• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.66-66
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• 2020

최근 기후변화로 인한 전 세계적인 기온상승이 야기되고 있으며, 농업에 직접적인 영향을 주는 기상학적 및 수문학적 변화가 급격하게 진행되고 있다. 우리나라의 경우 최근 7년 동안 지역별로 극심한 가뭄이 매년 발생하고 있고, 가뭄의 발생 빈도와 강도가 증가하는 추세이다. 특히 밭의 경우 농업용 저수지 등 수리시설물로부터 관개용수를 공급받는 논 작물과 달리 자연 강우를 통해 필요한 용수량을 공급받는 천수답이 대부분이고 관개시설이 부족하기 때문에, 기후변화에 의한 가뭄의 취약성이 높다. 밭작물은 작물의 생육 시기와 기후 환경, 수자원 환경에 민감하고 토양수분을 흡수함으로써 생육하기 때문에 이러한 밭작물의 소비수량 및 관개용수량은 증발산량 뿐만 아니라 토양내 수분의 이동을 고려하여 수분 부족량을 산정해야 한다. 본 연구에서는 미래 기후변화에 의한 밭가뭄 평가를 위하여 밭 작물별 소비수량 및 관개용수량을 추정하기 위한 밭 토양수분 물수지 모형 (Soil Moisture Model)을 구성하였다. 또한 대표농도경로 (Representative Concentration Pathway, RCP) 시나리오 기반의 제5차 결합기후모델상호비교사업 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5, CMIP5)에서 제공하는 RCP 시나리오를 기반으로 한 전지구 기후모델 (General Circulation Model, GCM)의 기후예측결과를 적용함으로써 미래 밭 가뭄 평가를 수행하였다. 과거 기상자료 및 미래 대표농도경로 시나리오와 작물 기초자료를 수집하여 과거 및 미래 작물증발산량을 산정하였으며, 토양수분 물수지 모형에 적용하여 밭작물의 토양수분 변화를 모의하고 기후변화에 따른 작물별/생육시기별 소비수량 및 관개용수량을 추정하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.266-266
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• 2020

본 연구에서는 기후변화로 인한 남북공유하천유역의 미래 수문특성 변화를 전망하기 위해 ArcGIS 프로그램을 통해 산정된 격자형 수문특성 매개변수를 분포형 모형인 GRM에 적용하여 임진강유역의 미래 유출수문특성 변화를 분석하였다. 분포형 모형에 사용되는 강우량 자료는 기상관측소 단위로 상세화된 13개 전지구 기후 모델 중 RCP4.5, 8.5 시나리오의 공유하천유역 인접 11개 관측소별 빈도해석 결과를 시·공간적으로 분포하여 사용하였다. 또한 미래기간별 유출특성 변화추이를 분석하기 위하여 참조기간(1981-2005), 21세기 전반기(F1, 2011-2040), 중반기(F2, 2041-2070), 후반기(F3, 2071-2100)로 구분하여 분석을 실시하였다. 분석 결과 본 연구의 대상지점인 임진강유역은 기후변화로 인해 확률강우량이 증가하여 유역의 유출수문특성에 직접적인 영향이 있을 것으로 예측되었다. RCP 4.5 시나리오에서는 21세기 후반기인 F3에 확률강우량 및 유출량의 증가추세가 줄어들 것으로 전망되나, 참조기간 대비 F1에서 20.4%, F2에서 35.7%, F3에서 34.6%의 평균 유출량 증가율을 보였으며, RCP 8.5 시나리오에서는 F1에서 19.9%, F2에서 38.3%, F3에서 67.8%로 지속적인 증가가 전망되었다. 또한 첨두홍수량 발생시각은 참조기간 대비 약 4.6~13.3% 감소가 예상되었다. 기후변화로 인한 홍수량의 변화는 재해위험을 증가시킬 수 있으며, 이러한 상황에서 남한과 북한의 협력을 통한 유역통합관리의 필요성은 점차 커질 것으로 보인다. 이를 위해서는 정확한 수문학적 분석을 선행하여야 하며, 본 연구가 남북공유하천유역의 재해위험을 평가하는 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.29-29
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• 2022

