This study was conducted to investigate the yield response of soybean to drought stress in 1984 and 1986 at the experiment field of the National Academy of Agricultural Science using experiment plots with different soil water tension and fertilizer levels. The average yield response factor (YRF) of soybean to evapotranspiration (ET) calculated as [(Ya/Ym)/(ETa/ETm)], where Ya, average yield; Ym, maximum yield; ETa, average ET; and ETm, maximum ET, was 0.91 with the range from 0.74 to 1.16. Relationship between yield index (YI=[Ya/Ym]) and evapotranspiration index (ETI=[ETa/PET]) was $YI=0.87{\cdot}(ETI)+0.09$. Relationship between YI and the maximum soil water tension (Hmax) was $YI=1.23-0.23{\cdot}{\log}$ (Hmax). Relationship between YI and the days of drought stressed (Dr) was $YI=0.877{\cdot}{\exp}$ ($-0.01{\cdot}Dr$). The relation between YI and fertilizer level (F) was $YI=-0.21{\cdot}F2+0.36{\cdot}F+0.33$, under very serious drought condition as the maximum soil water tension was 0.3 MPa.
Yoon, Dong-Hyun;Nam, Won-Ho;Lee, Hee-Jin;Tadesse, Tsegaye;Wardlow, Brian D.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2018.05a
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pp.405-409
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2018
최근 기후변화로 인해 기온, 강수량 등 농업에 직접적인 영향을 주는 환경요인의 변화가 급격하게 진행되고 있으며, 식량농업기구 (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)는 기후변화로 인해 전 세계적인 식량위기가 발생할 가능성이 크다고 경고하고 있다. 농업 시스템의 생산 능력을 확보하기 위해 수자원의 효율적인 공급 및 분배, 수확량 예측, 토지 특성 파악 등 농업 생산 제한요소에 대한 빠른 정보수집이 요구되고 있다. 재해관리 분야에서 원격탐사 기술은 재해 발생을 인지하고 발생지역의 재해 진행과 피해 정도를 신속하게 제공할 수 있다는 점에서 효용성이 높다. 또한 위성 영상을 이용할 경우 접근이 용이하지 못한 지역의 조사가 수월하며, 장기적인 변화관측이나 환경감시 등 광역적 접근이 가능하다. 최근 위성영상을 통한 다양한 신호의 데이터 취득 및 가공이 가능하게 됨에 따라 주기적이고 동일한 정확도로 지상자료의 획득이 가능하다는 측면에서 인공위성을 활용한 농업 분야에서의 가뭄 분석 연구의 필요성이 대두되었다. 위성영상 신호를 통해 농업 가뭄에 활용되고 있는 지표로는 정규식생지수 (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 및 식생상태지수 (Vegetation Condition Index, VCI), 식생가뭄반응지수(Vegetation Drought Response Index, VegDRI) 등이 있다. 잠재 증발산과 실제 증발산의 비를 이용한 위성영상기반의 가뭄지수인 Evaporative Stress Index (ESI)는 일반적으로 사용되는 가뭄지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI), 파머가뭄심도지수 (Palmer Drought Severity Index, PDSI) 등과 비교하였을 때, 가뭄에 더 민감하고 빠른 반응을 보인다는 연구 결과로부터 짧은 기간의 급속하게 발생하는(rapid-onset) Flash drought의 가뭄판단지표로 활용되고 있다. 본 연구에서는 과거 우리나라에 발생했던 극심한 가뭄 사상을 대상으로 ESI의 가뭄분석을 통해 타 지표와의 차별성을 확인하고 농업 가뭄 모니터링의 새로운 지표로써 적용성을 검토하고자 한다.
The 4 sets of environmental variables dealing with meteorology, hydrology and physiography were analyzed to generate a spatial drought risk index of Phitsanulok province of Thailand. The analysis of K-mean and discriminant were applied to the set of the selective drought variables for grouping each of spatial variable set into 4 classes. The obtained 4 classes, based on group statistics, were thus recoded in the meaning of no risk, low risk, moderate risk, and high risk. The regression coefficient between recoded classes and a set of the selective environmental variables were then applied as spatial variable weighting on thematic dataset in GIS spatial analysis. The results showed that the weighting score of drought variable was highest in meteorological variable compared to other variables.
