• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.119-119
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• 2023

본 연구에서는 Terra MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상과 토양수분 부족지수(Soil Water Deficit Index, SWDI)를 이용하여 2012년부터 2022년까지 한반도 전국의 1km 공간 증발산량을 산정하였다. 공간 증발산량을 산정하기 위한 과정은 크게 두 가지로 구분된다. 첫 번째로 MODIS의 LST(Land Surface Temperature), NDVI(Normalized Difference Vegetation Index), 선행강우 및 무강우 누적일수를 이용해 1 km 공간 토양수분을 산정하였다. 농촌진흥청 토양수분관측망 자료 중 토지피복, 토양 속성을 고려하여 선정된 70개소 토양수분 실측데이터와 비교한 결과 지점별 평균 R² 0.63~0.90으로 유의미한 상관성을 나타내었다. 산정된 공간 토양수분은 생장저해수분점과 초기위조점의 관계를 이용한 SWDI로 변환하였다. 두 번째로 순 복사량, 기온 및 NDVI의 적은 수문인자를 통해 증발산량 산정이 가능한 MS-PT(Modified Satellite-based Priestley-Taylor) 모형을 기반으로 계절별 식생과 토양수분 상태를 고려하여 1 km 공간 증발산량을 산정하였다. MS-PT 모형에서 가정한 대기 증발 변수 Diurnal temperature (DT)와 지표 수분의 상관성 문제를 해결하기 위해 DT를 SWDI로 적용하였다. 모형 결과의 검증을 위해 국내 플럭스 타워 (설마천, 청미천, 덕유산) 증발산량 관측자료와의 결정계수(Coefficient of determination, R²), RMSE(Root Mean Square Error) 및 IOA(Index of Agreement)를 산정하였다. 본 연구의 결과로 생산되는 국내 증발산량의 시, 공간적 변동성은 증발산량을 통한 수문학적 가뭄지수 및 급성 가뭄을 파악하는데 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.322-322
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• 2020

토양수분량과 증발산량은 물의 순환과정에서 중요한 비중을 차지하고 있지만, 현재 우리나라에서는 토양수분량과 증발산량 관측소가 많이 설치되어 있지 않아 자료를 활용하는데 있어 어려움이 있으며, 유출특성 분석시에도 토양수분량과 증발산량 자료를 분석에 활용하지 않고 있다. 이에 본 연구에서는 청미천 유역에 위치한 여주시(원부교) 수위관측소와 청미천 토양수분-증발산 관측소 자료를 활용하여 최근 3개년 유출특성에 대하여 분석하였다. 여주시(원부교) 수위관측소는 청미천 유역의 대표 지점으로 2010년 이후 매년 수위-유량관계곡선식이 개발 되었고 청미천에 위치한 토양수분-증발산 관측소는 2007년 관측이 개시되어 현재까지 자료가 확보되어 있다. 유출특성 분석시에는 상류에 위치한 장호원환경사업소의 방류량 자료를 확보하여 유출률을 산정하였다. 또한, 강수량 자료는 자료의 정확성을 높이기 위해 면적평균강수량 자료를 산정하여 분석 활용하였다. 2017년은 강수량 1,183.3mm에 유출고는 495.4mm이며 손실고는 692.9mm로 산정되었고, 2018년은 강수량 1,433.8mm에 유출고는 647.5mm이며 손실고는 786.3mm로 산정되었다. 2019년은 강수량 962.3mm에 유출고는 265.2mm에 손실고는 697.1mm로 산정되었고 토양수분량과 증발산량에서 연평균 관측값으로는 토양수분량 2017년 23.0%, 2018년 24.5%, 2019년 23.8%이며 증발산량은 2017년 591.5mm, 2018년 415.8mm, 2019년 500.6mm로 관측되었다. 결과적으로 본 연구에서는 해당지점에 대한 장기간 모니터링과 흐름 특성의 변화를 분석하고 토양수분량 및 증발산량을 활용하여 수위-유량관계곡선의 적절성 검토를 하였으며, 이에 따른 유출특성을 검토하여 수위-유량관계곡선식과 유출특성 자료는 정확도가 매우 높은 것으로 분석되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.17-22
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• 2009

