The hydrological components of a sandy loam soil of nearly level in Chuncheon over 30 years were computed using the E-DiGOR model. Daily simulations were carried out for each year during the period of 1980 to 2009 using standard climate data. Reference evapotranspiration and potential soil evaporation based on Penman-Montheith model were higher during May to August because of the higher atmospheric evaporative demand. Actual soil evaporation was mainly found to be a function of the amount and timing of rainfall, and presumably soil wetness in addition to atmospheric demand. Drainage was affected by rainfall and increased with a higher amount of precipitation and soil water content. Excess drainage occurred throughout rainy months (from July to September), with a peak in July. Therefore, leaching may be a serious problem in the soils all through these months. The 30-year average annual reference evapotranspiration and potential soil evaporation were 951.5 mm and 714.2 mm, respectively. The actual evaporation from bare soil varied between 396.9-528.4 mm and showed comparatively lesser inter-annual variations than drainage. Annual drainage rates below 120 cm soil depth ranged from 477.8 to 1565.9 mm. The long-term mean annual drainage-loss was approximately two times higher than actual soil evaporation.
The aridity index, which is determined as the ratio of potential evapotranspiration to precipitation, is one of key parameters in drought characterization. Whereas the evaporative index, which is defined as the ratio of actual evapotranspiration to precipitation, represents the fraction of available water consumed by the evapotranspiration process. This study investigates variation of the aridity and evaporative indexes due to climate change during the 21st century in South Korea. Estimations of the aridity and evaporative indexes are obtained using SWAT mode based on ensemble of 13 different GCMs over 5 large basins of South Korea for 2 RCP scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5). The results shows the opposite trends of the two indexes, where the aridity index is projected as always increase, while the evaporative index is expected to decrease in all of 3 future period (2011-1940, 1941-1970, 1971-2099). The estimated results also suggest that land cover influenced significantly evapotranspiration along with the change of climate. The study indicates that South Korea will be facing with a high risk of water scarcity in future due to climate change, which is seriously challenging for water planing and management in the country.
The purpose of this study is to understand the characteristics of hourly PET(Potential Evapo Transpiration) variation estimated using Penman ET model. The estimated PET using Penman model was compared with measured ET. For this study, two subwatersheds were selected, and fluxes, meteorological data and soil moisture data were measured during the summer and winter days. During the winter days, the aerodynamic term of Penman ET is much greater than that of energy term of Penman ET for dry soil condition. The opposite phenomena appeared fer wet soil condition. During the summer days, energy term is much more important factor for ET estimation compared with aerodynamic term regardless of soil moisture condition. Penman ET, measured ET, and energy term show the similar hourly variation pattern mainly because the influence of net radiation on the estimation of Penman ET is much more significant compared with other variables. Even though there are much more soil moisture in the soil during the wet days, the estimated hourly ET from Penman model and measured hourly ET have smaller values compared with those of dry days, indicating the effect of cloudy weather condition.
잠재증발산($ET_P$)과 실제증발산($ET_A$) 사이의 보완관계 가설을 국내 다목적댐 유역에 적용하여, 각 유역의 기상 수문 관측자료를 기반으로 잠재 및 실제 증발산사이의 보완관계 성립을 검증하고자 하였다. 연단위 실제증발량($ET_A$)은 총강수량과 총유출량의 차이로서 간접추정하였으며, 가용수분량은 연강수량으로 대체하여 사용하였다. 이때, 팬증발량 보정에 사용된 팬계수(kp)는 홍수기 및 비홍수기로 구분하여 $ET_{pan}$과 FAO Penman-Monteith 식으로 계산된 증발량($ET_{PM}$)의 비를 통해 산정하였다. 각 다목적댐 유역에서 관측자료 기반의 독립적으로 계산된 $ET_P$와 $ET_A$를 통해 보완관계를 산정한 결과, 대부분의 유역에서 가용수분량이 증가할수록 $ET_P$는 감소함과 동시에 $ET_A$는 증가하는 일반적인 보완관계의 패턴을 잘 보였고, 강수량의 증가에 따라 평형증발산량($ET_W$)의 수렴을 확인할 수 있었다. 하지만, 주암댐의 경우 $ET_A$가 다른 댐 유역에 비해 크게 산정되어 가용수분량이 큰 구간에서 $ET_P$를 초과하는 경우도 발생하였다. 이는 주암댐 유역의 강수량의 과다산정 혹은 유입량의 과소산정의 가능성을 보여주는 결과로 해석될 수 있다. 증발산 보완관계를 수문학적 물수지검증을 위한 기준으로 활용한다면 홍수기 다목적댐 유입량 산정의 불확실성을 제어하는데 도움이 될 것으로 기대한다.
