• Ocean and Polar Research
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• 제37권4호
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• pp.265-278
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• 2015

We analyzed the North Pacific Intermediate Water (NPIW) that was simulated in 25 coupled general circulation models (CGCMs) using historical and Representative Concentration Pathway 4.5 (RCP4.5) scenario experiments of Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5), focusing on the evaluation of the performance of HadGEM2-AO. A large inter-model diversity in salinity, density, and depth of the NPIW exists even though the multi-model ensemble mean (MME) is comparable to observations. It was found that the depth of the NPIW tends to be deeper in the models in which the NPIW is relatively saltier. HadGEM2-AO simulates the lightest NPIW having the lowest salinity at shallower depth, compared with other CGCMs. Future projections of the NPIW show that the temperature of the NPIW increases, but the density decreases in all CMIP5 models. It was shown that the salinity of the NPIW decreases in most models and the decrease tends to be larger in models simulating the lighter NPIW. The HadGEM2-AO projects moderate changes in the temperature and density of the NPIW out of the CMIP5 models.

• 한국농공학회논문집
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• 제57권5호
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• pp.69-80
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• 2015

The majority of projections of future climate come from Global Circulation Models (GCMs), which vary in the way they were modeled the climate system, and so it produces different projections about conceptualizing of the weather system. To implement climate change impact assessment, it is necessary to analyze trends of various GCMs and select appropriate GCM. In this study, climate data in 25 GCMs 41 outputs provided by Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) was downscaled at eight stations. From preliminary analysis of variations in projected temperature, precipitation and evapotranspiration, five GCM outputs were identified as candidates for the climate change impact analysis as they cover wide ranges of the variations. Also, GCM outputs are compared with trends of HadGCM3-RA, which are established by the Korean Meteorological Administration. From the results, it can contribute to select appropriate GCMs and to obtain reasonable results for the assessment of climate change.

• 한국기후변화학회지
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• 제7권4호
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• pp.421-426
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• 2016

Significant warming by anthropogenic influences over Korea is analyzed using CMIP5 projections (monthly mean, maximum and minimum temperatures) from RCP 8.5, 4.5, and 2.6 scenarios. Time of emergence (TOE) in JJA and DJF is chosen as the year when the magnitude of warming against the natural climate variability satisfies S/N>2 in 80% of the models in this study. Significant emergence in JJA is expected to appear in 2030s in three RCP scenarios, earlier than TOE in DJF. In DJF, TOE is expected to be 2040s in RCP 8.5 and is delayed in 2060s, 2080s in RCP 4.5, 2.6, respectively. Later emergence in low emission scenarios implies an importance of climate change mitigation consistent with previous studies. Maximum and minimum temperatures show similar results to the case of mean temperature. ToE is found to be affected by the amplitude of natural variability by season, variables and model spread, which requires further understanding.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.203-203
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• 2018

기후변화로 인한 몬순 강수량 변동은 세계에서 가장 인구가 많은 몬순 지역의 농업, 수자원, 에너지, 경제 및 사회와 밀접한 관련이 있으므로, 미래의 몬순 강수량 변화를 예측하는 것은 매우 중요하다. 결합 모델 상호 비교 프로젝트의 5 단계(CMIP5)에서는 복사 강제력이 2100년 이후에 약 2.6, 4.5, 6.0 및 $8.5Wm^{-2}$의 증가로 안정화된다고 가정하는 4가지의 다양한 시나리오(RCP 2.6, 4.5, 6.0, 8.5) 자료를 제공하고 있다. 본 연구에서는 한반도의 강수량에 큰 영향을 미치는 동아시아 여름 몬순의 기후 변화에 대해 더욱 집중하고자 한다. CMIP5 모형 자료에 대하여 대표 GCM 모형 선정을 하기 위해, 수문 분야에서 활용 가능한 기후모델 성능 평가 matrix를 구축하였다. 본 연구에서 사용된 평가 matrix는 동아시아 및 한반도 지역을 대상으로 CMIP5 모형의 강수 및 최고?최저기온에 대한 평균 기후장(spatial climatology)과 연변동성(interannual variability)의 모사력을 각 모형별, 계절별 비교뿐만 아니라 극한기후 모사력도 함께 고려하여, 대표 GCM을 선정하였다. 기후변화에 따른 동아시아 지역의 몬순 특성을 더욱 자세히 살펴보기 위해, 대표 GCM으로 선정된 모형들의 2가지 시나리오(RCP4.5와 RCP.5)에 대해 동아시아 지역에서의 여름 몬순 강수 변동 및 특성을 분석 및 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.255-255
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• 2020