기후변화로 인한 전지구 미래는 호우 및 가뭄 등 자연재해의 발생이 증가할 것으로 전망되고 있으며, 불투수율이 높은 도시의 경우 극한강우에 따른 유출량 증가할 것으로 전망된다. 환경부에서는 물순환 선도도시에서 유출량, 불투수면, 비점오염 등을 저감하기 위해 LID(Low Impact Development)를 도입하고 있다. 본 연구에서는 도심지 내 LID 기법 중 인공습지를 이용하여 용량변화에 따른 빗물 가용 수량을 정량적으로 분석하고자 하였다. 연구대상지의 면적은 444,081.5m²이며, 유출계수는 토지이용별 면적 및 토지이용별 기초 유출계수를 이용하여 평균유출계수 0.72를 적용하였다. 인공습지의 총 용량은 2,244.8m³이며, 강우 시 월류웨어로 유입되는 지표수를 집수매거로 빗물을 취수하는 방식으로 구축될 예정이다. 대상지의 계획취수량은 150m³/day이며, 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우와 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2가지 시나리오를 대상으로 최종 취수가능여부를 분석하였다. 연간 빗물 취수 가능한 인공습지 용량을 분석하고자 부산관측소 강우자료를 이용하였으며, 강수량이 많은 6월을 시작으로 취수 가능량을 산정하기 위해서 18.06.05 ~ 19.12.31(약 1년 6개월) 강우자료를 이용하였다. 또한, 장기분석을 위해 부산관측소의 2011년 ~ 2020년 자료를 활용하였으며, 총 강수일수는 979일로 총 강수량은 16,139.8 mm로 나타났다. 연간 빗물을 항시 취수하기 위해서는 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우 2,357.0m³의 인공습지 용량이 요구되었으며, 150m³/day를 빗물로 취수하는 경우 5,567.8m³의 인공습지 용량이 요구되었다. 또한, 10년 강우에 의한 빗물 취수 특성 분석은 70m³/day를 빗물로 취수하는 경우만 고려하였다. 분석 결과 강우 시작일을 기준으로 58일 동안 빗물 취수가 불가능한 것으로 나타났으며, 2012년도 1일, 2017년도 32일, 2018년도 8일, 2019년도 13일 동안 취수가 불가능한 것으로 나타났다. 70 m³/day의 빗물을 취수하기 위해 인공습지는 4,356.5m³의 용량이 필요한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.327-327
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• 2022

지구온난화로 전 세계는 기후위기에 직면해있다. 특히, 아시아의 경우 복사강제력과 대규모 대기순환인 몬순이 지역기후에 영향을 주기 때문에 지리적 위치 및 계절에 따라 폭염, 홍수, 가뭄 등 다양한 기상이변 및 수재해 문제를 겪고 있다. 더욱이, 아시아 지역은 온난화가 심화됨에 따라 식량 및 물 안보위기가 더욱 증가할 것으로 전망됨에 따라 이와 직결되는 기후 및 수문특성에 대한 기후변화 영향평가 및 분석이 요구된다. 본 연구에서는 미래 기온상승 조건을 고려하여 아시아 지역의 기후특성을 전망하고, 수문모형(VIC)을 활용하여 수문전망을 수행하였다. 미래 기후전망을 위해 적정 CMIP6 기후모델과 공통사회경제경로(SSP5-8.5) 시나리오를 활용하였다. 시나리오로부터 산출된 기온자료 및 CPC (Climate Prediction Center) 전 지구 관측 기온자료를 활용하여 산업화 이전 대비 잠재적인 전지구 기온상승(1.5℃~5.0℃) 조건을 추정하였다. 통계적상세화 기법을 적용하여 아시아 지역에 대하여 기후변화 시나리오를 상세화하고, 기후구분법을 적용하여 기후대를 구분하였다. 미래 기온상승 조건 하에서 아시아 지역의 기후특성을 전망하고 기후대의 분포변화를 분석하였다. 전 지구 기온이 상승함에 따라 지역별 기후특성이 변화하였으며, 이는 기온 및 강수량 변화에 기인하는 것으로 분석되었다. 최고 및 최저기온은 모든 기후대의 전 지역에서 상승하며, 이는 평균적으로 전 지구 평균 기온을 상회하였다. 강수량 및 강수일수는 대체로 증가하였으나, 기후특성에 따라 지역별 편차를 보였다. 기상성분의 변화로 기후대별 수문성분(증발산량, 유출량)은 대체로 증가하였으며, 극한 유출량의 변화경향은 모든 기후대에서 증가할 것으로 전망되었다. 지속적인 지구온난화는 아시아 지역의 수문순환은 가속화할 것으로 전망되며, 기후대별 수문기상성분의 변화는 지역의 기후특성에 따라 편차가 있는 것으로 분석되었다. 지구온난화 조건별 아시아 지역의 미래 기후 및 수문기상성분 변화 특성은 기상 및 수자원에 대한 기후변화 영향평가 시 기초자료로 활용될 수 있다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.66 no.4
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• pp.41-50
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• 2024

