• Magazine of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.9 no.2
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• pp.7-18
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• 2009

가뭄을 물부족과 구분하여 다시 정의하고, 이에 따라 기상적, 수문적, 농업적, 경제 사회적 가뭄으로 통일할 것을 제의햇다. 이 때 가뭄은 자연력, 즉 강수량 부족에 기인하는 재해만을 의미하며, 그 외 인력, 즉 하천유량 감소, 지하수 및 댐 수위 저하에 기인하는 재해는 가뭄으로 다루지 않고 달리 취급했다. 이에 따라 기상적 가뭄지수는, 단 한 개의 지수로 단기가뭄과 장기가뭄을 모두 표현할 수 있어야 하며, intensive measure여야 하고, 가뭄기간을 먼저 결정한 다음 강도를 결정하는 순서를 택해야 하며, 일별지수로 계산과정이 투명하게 제시되어야 하고, 가뭄 지수와는 달리 수자원의 절대량을 표시해주는 보조 자료가 필요함을 설명하며, 해결책으로 EDI의 특성을 설명했다. 아울러 현재 각국의 가뭄상황을 실시간 Monitoring하는 시스템들을 비교하고 이들이 가지는 문제점과 그 문제점들의 해결방향을 제시한다.

• Journal of Soil and Groundwater Environment
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• v.11 no.1
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• pp.65-76
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• 2006

This paper outlines the methodology of grid-based water balance for estimating the spatial distribution of recharge, which is applied to Woedo catchment in the northern area of the Jeju Island. The catchment is divided into grids and a daily water balance in each grid is computed for the period of 5 years. Daily rainfall data in each grid is interpolated from the data of 10 rainfall gauging stations. The spatial distributions of parameters such as SCS curve number, soil water retention capacity and crop coefficients are derived from GIS analyses of soil and land use characteristics. The SCS curve number is obtained by calibrating simulated runoffs with respect to the observed runoffs. The results show that the average annual rainfall increases from 1,665 mm/year to 3,382 mm/year in accordance with the topographic elevation, and the average annual recharge varies from 372 mm/year to 2,576 mm/year according to the average annual rainfall increases. Spatial variability of recharge is the highest among the water balance components such as rainfall, direct runoff, evaprotranspiration and recharge because the rate of runoff and evapotranspiration in the area with relatively low rainfall is higher than the other area.

• The Korean Journal of Quaternary Research
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• v.14 no.2
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• pp.117-123
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• 2000

This study examined the spatial distribution of precipitation in Sokcho area. The hourly, daily and monthly precipitation on the 2 stations, 5 AWS in Sokcho area were analyzed by daily, monthly, altitudinal distribution and synoptic environment. The results of the Study are as follows. The amount of Yearly precipitation, 1970~1999 in Sokcho area is gradually increasing. The amount of monthly precipitation 1970~1999 at Sorak weather observation station (altitude 148m), Compared with that in 7 Stations is greatest in spring, Summer and autumn. Because the valleys near Ssangcheon river are funnels for sea wind into Sorak weather observation station. The amount of Summerly precipitation at Mishiryong(1993~1999), the highest altitude in 7 weather observations stations is more 95.2mm than that of Sokcho airport, the lowest altitude, but the amount of winterly precipitation at Sokcho airport is more 89.6mm than that of Mishiryong. When the heavy rainfall and the heavy Snowfall occured in Sokcho area, wind systems were mainly a sea wind (north-north-eastly wind, north-westly wind) and daily mean wind speed was respectively 4.4㎧, 3.6㎧. The amount of the heavy rainfall and heavy snow fall in Sokcho area is closely associated with the north-eastly stream at the lower and the upper level toward the coast of East sea(Sokcho area).

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.186-186
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• 2015