계절에 따른 토양공극의 수리학적 변화를 파악하기 위해서 설마천 유역의 범륜사 독립사면과 광릉 원두부 소유역의 독립사면을 대상으로 장력침투실험을 실시하였다. 토양수분 확보에 신뢰를 받기위해서 TDR(Time Domain Reflectometry)및 현장에서 토양의 불포화 투수계수 측정이 가능한 장력침투계(Tension infiltrometer)를 이용하였다. 계절에 따른 자료수집을 위해서 2008년 3월 20일 부터 약 6주간격으로 10월 29일까지 5회에서 6회 토양수분 자료 및 토양장력침투 자료를 획득하였다. 획득한 자료를 이용하여 포화 및 불포화 수리전도도, 대공극 유효흐름분율(macropore flow), 대공극 유효부피분율을(effective macroporosity) 나타내었다. 분기별로 자료분석 결과 계절별 특성이 나타남을 알 수 있다. 수리전도도는 3월, 5월, 10월은 유사한 반면 6월과 7월 그리고 9월은 상대적으로 높았다. 이는 여름철에 공극 발달이 활발하다는 것을 의미한다. 선행토양수분은 수리전도도에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 대공극의 발달은 삼림과 같은 복잡 경관에서는 강우사상에 따른 토양수분의 공간 분포 및 이송, 유출과정이 물순환에 영향을 미친다. 지형분석을 통한 공극의 흐름특성과 토양수분 유의성에 대하여 논의하였고, 대공극 변화에 밀접한 관계가 있는 식생과 그밖에 계절적으로 발달을 일으키는 요인을 모색 하였다. 본 연구는 계절에 따라 변하는 수리전도도를 기초로 하여 불포화대에서 토양공극의 수리학적 변화와 시공간적으로 침투흐름에 얼마나 영향을 주는가를 보여준다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.31 no.6
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• pp.795-806
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• 1998

Soil moisture is affected by regional climate, soil characteristics and land surface condition, etc,. Especially, the changes in land surface condition is more than other factors, which is mainly due to rapid urbanization and industrialization. This study is to evaluate how the change of land surface condition impacts on soil moisture field evolution using a simple model of soil moisture dynamics. For the quantification of soil moisture field, the first half of the paper is spared for the statistical characterization based on the first- and second-order statistics of Washita '92 and Monsoon '90 data. The second half is for evaluating the impact of land cover changes through simulation study using a model for soil moisture dynamics. The model parameters, the loss rate and the diffusion coefficient, have been estimated using the observed data statistics, where the changes of surface conditions are considered into the model by applying various parameter sets with different second-order statistics. This study is concentrated on evaluating the impact due to the changes of land surface condition variability. It is because we could easily quantify the impact of the changes of its areal mean based on the linear reservoir concept. As a result of the study, we found; (1)as the variability of land surface condition, increases, the soil moisture field dries up more easily, (2)as the variabilit y of the soil moisture field is the highest at the beginning of rainfall and decreases as time goes on to show the variability of land surface condition, (3)the diffusion effect due to surface runoff or water flow through the top soil layer is limited to a period of surface runoff and its overall impact is small compared to that of the loss rate field.