증발산량은 수자원 부존량 평가, 물수지 분석, 지구의 물 순환 및 에너지 순환을 이해하기 위해서 알아야 할 중요한 수문량이다. 실제 증발산량이 습윤조건의 증발산량의 2배에서 잠재 증발산량을 제한 것과 같다는 보완관계(Complimentary relationship)를 기반으로 기상관측망 지점에서 일반적으로 관측되는 기상 자료를 이용해 증발산량을 산정하는 방법이 다양하게 개발되어 왔다. 이 중 Granger and Gary (GG)방법은 보완관계를 기반으로 경험적인 매개변수를 도입하여, 지역의 기온 등의 자료만 활용하여 증발산량을 산정할 수 있도록 하는 경험식이다. 본 연구에서는 FLUXNET2015 자료 중 아시아 지역 내의 10개 지점에서 에디공분산법을 활용해서 관측된 증발산량 자료를 GG방법을 활용하여 산정한 증발산량과 비교하였다. 내륙지역의 경우 해안지역에 비해 상대적으로 정확하게 증발산량이 추정되었고, 이에 해안지역의 경우에만 담금질 기법(Simulated Annealing, SA)을 활용하여 GG방법의 매개변수를 수정하였다. 수정된 GG방법을 활용하여 증발산량 추정 결과의 Root mean square error, Coefficient of determination($R^2$), Mean absolute BIAS를 개선할 수 있었다.
The semi-arid and arid regions comprise almost 40 percent of the world's land surface. The low and erratic precipitation pattern is the single most significant contributor for limiting crop production in such regions where rainfall is the source for surface, soil and ground water. In a changing climate, the semi-arid and arid regions would increasingly face the challenge of water scarcity. According to the relevant literature; under the assumption of a doubling of the current atmospheric CO2 concentration, irrigation demand was estimated to increase for wheat and to decrease for second crop maize in a Mediterranean environment of Turkey in the 2070s. Crop evapotranspiration would decrease due to stomata closure. Reference evapotranspiration and potential soil evaporation were projected to increase by 8.0 and 7.3%, respectively, whereas actual soil evaporation was predicted to decrease by 16.5%. Drainage losses below 90 cm soil depth were found to decrease mainly due to lesser rainfall amount in the future.
수원지방(水原地方)의 잠재적(潛在的) 증발산량(蒸發散量)을 파악(把握)하고 또 그의 합리적(合理的)인 산출방법(算出方法)을 기존공식(旣存公式)에서 찾기 위(爲)하여 1964년(年)부터 1973년(年)까지 10개년간(個年間)에 걸쳐 조사(調査)된 기상자료(氣象資料)를 토태(土台)로 Blanney-Criddle을 비롯한 Thornthwaite, Penman, Jensen-Haise, Truc 공식(公式)을 적용(適用)하여 잠재적(潛在的) 증발산량(蒸發散量)을 산출(算出)함과 동시(同時) 이들을 상호(相互) 비교(比較)하였는바 그 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. 1. 수원지방(水原地方)의 잠재적 증발산량(蒸發散量)은 성하기(盛夏期) 7, 8월(月)을 정점(頂點), 동기(冬期) 1월(月)과 12월(月)을 기점(基點)으로 한 uni-modal distribution을 하고있으며 Blanney-Criddle 공식(公式)에 의(依)한 연증발산량(年蒸發散量)은 1,377mm 그리고 다른 네 공식(公式)에서 산출(算出)된 연증발산량(年蒸發散量)은 714mm에서 896mm 범위(範圍)에 있다. 2. Blanney-Criddle 공식(公式)에서 산출(算出)된 증발산량(蒸發散量)은 다른 네 공식(公式)에서 산출(算出)된 것 보다 많은 한편 다른 네 공식(公式)에서 산출(算出)된 증발산량(蒸發散量) 간(間)에는 대동소리(大同小異)하다. 그러나 이들 네 공식(公式)에서 산출(算出)된 증발산량(蒸發散量)의 평균치(平均値)와 Blanney-Criddle 공식(公式)의 증발산량(蒸發散量) 간(間)에는 고도(高度)의 상관(相關)이 있다. 3. 공식(公式)에서 산출(算出)된 증발산량(蒸發散量)과 기존(旣存)에 표발(表發)된 수도(水稻)에 대(對)한 실제적(實際的) 증발산량(蒸發散量) 간(間)의 관계(關係)에 있어서 Blanney-Criddle 공식(公式)을 기준(基準)으로 할 경우(境遇) 일반품종(一般品種)에는 보정계수(補正係數) 0.8 그리고 통일품종(統一品種)에는 1.0을 대입(代入)하므로서 양자간(兩者間)에는 근사(近似)한 치(値)를 갖게되며 다른 네 공식(公式)의 평균치(平均値)를 기준(基準)으로 할 경우(境遇) 일반품종(一般品種)에는 1.2 그리고 통일품종(統一品種)에는 1.5를 대입(代入)하므로서 상호근사(相互近似)한 치(値)를 갖게된다. 따라서 수원지방(水原地方)의 잠재적(潛在的) 증발산량(蒸發散量)은 Blanney-Criddle과 다른 네 공식(公式)에서 산출(算出)된 증발산량(蒸發散量)의 중간치(中間値)라고 생각된다. 4. 증발산량(蒸發散量) 산출(算出)에 있어서는 공식(公式) 상호간(相互間)에 연관성(連關性)이 있으므로 어느 공식(公式)이든 적용(適用)할 수 있으나 Blanney-Criddle에 의(依)한 증발산량(蒸發散量) 산출(算出)은 다른 네 공식(公式)에 비(比)하여 간단(簡單)하고 용이(容易)하므로 Blanney-Criddle 공식(公式)에 보정계수(補正係數)를 조정(調整)하여 활용(活用)하는 것이 보다 효과적이라고 생각한다.