본 연구에서는 해안도시(부산광역시 수영구) 지역의 토지이용도와 미기상인자를 고려하여 증발산량을 산정하였으며, 증발산량 변동에 대한 미기상인자의 영향성을 구명하였다. 수영구 지역의 토지이용도와 미기상인자는 2001년 12월부터 2011년 11월에 관측된 일별 자료를 사용하였다. 토지이용도는 불투수(건물, 도로 등) 및 산림(임야), 초지(논밭, 공원 등), 수계(하천, 호수 등) 지역으로 분류하였으며, 4개 지역 특성을 고려한 최적의 추정식을 적용하여 증발산량을 산정하였다. 수영구 지역의 전체 증발산량은 4개 지역에서 산정된 증발산량에 토지이용 비율을 곱하여 구하였다. 연간 증발산량 변동은 1월부터 7월까지 증가하다가 8월부터 12월까지 감소하는 형태를 보였다. 수영구 지역에서 증발산량은 강수량의 약 13.3% 정도이었으며, 이는 연구지역의 72%에 해당하는 불투수 지역에서 배수로를 통한 물의 유출이 강우 발생 후 짧은 시간 동안 다량 발생하였기에 지속적인 증발산이 가능한 잠재수량의 저유량이 적었기 때문이다. 증발산량과 미기상인자 간의 상관분석을 수행하였으며, 증발산량과 이슬점 온도의 상관계수가 0.63으로 가장 높았다. 증발산량에 대한 기온 및 강수량, 순복사 인자의 상관계수는 0.5 이상으로 양의 상관성을, 기압 및 일조시간은 0.5 이상의 음의 상관성을 보였다. 증발산량에 대한 상관계수가 0.5 이상인 미기상인자(이슬점온도와 기온, 순복사, 기압, 강수량)에 대한 회귀 분석을 수행하였다. 이슬점온도와 기온, 순복사, 기압에 대한 증발산량 회귀함수 그래프는 강수의 유무에 따라 2가지 경향을 보였다. 이슬점온도에 따른 증발산량 회귀함수는 강수 발생 시에는 $ET=0.004x+0.7$, 무강수 시에는 $ET=0.25{\times}e^{0.04x}$로 추정되었으며, 결정계수는 각각 0.48과 0.96 정도로서 무강수 시에 높게 나타났다. 기온에 따른 증발산량 회귀함수는 강수 발생 시에는 $ET=0.004x+0.53$, 무강수 시에는 $ET=0.13{\times}e^{0.06x}$로 추정되었으며, 결정계수는 각각 0.39와 0.89 정도로서 무강수 시에 높게 나타났다. 순복사에 따른 증발산량 회귀함수는 강수 발생 시에는 $ET=0.79x+0.49$, 무강수 시에는 $ET=0.22x+0.03$로 추정되었으며, 결정계수는 각각 0.34와 0.89 정도로서 무강수 시에 높게 나타났다. 기압에 따른 증발산량 회귀함수는 강수 발생 시에는 $ET=-0.04x+37.91$, 무강수 시에는 $ET=5.18{\times}10^{22}{\times}e^{-0.05x}$로 추정되었으며, 결정계수는 각각 0.25와 0.45 정도로 나타났다. 강수량에 따른 증발산량 회귀함수는 $ET=0.23lnx+0.90$으로 추정되었으며, 결정계수 0.61정도 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.401-401
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• 2018

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 시공간적으로 매우 불규칙한 강우가 발생하고 있으며, 홍수피해 및 극심한 가뭄으로 수자원개발 및 관리 환경이 더욱 어려워지고 있는 실정이다. 특히 우리나라는 하천수사용허가 기준유량의 원천이 되는 강수량의 계절별 편차가 매우 크고 연 강수량의 2/3 이상이 여름철에 집중된다. 하천수사용허가 기준유량은 하천유지유량이 고시되지 않은 지점은 10년 빈도의 갈수량인 기준갈수량과 같고, 하천유지유량이 고시된 지점은 기준갈수량에서 하천유지유량을 감한 양이다. 하지만 하천 유량의 변동성이 계절에 따라 매우 큼에도 불구하고 갈수기의 한정적인 기준갈수량으로 연중 전 기간의 하천수사용허가 기준유량을 설정하면 가용한 하천수량을 과소 산정할 우려가 있다. 따라서 계절성을 고려하여 기간에 맞는 기준갈수량을 산정하는 것이 안정적인 하천수의 사용과 하천관리에 필요한 유량을 효율적으로 관리할 수 있을 것으로 판단된다.본 연구에서는 효율적인 하천수사용허가 기준유량을 검토하기 위해 지역별 계절성을 고려한 갈수량 검토를 실시하였다. 갈수량 산정을 위한 자연유량은 TANK모형을 이용하여 우리나라 112개 중권역에 대해 50년 간 일별 자연유량을 모의하였다. 모의된 자연유량을 바탕으로 112개 중권역에 대해 유황분석을 실시하여 평균갈수량과 기준갈수량을 검토하였으며, 계절별 갈수량을 검토하기 위해 기간을 여름철(5~10월)과 겨울철(11~4월) 두 개의 시기로 구분하여 여름과 겨울 갈수량을 산정하였다. 또한, 계절성 분석을 위해 세 가지 계절성 지표를 검토하였다. 첫째, 여름과 겨울 갈수량의 비율인 SR(Seasonality Ratio), 둘째, 갈수량의 평균시기를 나타내는 주기적 계절성 지수 SI(Seasonality Index), 셋째, 갈수량의 월간 분포를 나타내는 SH(Seasonality Histogram)이다. 이러한 계절성 지표를 바탕으로 공간적 패턴을 분석하고 여름과 겨울 갈수량의 기초가 되는 수문학적 근거를 판단하였다. 따라서 유역의 계절성 지표를 바탕으로 기간을 분리하고 기간별 갈수량 검토를 통해 보다 효율적인 하천수사용허가 기준유량을 검토할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.2276-2280
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• 2008