Precipitation is an important component of the hydrological cycle and a key input parameter for many applications in hydrology, climatology, meteorology, and weather forecasting research. Grid-based satellite rainfall products with wide spatial coverage and easy accessibility are well recognized as a supplement to ground-based observations for various hydrological applications. The error properties of satellite rainfall products vary as a function of rainfall intensity, climate region, altitude, and land surface conditions. Therefore, this study aims to evaluate the commonly used new global grid-based satellite rainfall product, Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS), using data collected at different spatial and temporal scales. Additionally, in this study, grid-based CHIRPS satellite precipitation data were used to evaluate the 2022 extreme drought. CHIRPS provides high-resolution precipitation data at 5 km and offers reliable global data through the correction of ground-based observations. A frequency analysis was performed to determine the precipitation deficit in 2022. As a result of comparing droughts in 2015, 2017, and 2022, it was found that May 2022 had a drought frequency of more than 500 years. The 1-month SPI in May 2022 indicated a severe drought with an average value of -1.8, while the 3-month SPI showed a moderate drought with an average value of 0.6. The extreme drought experienced in South Korea in 2022 was evident in the 1-month SPI. Both CHIRPS precipitation data and observations from weather stations depicted similar trends. Based on these results, it is concluded that CHIRPS can be used as fundamental data for drought evaluation and monitoring in unmeasured areas of precipitation.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.34 no.3
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• pp.209-223
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• 2013

The purpose of this study was to estimate the contributed concentration of each emission source to $CH_4$ by verifying the simulated concentration of $CH_4$ in the Korean peninsula, and then to compare the $CH_4$ emission used to the $CH_4$ simulation with that of a box model. We simulated the Weather Research Forecasting-Community Multiscale Air Quality (WRF-CMAQ) model to estimate the mean concentration of $CH_4$ during the period of April 1 to 22 August 2010 in the Korean peninsula. The $CH_4$ emissions within the model were adopted by the anthropogenic emission inventory of both the EDGAR of the global emissions and the GHG-CAPSS of the green house gases in Korea, and by the global biogenic emission inventory of the MEGAN. These $CH_4$ emission data were validated by comparing the $CH_4$ modeling data with the concentration data measured at two different location, Ulnungdo and Anmyeondo in Korea. The contributed concentration of $CH_4$ estimated from the domestic emission sources in verification of the $CH_4$ modeling at Ulnungdo was represented in about 20%, which originated from $CH_4$ sources such as stock farm products (8%), energy contribution and industrial processes (6%), wastes (5%), and biogenesis and landuse (1%) in the Korean peninsula. In addition, one that transported from China was about 9%, and the background concentration of $CH_4$ was shown in about 70%. Furthermore, the $CH_4$ emission estimated from a box model was similar to that of the WRF-CMAQ model.

• Journal of the Korean earth science society
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• v.21 no.6
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• pp.703-718
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• 2000

In order to investigate interannual variation of total ozone and reflectivity over the globe, Nimbus-7/TOMS data were used on the monthly mean and its anomaly for the period of 1979-92. This study also examined MSU channel 4(Ch4; lower-stratosphere) brightness temperature data and two model reanalyses of NCEP and GEOS to compare the ozone variation with atmospheric thermal condition. In addition, the MSU channel 1(Ch1 ; lower-troposphere) brightness temperature was used to compare with the reflectivity. The ozone showed strong annual cycle with downward trend(-6.3${\pm}$0.6 DU/decade) over the globe, and more distinct response to volcanic eruption than El Ni${\tilde{n}$o. The relationship between total ozone and MSU Ch4 observation, and between the ozone and model reanalyses of lower stratosphere temperature showed positive correlation(0.2-0.7) during the period of 1980-92. Reflectivity increased interannually by 0.2${\pm}$0.06%/decade over the globe during the above period and reflected El Ni${\tilde{n}$o(1982-83, 1991-92) well. Its variability in annual cycle was remarkably smaller in tropics than in higher latitudes. This is inferred due to cloud suppression and tropical upwelling regions. Reflectivity correlated negatively(-0.9) to the Ch1 temperature over the globe, but positively(0.2) over tropical ocean. The positive value over the ocean results from the effect of microwave emissivity which increases the Ch1 temperature with enhanced hydrometeor activity. Significant correlations between total ozone and the Ch4 temperature, and between reflectivity and the Ch1 Suggest that the TOMS data may use valuably to better understand the feedback mechanism of climate change.

