixes of 2-D and 3-D convective rainfall rates (CRR) using the brightness temperature of the infrared $10.8{\mu}m$ channel (IR), the difference of brightness temperatures between infrared $10.8{\mu}m$ and vapor $6.7{\mu}m$ channels (IR-WV), and the normalized reflectance of the visible channel (VIS) from the COMS satellite and rainfall rate from the weather radar for the period of 75 rainy days from April 22, 2011 to October 22, 2011 in Korea. Especially, the rainfall rate data of the weather radar are used to validate the new 2-D and 3-DCRR calibration matrixes suitable for the Korean peninsula for the period of 24 rainy days in 2011. The 2D and 3D calibration matrixes provide the basic and maximum CRR values ($mm\;h^{-1}$) by multiplying the rain probability matrix, which is calculated by using the number of rainy and no-rainy pixels with associated 2-D (IR, IR-WV) and 3-D (IR, IR-WV, VIS) matrixes, by the mean and maximum rainfall rate matrixes, respectively, which is calculated by dividing the accumulated rainfall rate by the number of rainy pixels and by the product of the maximum rain rate for the calibration period by the number of rain occurrences. Finally, new 2-D and 3-D CRR calibration matrixes are obtained experimentally from the regression analysis of both basic and maximum rainfall rate matrixes. As a result, an area of rainfall rate more than 10 mm/h is magnified in the new ones as well as CRR is shown in lower class ranges in matrixes between IR brightness temperature and IR-WV brightness temperature difference than the existing ones. Accuracy and categorical statistics are computed for the data of CRR events occurred during the given period. The mean error (ME), mean absolute error (MAE), and root mean squire error (RMSE) in new 2-D and 3-D CRR calibrations led to smaller than in the existing ones, where false alarm ratio had decreased, probability of detection had increased a bit, and critical success index scores had improved. To take into account the strong rainfall rate in the weather events such as thunderstorms and typhoon, a moisture correction factor is corrected. This factor is defined as the product of the total precipitable waterby the relative humidity (PW RH), a mean value between surface and 500 hPa level, obtained from a numerical model or the COMS retrieval data. In this study, when the IR cloud top brightness temperature is lower than 210 K and the relative humidity is greater than 40%, the moisture correction factor is empirically scaled from 1.0 to 2.0 basing on PW RH values. Consequently, in applying to this factor in new 2D and 2D CRR calibrations, the ME, MAE, and RMSE are smaller than the new ones.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.3
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• pp.263-273
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• 2016

This study applied conditional merging (CM) spatial interpolation technique to obtain the satellite and in-situ composite soil moisture data. For the analysis, 24 gages of hourly in-situ data sets from the Rural Development Administration (RDA) of Korea and the satellite soil moisture data retrieved from Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth observing system (AMSR-E) were used. In order to verify the performance of the CM method, leave-one-out cross validation was used. The cross validation result was spatially interpolated to figure out spatial correlation of the CM method. The results derived from this study are as follow: (1) The CM method produced better soil moisture map over Korean Peninsula than AMSR-E did for the over 100 days out of total 113 days considered for the analysis. (2) The method of CM showed high correlation with gage density and better performance on the western side of Korean peninsula due to high spatial gauge density. (3) The performance of CM is not affected by the non-rainy season unlike to AMSR-E data is. Overall, the result of this study indicates that the CM method can be applied for predicting soil moisture at ungaged locations.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.383-383
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• 2019