가뭄은 강우의 시기별 지역별 불균형으로 인해 발생하며 한 계절에서 1년, 길게는 수년 동안 지속되는 시간 특성을 가지면서 그 시작과 끝을 명확하게 정의하기가 힘들고 지속적으로 누적된 효과가 천천히 나타난다. 이러한 가뭄의 관리를 위해서는 시간적인 가뭄의 발생과 공간적인 가뭄의 분포를 파악하는 것이 중요하며, 가뭄의 진행상황이나 심도를 정의할 수 있는 객관적인 기준을 통해 수행할 수 있을 것이다. 토양수분가뭄지수(Soil Moisture Drought Index)는 식생에 영향을 주는 가뭄을 판단하기 위한 지표로서 강수량, 기온, 풍속, 습도, 토양물리 특성자료를 바탕으로 산정된다. 본 연구에서 사용한 토양수분가뭄지수는 가뭄 상태를 유효수분백분율의 50%이하일 때로 정의하고, 지속기간(duration), 크기(magnitude), 강도 (severity)의 세 가지 기준을 이용하여 가뭄을 분석하였다. 이 지수는 일별 모의가 가능하고 자연 상태의 가뭄표시, 선행적인 가뭄제시, 단기적인 가뭄평가 이라는 장점을 가진다. 따라서 본 연구에서는 웹 기반 GIS를 이용하여 실시간으로 표준유역 단위별 토양수분가뭄지수를 산정하고 이를 통해 가뭄을 평가할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.113-113
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• 2018

본 연구는 다목적 입자군집최적화(Particle Swarm Optimization, PSO) 알고리즘을 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 적용하여 자동보정 알고리즘의 적용 가능성을 평가하고자 한다. PSO 알고리즘은 Python을 활용해 다목적 함수를 고려할 수 있도록 새롭게 개발되었다. SWAT 모형의 유출 해석은 안성천의 공도 수위 관측소 상류유역($366.5km^2$)을 대상으로 하였으며, 공도 지점의 2000년부터 2017년까지의 일 유량 자료를 이용하여 검보정하였다. 모형을 위한 기상자료는 공도유역 주변 3개 기상관측소(수원, 천안, 이천)의 일별 강수량, 최고 및 최저기온, 평균 풍속, 상대습도 및 일사량을 구축하였다. SWAT 모형의 유출 해석은 결정계수(Coefficient of determination, $R^2$), RMSE(Root mean square error), Nash-Sutcliffe 모형효율계수(NSE) 및 IOA(index of agreement) 등을 활용하여, 기존 연구 결과와 PSO 알고리즘을 활용한 결과를 비교 분석하고자 한다. 본 연구에서 개발한 다목적 PSO 알고리즘을 활용한 SWAT모형의 유출 해석은 보다 높은 정확도를 얻을 수 있을 것으로 예상되며, Python으로 개발되어 SWAT모형 이외에도 널리 적용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Economic and Environmental Geology
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• v.54 no.2
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• pp.161-176
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• 2021