• Magazine of the Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.29 no.2
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• pp.74-81
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• 1987

지표에서 토양속으로 흐르는 물의 침수를을 동심원관형침수계를 사용하여 측정하였다. 내부관과 외부관을 비교함으로서 침투율 측정시 침투계 바깥쪽으로 흐르는 수평방향으로 흐름을 예상할수 있으며 서로 다른 초기함수조건에서 침투율을 측정, 비교함으로써 초기함수 상태의 침투율에 대한 영향을 고찰하였다. 측정치를 분석한 결과 예상한 대로 바깥쪽으로 흐르는 수평방향의 토양수분으로 인하여 외부관에서의 침투율이 내부관에서 보다 평균90% 컸으며, 또 초기 함수량이 작은 경우가 큰 경우보다 침투율이 켰다. 침수가 끝난 후 재분배시의 토양 수분 흐름은 수리지표를 검사함으로써 추정하였다.수평 및 수직방향의 수리지표는 다단 텐시오미터(multiple-depth tensiometer)를 사용하여 토양속의 공극수압을 측정하여 계산하였다 수리지표를 검사한 결과 재분배시 수평방향의 토양수분 흐름은 일정한 방향이 아니라 경우에 따라서 원관 침투계의 중심쪽으로 또는 바깥쪽으로 흘렀다. 이느 토양의 물리적 성질이 장소에 따라서 균일하지 않았음에 기인한 것이라 판단된다. 재분배시 수평 및 수직방향의 평균수리지표의 비율을 검사한 결과 시간이 경과할수록 비율이 감소 되었으며 또 깊이가 깊어질수록 감소하였다.이는 즉 시간이 지날수록 깊이가 깊어질수록 토양수분 흐름의 수평방향 성분이 감소한다는 것을 나타낸다.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.33 no.6_1
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• pp.947-960
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• 2017

Soil moisture plays an important role to affect the Earth's radiative energy balance and water cycle. In general, satellite observations are useful for estimating the soil moisture content. Passive microwave satellites have an advantage of direct sensitivity on surface soil moisture. However, their coarse spatial resolutions (10-36 km) are not suitable for regional-scale hydrological applications. Meanwhile, in-situ ground observations of point-based soil moisture content have the disadvantage of spatially discontinuous information. This paper presents an experimental soil moisture retrieval using Sentinel-1 SAR (Synthetic Aperture Radar) with 10m spatial resolution for cropland in South Korea. We developed a soil moisture retrieval algorithm based on the technique of linear regression and SVR (support vector regression) using the ground observations at five in-situ sites and Sentinel-1 SAR data from April to October in 2015-2017 period. Our results showed the polarization dependency on the different soil sensitivities at backscattered signals, but no polarization dependence on the accuracies. No particular seasonal characteristics of the soil moisture retrieval imply that soil moisture is generally more affected by hydro-meteorology and land surface characteristics than by phenological factors. At the narrower range of incidence angles, the relationship between the backscattered signal and soil moisture content was more distinct because the decreasing surface interference increased the retrieval accuracies under the condition of evenly distributed soil moisture (during the raining period or on the paddy field). We had an overall error estimate of RMSE (root mean square error) of approximately 6.5%. Our soil moisture retrieval algorithm will be improved if the effects of surface roughness, geomorphology, and soil properties would be considered in the future works.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.10 no.2
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• pp.35-46
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• 2008

Soil moisture is one of the important components in hydrological processes and also controls the subsurface flow mechanism at a hillslope scale. In this study, time series of soil moisture were measured at a hillslope located in Gwangneung National Arboretum, Korea using a multiplex Time Domain Reflectometry(TDR) system measuring soil moisture with bi-hour interval. The Box-Jenkins transfer function and noise model was used to estimate spatial distributions of soil moisture histories between May and September, 2007. Rainfall was used as an input parameter and soil moisture at 10 cm depth was used as an output parameter in the model. The modeling process consisted of a series of procedures(e.g., data pretreatment, model identification, parameter estimation, and diagnostic checking of selected models), and the relationship between soil moisture and rainfall was assessed. The results indicated that the patterns of soil moisture at different locations and slopes along the hillslope were similar with those of rainfall during the measurment period. However, the spatial distribution of soil moisture was not associated with the slope of the monitored location. This implies that the variability of the soil moisture was determined more by rainfall than by the slope of the site. Due to the influence of vegetation activity on soil moisture flow in spring, the soil moisture prediction in spring showed higher variability and complexity than that in early autumn did. This indicates that vegetation activity is an important factor explaining the patterns of soil moisture for an upland forested hillslope.