Lee, Hee-Jin;Nam, Won-Ho;Yoon, Dong-Hyun;Mark, D. Svoboda;Brian, D. Wardlow
Journal of Korea Water Resources Association
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v.54
no.8
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pp.577-587
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2021
Drought is generally considered to be a natural disaster caused by accumulated water shortages over a long period of time, taking months or years and slowly occurring. However, climate change has led to rapid changes in weather and environmental factors that directly affect agriculture, and extreme weather conditions have led to an increase in the frequency of rapidly developing droughts within weeks to months. This phenomenon is defined as 'Flash Drought', which is caused by an increase in surface temperature over a relatively short period of time and abnormally low and rapidly decreasing soil moisture. The detection and analysis of flash drought is essential because it has a significant impact on agriculture and natural ecosystems, and its impacts are associated with agricultural drought impacts. In South Korea, there is no clear definition of flash drought, so the purpose of this study is to identify and analyze its characteristics. In this study, flash drought detection condition was presented based on the satellite-derived drought index Evaporative Stress Index (ESI) from 2014 to 2018. ESI is used as an early warning indicator for rapidly-occurring flash drought a short period of time due to its similar relationship with reduced soil moisture content, lack of precipitation, increased evaporative demand due to low humidity, high temperature, and strong winds. The flash droughts were analyzed using hydrometeorological characteristics by comparing Standardized Precipitation Index (SPI), soil moisture, maximum temperature, relative humidity, wind speed, and precipitation. The correlation was analyzed based on the 8 weeks prior to the occurrence of the flash drought, and in most cases, a high correlation of 0.8(-0.8) or higher(lower) was expressed for ESI and SPI, soil moisture, and maximum temperature.
Nam, Won-Ho;Kim, Taegon;Hong, Eun-Mi;Hayes, Michael J.;Svoboda, Mark D.
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.57
no.1
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pp.59-67
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2015
Because reservoirs that supply irrigation water play an important role in water resource management, it is necessary to evaluate the vulnerability of this particular water supply resource. The purpose of this study is to provide water supply risk maps of agricultural reservoirs in South Korea using irrigation vulnerability model and cluster analysis. To quantify water supply risk, irrigation vulnerability indices are estimated to evaluate the performance of the water supply on the agricultural reservoir system using a probability theory and reliability analysis. First, the irrigation vulnerability probabilities of 1,346 reservoirs managed by Korea Rural Community Corporation (KRC) were analyzed using meteorological data on 54 meteorological stations over the past 30 years (1981-2010). Second, using the K-mean method of non-hierarchical cluster analysis and pre-simulation approach, cluster analysis was applied to classify into three groups for characterizing irrigation vulnerability in reservoirs. The morphology index, watershed area, irrigated area, and ratio between watershed and irrigated area are selected as the clustering analysis parameters. It is suggested that the water supply risk map be utilized as a basis for the establishment of risk management measures, and could provide effective information for a reasonable decision making on drought risk mitigation.
Kim, Hyeok;Kim, Ji Eun;Kim, Jiyoung;Yoo, Jiyoung;Kim, Tae-Woong
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.43
no.3
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pp.309-319
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2023
Recently, the frequency and intensity of meteorological disasters have increased due to climate change. In South Korea, there are regional differences in vulnerability and response capability to cope with climate change because of regional climate characteristics. In particular, drought results from various factors and is linked to extensive meteorological, hydrological, and agricultural impacts. Therefore, in order to effectively cope with drought, it is necessary to use a composite drought index that can take into account various factors, and to evaluate future droughts comprehensively considering climate change. This study evaluated hydrologic risk(${\bar{R}}$) of future drought in the Nakdong River basin based on the Dynamic Naive Bayesian Classification (DNBC)-based composite drought index, which was calculated by applying Standardized Precipitation Index (SPI), Streamflow Drought Index (SDI), Evaporate Stress Index (ESI) and Water Supply Capacity Index (WSCI) to the DNBC. The indices used in the DNBC were calculated using observation data and climate scenario data. A bivariate frequency analysis was performed for the severity and duration of the composite drought. Then using the estimated bivariate return periods, hydrologic risks of drought were calculated for observation and future periods. The overall results indicated that there were the highest risks during the future period (2021-2040) (${\bar{R}}$=0.572), and Miryang River (#2021) had the highest risk (${\bar{R}}$=0.940) on average. The hydrologic risk of the Nakdong River basin will increase highly in the near future (2021-2040). During the far future (2041-2099), the hydrologic risk decreased in the northern basins, and increased in the southern basins.