• Korean Journal of Environmental Biology
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• v.41 no.4
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• pp.505-518
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• 2023

The key to invasive pest management lies in preemptive action. However, most current research using species distribution models is conducted after an invasion has occurred. This study modeled the potential distribution of the globally notorious sweet potato pest, the sweet potato weevil(Cylas formicarius), that has not yet invaded Korea using MaxEnt. Using global occurrence data, bioclimatic variables, and topsoil characteristics, MaxEnt showed high explanatory power as both the training and test areas under the curve exceeded 0.9. Among the environmental variables used in this study, minimum temperature in the coldest month (BIO06), precipitation in the driest month (BIO14), mean diurnal range (BIO02), and bulk density (BDOD) were identified as key variables. The predicted global distribution showed high values in most countries where the species is currently present, with a significant potential invasion risk in most South American countries where C. formicarius is not yet present. In Korea, Jeju Island and the southwestern coasts of Jeollanam-do showed very high probabilities. The impact of climate change under shared socioeconomic pathway (SSP) scenarios indicated an expansion along coasts as climate change progresses. By applying the 10th percentile minimum training presence rule, the potential area of occurrence was estimated at 1,439 km² under current climate conditions and could expand up to 9,485 km² under the SSP585 scenario. However, the model predicted that an inland invasion would not be serious. The results of this study suggest a need to focus on the risk of invasion in islands and coastal areas.

• The Korean Journal of Quaternary Research
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• v.33 no.1_2
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• pp.1-23
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• 2021

In response to the increase in atmospheric carbon dioxide and greenhouse gases, the global mean temperature is rising rapidly. In particular, the warming of the Arctic is two to three times faster than the rest. Associated with the rapid Arctic warming, the sea ice shows decreasing trends in all seasons. The faster Arctic warming is due to ice-albedo feedback by the presence of snow and ice in polar regions, which have higher reflectivity than the ocean, the bare land, or vegetation, higher long-wave heat loss to space than lower latitudes by lower surface temperature in the Arctic than lower latitudes, different stability of atmosphere between the Arctic and lower latitudes, where low stability leads to larger heat losses to atmosphere from surface by larger latent heat fluxes than the Arctic, where high stability, especially in winter, prohibits losing heat to atmosphere, increase in clouds and water vapor in the Arctic atmosphere that subsequently act as green house gases, and finally due to the increase in sensible heat fluxes from low latitudes to the Arctic via lower troposphere. In contrast to the rapid Arctic warming, in midlatitudes, especially in eastern Asia and eastern North America, cold air outbreaks occur more frequently and last longer in recent decades. Two pathways have been suggested to link the Arctic warming to cold air outbreaks over midlatitudes. The first is through troposphere in synoptic-scales by enhancing the Siberian high via a development of Rossby wave trains initiated from the Arctic, especially the Barents-Kara Seas. The second is via stratosphere by activating planetary waves to stratosphere and beyond, that leads to warming in the Arctic stratosphere and increase in geopotential height that subsequently weakens the polar vortex and results in cold air outbreaks in midlatitudes for several months. There exists lags between the Arctic warming and cold events in midlatitudes. Thus, understanding chain reactions from the Arctic warming to midlatitude cooling could help improve a predictability of seasonal winter weather in midlatitudes. This study reviews the results on the Arctic warming and its connection to midlatitudes and examines the trends in surface temperature and the Arctic sea ice.

• Journal of the Korean Society of Food Science and Nutrition
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• v.42 no.1
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• pp.1-7
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• 2013

Samjunghwan (SJH) was fermented using five different probiotic bacterial strains (Lactobacillus plantarum, Enterococcus faecium, Pediococcus pentosaceus, Lactobacillus acidophilus or Bifidobacterium longum) separately. We examined the inhibition of preadipocyte differentiation through Oil Red O staining and analyzed the expression of CCAAT/enhancer-binding protein ${\alpha}$ ($C/EPB{\alpha}$), peroxisome proliferator-activated receptor ${\gamma}$ ($PPAR{\gamma}$), uncoupling protein (UCP)-2, and 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase which are adipogenic transcription factors. Both Lactobacillus plantarum and Enterococcus faecium-fermented SJH reduced Oil Red O dye staining compared with the same dose of non-fermented SJH. Only Lactobacillus plantarum-fermented SJH inhibited all adipogenic transcription factors and showed the best down-regulation of $PPAR{\gamma}$, UCP-2, and HMG-CoA reductase compared with the same dose of non-fermented SJH. The effect of SJH on the inhibition of preadipocyte differentiation was more prominent from the fermented SJH. Lactobacillus plantarum-fermented SJH, in particular, blocks the expression of $PPAR{\gamma}$, UCP-2, HMG-CoA reductase.