아프리카 대륙에서 존재하는 가장 큰 사하라 사막(Sahara desert)의 면적은 지난 1세기 동안 기후변화로 인하여 10% 정도 증가하였고, 미래에도 기온상승으로 인하여 증가할 것으로 판단된다. 사하라 사막 면적의 증가로 인하여 아프리카의 자연식생과 수자원뿐만 아니라 아프리카에 거주하는 사람들의 삶에 많은 영향을 미치기에 사막의 면적 또는 경계선의 위치를 예측함은 매우 중요하다. 본 연구에서는 Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5)의 36개 Global Climate Models (GCMs)과 ERA-interim 재분석 자료의 1979~2000년 강수 자료들을 이용하여 사헬(Sahel) 지대 서쪽(15W~15E, 10N~20N)과 동쪽(15E~35E, 10N~20N)의 강수량과 사막경계선을 비교하였다. 또한, 각 모델의 과거 모의 성능을 평가하여 미래 기후 예측성을 판단하고자 한다. 본 연구에서는 22년 평균 강수량이 200mm 이하인 지역을 사막이라 정의하고, 모델별로 연평균 강수량과 사막경계선에 대한 root mean square error(RMSE)를 산정하여 평가하였다. 또한, 습윤 정적 에너지(Moist. Static Energy; MSE), 바람(풍속 및 풍향) 자료를 이용하여 각 모델의 사막경계선의 오차에 대한 이유를 분석하였다. 이 연구를 바탕으로 하여 사헬 지대의 강수량 및 사막면적 모의의 불확실성 요소를 이해하고, 미래 상세 지역 수문기후 변화 예측에 활용 가능한 GCMs을 선별할 수 있을 것으로 판단한다.

• 환경영향평가
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• 제24권3호
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• pp.205-216
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• 2015

전 지구와 남한, 북한, 일본 지역을 중심으로 한 동북아시아 지역에 대한 기온, 강수량, 일사량의 미래 변화를 정량적으로 평가하기 위해 총 34개 GCM에 의해 작성된 CMIP5 기후변화 시나리오를 분석하였다. 그 결과 동북아시아 지역에서 전 지구 평균보다 기온과 강수량이 증가하는 것으로 예측되었다. 특히 RCP 8.5 시나리오의 2080년대 북한 지역에서는 비록 GCM 간 예측의 불확실성이 크지만 과거 30년(1971-2000년)에 비해 기온은 $5.1^{\circ}C$, 강수량은 18% 증가하는 것으로 예측되었다. 일사량의 경우 전 지구 평균 일사량은 RCP 2.6 시나리오를 제외한 모든 RCP 시나리오에서 대체로 시간이 경과할수록 감소하는 것으로 예측되었으나 동북아시아 지역에서는 대체로 시간이 경과할수록 운량 감소의 영향으로 일사량이 증가하는 것으로 예측되었다.

• 대기
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• 제23권4호
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• pp.377-387
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• 2013

Projections of changes in the low latitude atmospheric circulation under global warming are investigated using the results of the CMIP5 ensemble mean. For this purpose, 30-yr periods for the present day (1971~2000) and the end of the $21^{st}$ century (2071~2100) according to the RCP emission scenarios are compared. The wintertime subtropical jet is projected to strengthen on the upper side of the jet due to increase in meridional temperature gradient induced by warming in the tropical upper-troposphere and cooling in the stratosphere except for the RCP2.6. It is also found that a strengthening of the upper side of the wintertime subtropical jet in the RCP2.6 due to tropical upper-tropospheric warmings. Model-based projection shows a weakening of the mean intensity of the Hadley cell, an upward shift of cell, and poleward shift of the Hadley circulation for the winter cell in both hemispheres. A weakening of the Walker circulation, which is one of the most robust atmospheric responses to global warming, is also projected. These results are consistent with findings in the previous studies based on CMIP3 data sets. A weakening of the Walker circulation is accompanied with decrease (increase) in precipitation over the Indo-Pacific warm pool region (the equatorial central and east Pacific). In addition, model simulation shows a decrease in precipitation over subtropical regions where the descending branch of the winter Hadley cell in both hemispheres is strengthened.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.360-360
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• 2018

