• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.42 no.4
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• pp.457-467
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• 2022

Drought has strong local characteristics, an objective definition or standard that can define the progress or severity of drought is needed and to date, many drought-related studies are being conducted around the world. In this study, Standardized Precipitation Index (SPI), which is a representative meteorological drought index, was calculated, and the drought risk index (DRI) that can consider actual drought was applied to the target area, Uiryeong-gun, by applying the drought vulnerability index (DVI) and the drought hazard index (DHI). A method for practical drought evaluation that can establish a water supply system is presented in this study.

• Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation
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• v.5 no.4 s.19
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• pp.59-69
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• 2005

Drought is difficult to detect and monitor, but it is easy to interpret through the drought index. The Palmer Drought Severity Index(PDSI), which is most commonly used as one of drought indices, have been widely used, however, the index have limitation as operational tools and triggers for policy responses. Recently, a new index, the Standardized Precipitation Index(SPI), was developed to improve drought detection and monitoring capabilities. The SPI has an improvement over previous indices md has several characteristics including its simplicity and temporal flexibility that allow its application for water resources on all timescales. Keetch-Byram Dought Index(KBDI) was defined as a number representing the net effect of evapotranspiration and precipitation in producing cumulative moisture deficiency in deep duff or upper soil layer. The purpose of this study is to analyze drought in Korea by using PDSI, SPI and KBDI. The result of this study suggests standard drought index by comparing of estimated drought indices. The data are obtained from Korea Meteorological Administration 56 stations over 30 years in each of the 8 sub-basins covering the whole nation. It is found that the PDSI had the advantage to detect the stage of drought resulting from cumulative shortage of rainfall, while SPI and KBDI had the advantage to detect the stage of drought resulting from short-term shortage of rainfall.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.90-90
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• 2016

본 연구에서는 증발산, 토양수분, 태양복사에너지, 식생 활동 등과 같은 수문기상인자들을 활용하여 새로운 가뭄 지수(Energy-based Water Deficit Index(EWDI)를 개발하였고 이는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS)에서 제공되는 산출물들을 활용하였다. EWDI는 물의 순환과 탄소 순환을 동시에 고려하여 기존에 활용되는 다른 가뭄지수들보다 다양한 측면에서 가뭄을 분석할 수 있는 장점을 가지고 있으며 산정된 EWDI는 증발산 기반의 가뭄지수인 Stand-alone MODIS-based Evaporative Stress Index(stMOD_ESI)와 함께 시공간적인 변동성을 비교하여 전 세계적으로 가뭄 피해가 심각한 지역인 몽골, 호주, 한반도 지역에 대해 2000년에서 2010년까지 적용성을 파악하였다. 또한, 본 연구에서는 각 지수들 간의 상관관계를 파악하고 수문기상 인자들과 가뭄 현상 사이에 관계성을 파악하기 위해 Receiver Operating Characteristics(ROC) 분석을 수행하였다. 위에서 언급한 여러 분석 결과를 토대로, EWDI와 stMOD_ESI는 기존에 많이 쓰였던 가뭄 지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)에 비해 가뭄 상태를 더욱 잘 파악할 수 있는 것으로 나타났으며 EWDI와 stMOD_ESI가 광역적인 범위에서의 적용성이 높음을 파악하였다. 본 연구를 통해 수문기상학 및 수자원 분야에서의 인공위성을 활용한 가뭄 분석 연구의 기틀이 마련되길 기대해 볼 수 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.72-72
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• 2021