우리나라는 전국에 약 17,500여개의 크고 작은 농업용저수지가 있으며, 이 중 약 89%는 설치된 지 40년이 지나 노후화가 이뤄지고 있다. 최근에는 기후변화 영향으로 홍수피해가 대형화되고 있어 농촌지역의 홍수재해 발생시 저수지 하류부의 인명피해 및 농경지 침수피해는 증가될 것으로 예상된다. 한국농어촌공사는 농업용저수지의 효율적인 물관리 및 재해방지를 위해 자동수위계측기를 활용한 실시간 저수위 자료를 구축하고 있다. 기후변화에 따른 홍수피해를 신속하게 대응하기 위해서는 과거 홍수사상에 대한 저수지 모델링을 수행하고 그 결과를 농촌지역 풍수해 방지를 위한 의사결정 자료로 활용하게 된다. 기상예측정보의 활용에 앞서 농업용저수지의 홍수모의가 과거 수문사상을 현실적으로 재현하는지를 검토할 필요가 있어 본 연구에서는 저수지 홍수분석의 검정자료인 저수위 자료에 대한 활용성 평가를 수행하였다. 대상저수지는 ${{\circ}{\circ}}$농촌용수구역 내 위치한 ${{\circ}{\circ}}$저수지로 하고, 10분 단위의 저수위 자료를 활용하였다. 연도별 원시자료에 대한 결측, 불량자료, 이상치 등을 검토하고, 그 결과에 대한 유형분석을 수행하였다. 본 연구결과는 과거 홍수사상에 대한 농업용저수지 홍수모의 분석 및 검정을 통해 강우레이더 등 기상예측정보 기반의 농촌지역 홍수피해 산정결과의 신뢰도를 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2179-2183
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• 2008

지금까지 분포형 모형 개발에 대한 많은 노력이 있음에도 불구하고 여러 제약사항들에 의해 잠재력을 보여주는 정도로 활용되어 왔으나, 최근 급속도로 발전하는 컴퓨터의 계산능력, DEM 등 디지털정보의 구축이 진행되어 오고 있고, GIS 및 인공위성 영상기법의 발달로 공간적인 비균질성을 고려하여 유출과정에서 운동역학적인 이론을 기반으로 물의 흐름을 수리학적으로 추적해 나가는 물리적기반의 분포형 유출모형의 활용도가 높아지고 있다. 본 모형개발에 있어 이론적 배경이 된 모형은 1998년부터 일본 교토대학 방재연구소 코지리 연구실에서 개발 중인 Hydro-BEAM으로 유역 물순환의 건전성을 평가하기 위하여 장기간의 유역 내 유량, 수질을 시계열 및 공간적으로 파악하여 유역의 영향평가를 위해 개발된 물리적 기반의 격자구조를 가진 분포형 장기유출 모형이다. 유출량 계산은 유역내 수평 유출량산정 모듈로서 평면 분포형의 격자형을, 연직 분포형으로는 $A{\sim}B$층의 수평유출량은 하천으로 유입하고, C층은 하천유량에 영향을 미치지 않는 지하수층으로 가정하는 다층모형을 이용해서 A층, 지표 및 하도흐름은 운동파 법(kinematic wave)으로, $B{\sim}C$층의 유출량은 선형저류법으로 계산하는 모형이다. 본 연구에서는 격자흐름방향을 4방향에서 8방향으로 개선하였고, 모형의 각종 수문매개변수들을 GIS와 연계하여 직접 입력할 수 있도록 하였으며, 물리적기반의 침투과정을 모의할 수 있도록 Green & Ampt모듈을 추가하고, 향후 레이더 강우 및 수치예보강우의 홍수유출예측을 염두에 두고 격자강우량을 활용할 수 있도록 하는 등 홍수유출해석을 위한 분포형 강우-유출모형으로 개선 하였고, 이를 남강댐유역에 적용해 봄으로써 모형의 적용성을 검토해 보고자 하였다. 홍수기동안의 지표흐름과 지표하 흐름의 시간적 변화와 공간적 분포를 모의할 수 있었으며, 전처리과정으로서 ArcGIS 혹은 ArcView등의 GIS 프로그램을 이용하여 모형에 필요한 ASCII형태의 입력 매개 변수 자료들을 가공하였다. 또한 후처리과정으로서 모형의 수행결과인 유역내의 유출량 분포 등을 GIS상에서 나타낼 수 있도록 ASCII형태로 출력하도록 구성하였다. 남강댐유역을 대상으로 유역을 500m의 정방형 격자로 분할하고 수계망을 통하여 유역 출구까지 운동파이론에 의해 추적 계산하였으며, 수문곡선 비교결과 재현성 높은 결과를 보여주었다. 모형의 정확성 및 실용성에 대한 보다 정확한 평가를 위해서는 향후 다양한 강우 사상 혹은 다양한 크기의 유역에 대한 유출량의 재현성 및 매개변수 등에 검증이 이루어져야 할 것이다.