기후변화에 따른 강우특성의 변화는 다양한 기상이변과 극한사상의 발현으로 사회적 관심이 높아지고 있는 이슈이다. 일반적인 기후변화 연구는 전지구 기후 모델 (GCM, General Circulation Model) 산출물에 기반하여 생산된 미래 기상정보를 바탕으로 이루어진다. 최근 국내 연구에서 주로 활용되는 자료는 IPCC 5차보고서(AR5)의 과학적 기반자료로 활용되는 CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project, phase 5) GCM 산출물이다. 수자원, 농업, 경제의 다양한 분야에서 기후변화 영향평가가 심층적으로 이루어지고 있는 가운데 미래기간에 대한 GCM 산출물에 대한 신뢰성에 대한 평가 연구는 상대적으로 미흡한 실정이다. 모델의 신뢰성은 산출물의 실제 현상에 대한 재현성을 평가함으로서 가늠할 수 있다. 본 연구에서는 한반도 지역에 대한 전지구 모델의 성능을 평가하기 위해 동아시아 지역의 격자단위 관측자료를 수집하여 과거기간(1970~2005)에 대한 강우특성 공간분포를 분석하고 이에 대한 GCM 산출물의 재현성을 평가하였다. 위도와 경도에 따른 강우특성의 공간적 변동성에 대한 GCM 결과의 상관성과 평균/절대오차를 산정하여 29개 CMIP5 GCM의 순위를 결정하여 제시하였다. 이 분석은 동아시아 해안지역과 한반도 지역을 구분하고 다양한 강우특성에 대한 재현성을 통합적으로 고려하여 이루어졌다. 연구 결과 오차 통계와 대상지역에 따라 GCM 순위가 상이하게 나타났으며 특히 공간분포의 패턴과 절대적 오차를 기준으로 판단한 GCM 순위가 크게 다르게 나타났다. 대체로 Hadley Centre 계열 모델의 동아시아 지역에 대한 강우특성 재현성이 높게 나타났으며 한반도 지역만을 대상으로 평가했을 때 MPI_ESM_MR과 CMCC center 계열 모델의 재현성이 높게 나타났다. 본 연구결과는 향후 한반도 지역의 기후변화 영향평가에 가중있게 고려되어야 할 GCM의 선정과 GCM 성능고려에 따른 기후변화 예측 불확실성 평가에 적용될 수 있으며 다양한 영향평가 연구결과의 신뢰도 제고에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제64권1호
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• pp.39-50
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• 2022

In this study, we suggested the optimal training period for predicting the streamflow using the LSTM (Long Short-Term Memory) model based on the deep learning and CMIP5 (The fifth phase of the Couple Model Intercomparison Project) future climate scenarios. To validate the model performance of LSTM, the Jinan-gun (Seongsan-ri) site was selected in this study. We comfirmed that the LSTM-based streamflow was highly comparable to the measurements during the calibration (2000 to 2002/2014 to 2015) and validation (2003 to 2005/2016 to 2017) periods. Additionally, we compared the LSTM-based streamflow to the SWAT-based output during the calibration (2000~2015) and validation (2016~2019) periods. The results supported that the LSTM model also performed well in simulating streamflow during the long-term period, although small uncertainties exist. Then the SWAT-based daily streamflow was forecasted using the CMIP5 climate scenario forcing data in 2011~2100. We tested and determined the optimal training period for the LSTM model by comparing the LSTM-/SWAT-based streamflow with various scenarios. Note that the SWAT-based streamflow values were assumed as the observation because of no measurements in future (2011~2100). Our results showed that the LSTM-based streamflow was similar to the SWAT-based streamflow when the training data over the 30 years were used. These findings indicated that training periods more than 30 years were required to obtain LSTM-based reliable streamflow forecasts using climate change scenarios.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.243-243
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• 2021

담수호는 방조제 건설 및 담수화를 통해 다양한 용수공급을 위해 개발된 수자원으로서 담수화된 수자원은 농업용수로 활용이 가능하다. 특히 간월호의 경우, 담수호 주변이 주로 농경지로 이루어져 있으며, 담수화된 수자원은 농업용수를 공급하기 위해 활용되고 있다. 따라서 간월호의 수자원 관리를 위한 장기적인 계획 수립을 위해서는 간월호의 주요 용수공급 대상이 되는 농경지 물수요량의 미래 변화에 대한 평가가 우선되어야 한다. 최근 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)에서는 기존 대표농도경로에 사회·경제 조건을 추가하여 공동 사회-경제 경로 (SSP, Shared Socioeconomic Pathways)라는 개념을 새롭게 제안하였으며, 이를 기반으로 6차 평가보고서 (6th Assessment Report, AR6)를 발간한 바 있다. 본 연구에서는 CMIP6 기후변화 자료를 기반으로 한 기후변화 자료를 통해 담수호 유역의 농업용수 수요량 변화를 평가하였으며, Makov chain 모형을 이용한 토지이용변화 자료를 검토하여 기후변화 뿐만 아니라 토지이용변화를 함께 고려한 미래 농업용수 수요량 변화 평가를 수행하였다. 이를 통해 CMIP6 시나리오별 미래 농업용수 수요량 변화를 검토하고, 현재 간월호의 용수공급 능력과 비교를 통해 간월호의 수자원 관리 능력을 평가하는 것이 본 연구의 목적이다.