가뭄은 수개월, 수년 이상에 걸쳐 서서히 발생 및 지속되며, 식생에 대한 피해가 발생할 때까지 확실한 인식이 어렵다. 최근에는 기후변화로 인하여 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며, 기상 이상에 따른 다양한 형태의 가뭄이 발생하고 있다. 미국에서 정의한 'Flash Drought'는 비교적 짧은 기간 동안 표면온도의 상승과 비정상적으로 낮고 빠르게 감소하는 토양수분으로 인하여 식생에 대한 극심한 스트레스를 유발하면서 광범위한 작물 손실 및 용수공급 감소 등에 대한 피해를 야기하는 가뭄이다. 국내에서는 Flash Drought에 대한 모니터링이 활성화되지 않았기 때문에 본 연구에서는 '돌발가뭄'이라는 새로운 정의를 제시하면서 토양수분, 증발산량, 강수량, 기온 등의 가뭄 관련 주요인자를 활용하여 국내에서 발생한 돌발가뭄 (Flash Drought)를 감지하고 분석하고자 하였다. 돌발가뭄을 분석하기 위하여 선행연구에서 제시한 가뭄 관련 주요인자 기준 유형, 증발산량 기반 가뭄지수를 활용한 유형 등을 활용하였으며, 지상관측자료로는 국내 76개 종관기상관측 자료를 활용하였다. 또한, 토양수분 자료는 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성영상 자료를 취득한 후 5 km 공간해상도 자료로 활용하였다. 가뭄지수의 경우 증발산 기반 가뭄지수 중 표준강수증발산지수 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration), 증발스트레스지수 ESI (Evaporative Stress Index) 등을 활용하여 국내 돌발가뭄 유형에 대한 분석에 적용하였다. 본 연구를 통하여 아직 명확하게 정의되지 않은 돌발가뭄에 대한 유형별 분석 및 국내 돌발가뭄의 수문기상학적 특성을 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.77-77
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• 2021

가뭄은 사회·경제적으로 매우 큰 피해를 주는 자연재해이며, 그 시작과 발생 지역을 정확하게 예측하는 데 어려운 문제가 있다. 이에 수문 분야에서는 가뭄에 영향을 미치는 수문·기상인자들을 이용하여 다양한 가뭄지수를 개발하였고 이를 활용하여 가뭄 현상을 모니터링하고 예측 및 전망하는데 다양한 노력을 기울이고 있다. 하지만 가뭄지수들은 실제 가뭄이 어떠한 형태로 발생하는지 파악하기에 많은 한계점을 가지고 있다. 이에 최근 들어 미국과 유럽에서는 실제 농업, 환경, 에너지 등과 같은 다양한 분야에 걸쳐 가뭄 피해로 인해 생기는 가뭄 영향을 보다 체계적이고 상세한 데이터 인벤토리로 구축하고 가뭄지수와의 상관관계, 회귀분석과 같은 연구를 통해 가뭄 영향 예측을 시도하고 있다. 따라서 본 연구에서는 보고서, 데이터베이스, 웹 크롤링(Web-Crawling)을 통한 뉴스 기사 등과 같은 자료를 수집하여 국내 가뭄 영향 인벤토리를 구축하였다. 또한 수문 분야에 널리 사용되고 있는 가뭄지수인 표준 강수 증발산량지수 SPEI(Standardized Precipitation-Evapotranspiration Index)를 기반으로 지역에 따른 가뭄 영향을 예측하기 위해 최근 로지스틱 회귀모형, Random forest, Support vector machine, XGBoost 등의 다양한 머신러닝 기법을 적용하였다. 각 모형의 성능을 Receiver Operating Characteristic(ROC) 곡선을 통해 평가하여 가뭄 영향 예측에 적절한 머신러닝 기법을 제시하였다. 본 연구 결과를 통해 텍스트 기반의 가뭄 영향 자료와 머신러닝 기법을 통한 가뭄 영향 예측 방법론은 가뭄 재난 관리에 유용한 정보를 제공할 수 있다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.43 no.1
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• pp.15-24
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• 2010

Regional frequency analysis is often used to overcome the limitation of point frequency analysis to estimate probability rainfall depths. However, point frequency analysis is still used in drought analyses. This study proposed a practical method to categorize the homogeneous regions of drought characteristics for the analyses of regional characteristics of droughts in Korea. Using rainfall data from 58 observation stations managed by the Korea Meteorological Administration, this study calculated drought attributes, i.e., mean drought indices for various durations using the Standardized Precipitation Index (SPI) and drought severities expressed by durations, depth, and intensity. The drought attributes provided useful information for categorizing stations into the hydrological homogeneous regions. This study introduced a cluster analysis with K-means techniques to group observation stations. The cluster analysis grouped observation stations into 6 regions in Korea. The data in the hydrological homogeneous region would be used in spatial analysis of drought characteristics and drought regional frequency analysis.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1025-1031
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• 2019