• Korean Journal of Soil Science and Fertilizer
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• v.42 no.5
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• pp.348-354
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• 2009

We analyzed relationship soil distribution and climatic factors using temperature, precipitation and evapotranspiration maps in Jeju island. The whole area was divided into 5 groups - mesic high moisture region(group1), thermic high moisture region(group2), thermic balanced moisture region(group3), thermic short moisture region(group4), thermic very short moisture region(group5), by soil temperature and monthly moisture balances. By the sequence from group1 to group5, the occupation ratio of soils was increased in order of andisols, inceptisols, alfisols, ultisols in soil orders, and of black soils, very dark brown soils, dark brown soils in soil colors.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.26 no.4B
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• pp.329-334
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• 2006

The spatial variability of the L- and C- band large scale remotely sensed soil moisture data, obtained during the Southern Great Plain 1999 Experiment (SGP'99), was characterized. The results demonstrate that soil moisture data using L-band show the break in statistical symmetry (multiscaling behavior) with the variation of scale of observation, which is similar to that of the soil property such as sand content. Also, soil moisture data using C-band show single scaling behavior with the variation of scale of observation, which is similar to that of the vegetation condition. The results should be considered during downscaling the Global soil moisture data using AMSR instrument.

• Journal of Korean Society of Forest Science
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• v.33 no.1
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• pp.1-32
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• 1977

This study has been made to find out more effective way of vegetation establishment on severely denuded forest land from the viewpoint of soil moisture regimes. Various environmental factors were measured to estimate soil moisture conditions of different sites. Soil moisture influence on growth of over vegetations, water requirement and drought resistance were analyzed. The efficiency of water use was also reckoned at different fertility levels and different soil moisture conditions. This research is composed of field experiment and green house experiment. Field experiment includes height growth, survival and coverage analysis of cover vegetations (Robinia pseudoacacia L., Lespedeza bicolor Turcz, Arundinella hirta Tanaka var. ciliare Koidzumi.) with 4 fertility level treatments on 3 slopes (Steep: $37^{\circ}$, Moderate: $25^{\circ}$, Gentle; $17^{\circ}$) during dry season (1 April-30 June) and wet season (1 July-10 September). At the same time temperature, relative humidity and precipitation were measured to understand the environmental changes. Soil moisture conditions were measured with soil moisture meter with 24 soil cells. Green house experiment comprised height, fresh weight and dry weight measurements of cover vegetations with 4 fertility levels and 3 moisture conditions for 70 days. The results extracted from experiments are as follews. 1. Cover vegtations have 3 patterns of water requirement at the early stage of growth. a) Robinia type has high water requirement and weaker drought resistance. b) Lespedeza type has low water requirement and stronger drought resistance. c) Arundinella type has moderate water requirement and weaker drought resistance. 2. The vegetations have different optimum fertility levels in different soil moisture supply condition. a) Robinia needs a low fertility level in dry condition and a high level in wet condition. b) Lespedeza needs only low fertility level in all conditions. c) Arundinella needs a low fertility level in dry condition and a high level in wet condition. 3. The efficiency of water use (Water/1g dry weight) by fertility levels is different from one another. Robinia and Arundinella have a good efficiency at low fertility level in dry condition and at high fertility level in wet condition. Lespedeza has a good efficiency at low fertility level in all conditions. 4. $P_2O_5$ requirement of Robinia and Lespedeza is high, but that of Arundinella is low. Soil moisture condition has a great influence on $P_2O_5$ absorption in dendued forest land. Once Vegetations are established on suitable sites with optimum fertitity level according to different moisture condition, even the small amount of soil water in denuded land can he used with high efficiency and the effect of fertility treatment can be maximized.