Park, JinHyun;Go, JeaHan;Jo, YoungJun;Jung, KyungHun;Sung, MuHong;Jung, HyoungMo;Park, HyunKyu;Yoo, SeungHwan;Yoon, KwangSik
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.60
no.5
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pp.115-124
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2018
Resilience has been widely used in various fields including design and operation of infrastructures. The resilient infrastructures not only reduce the damage scale of various disasters but also reduce the time and cost required for restoration. However, resilience rarely applied to promote efficient management of agricultural infrastructures. Recently, drought is an aggravating disaster by climate change and need countermeasures. Therefore, we tried to demonstrate evaluating measures in case of drought under consideration of resilience. This study applied the robustness-cost index (RCI) to evaluate alternative solution of the supply problem of a large agricultural reservoir under drought conditions. Four structural alternatives were selected to estimate the robustness index (RI) and the cost index (CI) to obtain the RCI values. Structural alternatives are classified into temporary measures and permanent measures. Temporary measures include the development of a tube wells and the installation of the portable pump, while the permanent measures include the installation of a pumping stations and the pumping water to the reservoir (Yeongsan River-Naju reservoir). RCI values were higher in permanent measures than those of temporary measures. Initial storage of the reservoir also affected RCI values of the drought measures. Permanent measures installation and management of early stage of the reservoir storage shortage was identified as the most resilient system.
This research investigated the 2001 spring drought on croplands in South Korea using satellite imagery. South Korea has suffered from spring droughts almost every year. Meteorological indices have been used for monitoring droughts, however they don't tell the local severity of drought. Therefore, this research aimed at detecting the local, spatial pattern of drought severity at a cropland level. This research analyzed the agricultural drought using the wetness of remotely sensed pixels that affects the growth of early crops significantly in the spring. This research, specifically, analyzed the spatial distribution and severity of drought using the tasseled cap transformation and topographical factors. The wetness index from the tasseled cap transformation of Landsat 7 ETM/sub +/ imagery was very useful for detecting the 2001 spring drought susceptibility in agricultural croplands. Especially, the wetness values smaller than -0.2 were identified as the croplands that were suffering from serious water deficit. Using the water deficit pixels, drought severity was modeled finally.
Kim, Duckhwan;Hong, Seung Jin;Han, Daegun;Choi, Changhyeon;Kim, Hung Soo
Journal of Wetlands Research
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v.18
no.4
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pp.432-447
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2016
The increased frequency of drought and flood due to climate change was a global problem. In particular, drought was recognized as a serious environmental, ecological, social, and economic disaster. Therefore, it is necessary to study the measures to prevent it. In this study, we will estimate the meteorological drought index in the Han River Basin and analyze the impact of climate change on drought. The change of the meteorological drought occurrence due to climate change in the Han River separated by the common drought and severe drought was analyzed using the Representative Concentration Pathways (RCPs) scenarios provided by the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The years 1973 - 2010 were selected for analysis in the current period. Using the scenario, we separated the future period (Target I: 2011 - 2039, Target II: 2040 - 2069, Target III : 2070 - 2099). The number of occurrences of less than -1.0 and -1.5 standard precipitation index were analyzed by SPI 3, 6, 12. Looking at the results, trends in rainfall in the Han River was expected to increase from the current figures, the occurrence of drought is predicted to decline in the future. However, the number of drought occurrence was analyzed to increase toward long-term drought. The number of severe drought occurrences was usually larger than the common drought estimated. Additional studies may be considered in addition to the agricultural drought, hydrological drought, socio-economic drought. This will be done by using efficient water management. The results can be used as a basis for future drought analysis of the Han River.
The objectives of this study were to develop an evaluation method of regional vulnerability to agricultural drought and to classify the vulnerability patterns. In order to test the method, 24 city or county areas of Gyeonggi-do were chose. First, statistic data and digital maps referred for agricultural drought were defined, and the input data of 31 items were set up from 5 categories: land use factor, water resource factor, climate factor, topographic and soil factor, and agricultural production foundation factor. Second, for simplification of the factors, principal component analysis was carried out, and eventually 4 principal components which explain about 80.8% of total variance were extracted. Each of the principal components was explained into the vulnerability components of scale factor, geographical factor, weather factor and agricultural production foundation factor. Next, DVIP (Drought Vulnerability Index for Paddy), was calculated using factor scores from principal components. Last, by means of statistical cluster analysis on the DVIP, the study area was classified as 5 patterns from A to E. The cluster A corresponds to the area where the agricultural industry is insignificant and the agricultural foundation is little equipped, and the cluster B includes typical agricultural areas where the cultivation areas are large but irrigation facilities are still insufficient. As for the cluster C, the corresponding areas are vulnerable to the climate change, and the D cluster applies to the area with extensive forests and high elevation farmlands. The last cluster I indicates the areas where the farmlands are small but most of them are irrigated as much.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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