In this study, one of the distributed hydrologic models, VELAS, was used to analyze the variation of hydrologic elements based on water balance analysis to evaluate the groundwater recharge in more detail than the annual time scale for the past and future. The study area is located in Yanggok-ri, Seobu-myeon, Hongseong-gun, Chungnam-do, which is very vulnerable to drought. To implement the VELAS model, spatial characteristic data such as digital elevation model (DEM), vegetation, and slope were established, and GIS data were constructed through spatial interpolation on the daily air temperature, precipitation, average wind speed, and relative humidity of the Korea Meteorological Stations. The results of the analysis showed that annual precipitation was 799.1-1750.8 mm, average 1210.7 mm, groundwater recharge of 28.8-492.9 mm, and average 196.9 mm over the past 18 years from 2001 to 2018 in the study area. Annual groundwater recharge rate compared to annual precipitation was from 3.6 to 28.2% with a very large variation and average 14.9%. By the climate change RCP 8.5 scenario, the annual precipitation from 2019 to 2100 was 572.8-1996.5 mm (average 1078.4 mm) and groundwater recharge of 26.7-432.5 mm (average precipitation 16.2%). The annual groundwater recharge rates in the future were projected from 2.8% to 45.1%, 18.2% on average. The components that make up the water balance were well correlated with precipitation, especially in the annual data rather than the daily data. However, the amount of evapotranspiration seems to be more affected by other climatic factors such as temperature. Groundwater recharge in more detailed time scale rather than annual scale is expected to provide basic data that can be used for groundwater development and management if precipitation are severely varied by time, such as droughts or floods.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.21 no.2
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• pp.85-96
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• 2019

Solar radiation is an important variable for estimation of energy balance and water cycle in natural and agricultural ecosystems. A deep neural network (DNN) model has been developed in order to estimate the daily global solar radiation. Temperature and precipitation, which would have wider availability from weather stations than other variables such as sunshine duration, were used as inputs to the DNN model. Five-fold cross-validation was applied to train and test the DNN models. Meteorological data at 15 weather stations were collected for a long term period, e.g., > 30 years in Korea. The DNN model obtained from the cross-validation had relatively small value of RMSE ($3.75MJ\;m^{-2}\;d^{-1}$) for estimates of the daily solar radiation at the weather station in Suwon. The DNN model explained about 68% of variation in observed solar radiation at the Suwon weather station. It was found that the measurements of solar radiation in 1985 and 1998 were considerably low for a small period of time compared with sunshine duration. This suggested that assessment of the quality for the observation data for solar radiation would be needed in further studies. When data for those years were excluded from the data analysis, the DNN model had slightly greater degree of agreement statistics. For example, the values of $R^2$ and RMSE were 0.72 and $3.55MJ\;m^{-2}\;d^{-1}$, respectively. Our results indicate that a DNN would be useful for the development a solar radiation estimation model using temperature and precipitation, which are usually available for downscaled scenario data for future climate conditions. Thus, such a DNN model would be useful for the impact assessment of climate change on crop production where solar radiation is used as a required input variable to a crop model.

• Journal of Climate Change Research
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• v.5 no.1
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• pp.13-19
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• 2014

In the past, Korea agro-climatic zone except Jeju-do was classified into nineteen based on rice culture by using air temperature, precipitation, and sunshine duration etc. during rice growing periods. It has been used for selecting safety zone of rice cultivation and countermeasures to meteorological disasters. In this study, the climatic variables such as air temperature, precipitation, and sunshine duration of twenty agro-climatic zones including Jeju-do were compared decennially (1970's, 1980's, 1990's, and 2000's). The meteorological data were obtained in Meteorological Information Portal Service System-Disaster Prevention, Korea Meteorological Administration. The temperature of 1970s, 1980s, 1990s, and 2000s were $12.0{\pm}0.14^{\circ}C$, $11.9{\pm}0.13^{\circ}C$, $12.2{\pm}0.14^{\circ}C$, and $12.6{\pm}0.13^{\circ}C$, respectively. The precipitation of 1970s, 1980s, 1990s, and 2000s were $1,270.3{\pm}20.05mm$, $1,343.0{\pm}26.01mm$, $1,350.6{\pm}27.13mm$, and $1,416.8{\pm}24.87mm$, respectively. And the sunshine duration of 1970s, 1980s, 1990s, and 2000s were $421.7{\pm}18.37hours$, $2,352.4{\pm}15.01hours$, $2,196.3{\pm}12.32hours$, and $2,146.8{\pm}15.37hours$, respectively. The temperature in Middle-Inland zone ($+1.2^{\circ}C$) and Eastern-Southern zone ($+1.1^{\circ}C$) remarkably increased. The temperature increased most in Taebak highly Cold zone ($+364mm$) and Taebak moderately Cold Zone ($+326mm$). The sunshine duration decreased most in Middle-Inland Zone (-995 hours). The temperature (F=2.708, df=3, p= 0.046) and precipitation (F=5.037, df=3, p=0.002) increased significantly among seasons while the sunshine duration decreased significantly(F=26.181, df=3, p<0.0001) among seasons. In further study, it will need to reclassify agro-climatic zone of rice and it will need to conduct studies on safe cropping season, growth and developing of rice, and cultivation management system etc. based on reclassified agro-climatic zone.