본 연구에서는 수분수지를 통하여 호남의 8개 지역을 대상으로 잠재적 물 사정을 고찰하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구지역의 강수량과 토양의 함수율, 잠재증발산량, 저장량, 실재증발산량, 수분부족과 수분잉여량를 산출하고 이를 통하여 수분수지를 분석한 결과 잠재적인 물 사정을 직접적으로 지시하는 수분잉여량은 여수, 순천, 장흥, 남원, 담양, 흑산도, 광주, 목포의 순으로 나타나 섬 지역인 흑산도와 광주, 목포가 잠재적인 물 사정이 가장 불량한 지역으로 판단되었다. 둘째, 수분잉여량과 강수량, 실재증발산량의 관계를 분석한 결과, 수분잉여량이 많은 지역은 대체로 강수량이 많고 실재증발산량이 적은 지역이라는 사실을 알 수 있었다. 셋째, 본 연구에서 고찰한 잠재적 물 사정은 호남지역의 실질적인 물 사정과도 몇 가지 사안에서 일맥 상통하고 있었다. 즉, 전통적으로 호남지역에서 가장 물 사정이 좋지 않아 대규모 댐과 저수지 건설을 시행한 광주와 목포시의 잠재적 물 사정이 나쁘게 분석된 것은 수분수지를 통해 잠재적 물 사정을 고찰한 본 연구의 유용성을 증명하는 것이다. 그러나 본 연구는 도시화에 따른 토지이용 및 경관변화와 연구지역의 물 사용량 및 저수량을 수분수지에 직접적으로 적용하지 못한 한계를 가지고 있으며 이는 차후 연구에서 수행되어야 할 것으로 사료된다.
본 연구에서는 잠재증발산량과 실제증발산량간의 보완관계 기반의 증발산량 산정 모형인 Brutsaert and Stricker (1979)의 AA 모형과 Morton (1983)의 CRAE 모형을 제주도내 두 개의 상시하천 유역에 처음으로 적용하고 이 지역에 적합한 모형의 매개변수를 제안하였다. AA 모형과 CRAE 모형의 매개변수 검정과 모형의 검증을 위한 대표유역으로 각각 북제주에 위치한 한천 유역과 남제주에 위치한 강정천 유역을 선정하였다. 한천 유역에 대해 AA 모형의 경험상수 ${\alpha}$와 이류에너지항 M, CRAE 모형의 경험상수 $b_1$과 $b_2$를 바꾸어가면서 실제증발 산량을 산정하고 이를 유역수문모델링 결과와의 비교를 통해 매개변수 검정을 수행하였다. 그 결과 AA 모형은 ${\alpha}=1.00$, $M=30.0Wm^{-2}$, CRAE 모형은 $b_1=33.0Wm^{-2}$, $b_2=1.02$이 최적의 값으로 산정되었다. 동일한 매개변수를 사용하여 AA 모형과 CRAE 모형의 검증 대상유역인 강정천 유역에 적용한 결과, 두 모형 모두 식생의 성장기 및 비성장기에 유역수문모델링 결과와 유사한 것으로 분석되었다.
The purpose of this paper is to know the effect of Adjustment factor (C) in Penman equation In the modified Penman equation by Doorenbos and Pruitt (1977), Potential Evapotranspiration(PET) was calculated in cases of (1) neglecting Adjustment factor (C=1, 0, A), (2) fixing Day/Night wind ratio (URATIO) to 2.0(B-l) and computing daily URATIO (B-2), and was compared with Actual Evapotranspiration (AET) for paddy fields in Suwon (1985-1986). The followings are a summary of this study results ; 1. Using 1985-1986 meteorological data, daily average PET in cases of A, B-i, B-2 were 4.61 mm/day, 4.81 mm/day and 5.36 mm/day respectively and daily average AET was 4.26 mm/day. The increment ratios of PET based on case A were 100%, 104.34% and 116.27% 2. The range of Adjustment factor (C) in cases of B-i, B-2 were 0.916-1.140 and 0.922-1.392 respectively. 3. The regression coefficient(r) between AET and PET in cases of A, B-i, B-2 were 0.928, 0.924 and 0.915 respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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