There are various research works on the spatio-temporal drought analysis because spatio-temporal behaviors of drought are essential for understanding the development and migration patterns of drought events. This study quantified three-dimensional drought events using the 6-month Standard Precipitation Index (SPI6). A total of 45 drought events were found during the analysis period, and the migration patterns of drought event in South Korea were analyzed using the centers of drought events. In South Korea, more droughts were migrated frequently in the north/south direction than in the east/west direction. In addition, droughts moving eastward have decreased since 2000, while droughts moving northward have been found to be longer. The results of spatio-temporal drought analysis may be highly utilized for understanding drought development and migration patterns.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.2B
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• pp.181-191
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• 2009

This study suggests the assessment technique for climate change effect on drought in Korea based on the AR4 SRES A2 scenario reported in IPCC fourth assessment report in 2007. IPCC provides monthly outputs of 24 climate models through the DDC. One of the models is BCM2 model which was developed at BCCR in Norway and NCEP data is used for downscaling. The K-NN(K-Nearest Neighbor) and ANN(Artificial Neural Network) are selected as downscaling technique to downscale the temperature and precipitation at Seoul station in Korea. K-NN could downscale both temperature and precipitation well. ANN made a good result for temperature, but it gave a divergence result in precipitation. Finally, SPI of Seoul station is computed to evaluate the effect of climate change on drought. BCM2 predicted that temperature will increase and drought severity will increase because of the increased drought spell at Seoul station.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2005.05b
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• pp.270-274
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• 2005

우리나라의 경우 매년 인구증가와 도시화로 인한 용수부족으로 국지적인 제한 급수를 실시하는 등 점차 물 문제가 중요한 사회 문제로 떠오르고 있는 가운데 새로운 대체 용수원의 개발이 시급하게 대두되어지고 있다. 이 가운데 지하댐(Ground-Water Dam) 건설에 의한 지하수 자원의 개발이 제안되고 있다. 수자원의 계절적 편중에 의한 수자원 최적화 활용을 위해 지하댐 최적 운용기법의 개발이 필요한데 이를 위해 본 연구에서는 지하댐 운영지표(Groundwater Dam Operating Index, G.O.I)를 제안하였다. 이를 위해 쌍천 유역의 수문학적 자료와 강수의 경향, 지하수위 그리고 지하댐 운영 자료를 이용하여 강수와 지하수위 상관관계를 비교 분석하였다. 분석한 결과 일강우량 90일 이동평균의 대수값이 지하수위 변동특성과 가장 높은 상관도를 보였다. 이 결과 값을 G.O.I 로 정의 하였으며 G.O.I 지표가 1보다 작은 구간과 지하댐 운영시 제한급수가 실시되었던 구간이 거의 일치하는 것으로 나타났다. 따라서 G.O.I 를 이용한 지하댐 실시간 의사결정 시스템 구성이 가능할 것으로 판단하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.4
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• pp.561-573
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• 2003

This study has analyzed the drought return and duration characteristics using the monthly rainfall at Seoul, and compared them with those obtained by applying the Poisson process. The Standardized Precipitation Index (SPI) was used as the drought index along with the 10 month moving average for the rainfall smoothing. The thresholds applied for the analysis of drought were -1.00, -1.50, and -2.00. The drought return and duration characteristics derived from the analysis of observed data show that: (1) The moderate drought occurs every 2 years and lasts about 4 - 5 months. (2) The severe drought occurs every 3 - 5 years and lasts about 2 - 4 months. (3) The extreme drought occurs every 8 - 23 years and lasts about 1 - 4 months. Especially, the severe droughts (thresholds of -1.5 and -2.0) before the long dry period were found to have longer return periods but shorter durations than those after the long dry period. This seems to be because of the high variability of precipitation as well as the fact that no snowfall has been added for the winter precipitation before the long dry period. Finally, the comparison of results derived from the analysis of observed data and those derived by applying the Poisson process shows that the Poisson process well explain the return and duration characteristics of drought.