• 한국수자원학회논문집
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• 제56권4호
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• pp.273-284
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• 2023

최근 지속적인 가뭄으로 물 공급에 큰 어려움을 겪고 있으며, 이러한 극한 사상의 발생은 기후변화에 따라 더욱 빈번해질 것으로 전망된다. 본 연구는 기후변화에 따른 댐 운영 가뭄 취약성을 평가하고자, 보다 넓은 범위에서 미래 기후변화의 변동성을 반영할 수 있는 decision scaling 기법을 제안하였다. 충청남도 보령댐을 시범유역으로 선정하고 양적 신뢰도를 이용하여 평가한 결과, 보령댐의 가뭄 취약도는 도수로 반영 여부에 따라 95.80% 에서 98.13%까지 변동하였고, 기후변화에 매우 취약한 것으로 나타났다. 더불어 유전 알고리즘 기반 최적의 헤징룰을 산정하여 가뭄 취약성의 저감 효과를 분석하였고, 다양한 사회·경제적 변화에 대응하기 위해 세 가지 수요 시나리오(고수요, 저수요, 기준수요) 하에서 평가를 진행하였다. 양적 신뢰도와 극한가뭄 발생 빈도를 평가 기준으로 분석한 결과, 두 헤징룰은 K-water의 용수공급 조정기준 대비 저수요 시나리오에서 공급 안정도를 개선시킴으로써 극한가뭄에 적절히 대처할 수 있는 방법으로 사용될 수 있을 것이다.

• 한국농공학회지
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• 제45권5호
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• pp.97-109
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• 2003

This study is mainly conducted to derive the design drought rainfall by the consecutive duration using probability weighted moments with rainfall in the regional drought frequency analysis. It is anticipated to suggest optimal design drought rainfall of hydraulic structures for the water requirement and drought frequency of occurrence for the safety of water utilization through this study. Preferentially, this study was conducted to derive the optimal regionalization of the precipitation data that can be classified by the climatologically and geographically homogeneous regions all over the regions except Cheju and Ulreung islands in Korea. Five homogeneous regions in view of topographical and climatological aspects were accomplished by K-means clustering method. Using the L-moment ratio diagram and Kolmogorov-Smirnov test, generalized extreme value distribution was confirmed as the best fitting one among applied distributions. At-site and regional parameters of the generalized extreme value distribution were estimated by the method of L-moments. Design drought rainfalls using L-moments following the consecutive duration were derived by the at-site and regional analysis using the observed and simulated data resulted from Monte Carlo techniques. Relative root-mean-square error (RRMSE), relative bias (RBIAS) and relative reduction (RR) in RRMSE for the design drought rainfall derived by at-site and regional analysis in the observed an simulated data were computed and compared. In has shown that the regional frequency analysis procedure can substantially more reduce the RRMSE. RBIAS and RR in RRMSE than those of at-site analysis in the prediction of design drought rainfall. Consequently, optimal design drought rainfalls following the regions and consecutive durations were derived by the regional frequency analysis.

• 대한토목학회논문집
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• 제39권6호
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• pp.735-742
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• 2019

가뭄은 영향을 받는 인자에 따라 체감정도가 달라지는 사회적 현상으로 기후학적 가뭄, 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄 등 다양한 상대적 개념으로 정의되고 있다. 본 연구에서는 다양하게 정의되는 가뭄 중에서 기상학적 가뭄을 나타내는 지수에 대한 비교 분석을 실시하고자 하였으며, 실제 과거 가뭄사례와 기상학적 가뭄지수 분석결과의 비교를 통하여 가뭄지수의 적용성을 검토하고자 하였다. 가뭄지수의 비교를 위하여 기상학적 가뭄을 판단하기 위해 일반적으로 가장 많이 사용되는 SPI (Standardized Precipitation Index)와 일반적으로 사용되지는 않지만 강수량만을 이용하여 가뭄분석이 가능한 CZI (China-Z Index), MCZI (Modified CZI), ZSI (Z-Score Index) 지수를 이용하였다. 대상지역으로는 최근까지도 가뭄이 발생하였던 태백과 속초지역을 대상으로 선정하였으며 1986년부터 2015년 기상 자료를 이용하여 지속시간 3개월로 가뭄지수 분석을 실시하였다. 분석 결과 SPI 가뭄지수가 과거 제한급수발생 가뭄사례에 대하여 높은 재현성을 나타내는 것으로 분석되었으며 CZI와 MCZI 가뭄지수의 경우 Extreme Dry 발생 횟수는 과거사례와 유사하나 실제 가뭄이 발생했던 년도에 대해서는 낮은 재현성이 나타났다. ZSI 가뭄지수의 경우 발생횟수, 과거사례와의 비교 모두 재현성이 떨어지는 것으로 분석되었다. 가뭄지수의 비교결과 강수량을 이용한 기상학적 가뭄지수의 경우 과거 가뭄사례와 가장 높은 재현성을 보이는 SPI 가뭄지수를 이용하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.553-567
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• 2004

본 연구에서는 SPI의 문제점을 보완하는 측면에서 수정 SPI(MSPI)를 제안하고, 이를 서울지점의 가물분석에 적용하여 비교하였다. MSPI는 강수량을 이동평균하기 전에 정규화 하는 과정을 추가하는 경우로 SPI가 강수의 절대량을 이월하는 반면 MSPI는 강수의 상대량을 이월하는 형태를 가지게 된다. 서울지점 월강수량자료는 1777년-1996년까지의 것으로 각각 전체자료 및 1900년을 전후로 한 장기건조기의 전반부 및 후반부를 따로 분석하여 비교될 수 있도록 하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) MSPI가 SPI에 비해 보다 현실적인 결과를 준다. 이는 1900년도 전후로의 장기건조기가 포함된 기록과 포함되지 않은 기록을 분석한 결과의 비교에서 확인되었다. (2) MSPI는 SPI에 비해 극단적인 강수사상에 덜 민감한 결과를 준다. 장기건조기의 전반부 및 후반부에 대해 MSPI를 적용한 결과를 비교하면 가뭄의 발생가능성은 보통 가뭄의 경우는 대체로 비슷하나 아주 심한 가뭄의 경우는 약간 줄어들었음을 파악할 수 있다(재현기간 약 18년에서 16년으로). 그러나 가뭄 발생 시 그 지속기간은 전반부에 비해 후반부가 길게 나타나고 있다(아주 심한 가뭄의 경우 약 2개월에서 2.5개월로). 이러한 결과는 상대적으로 극단적인 결과로 나타내는 SPI(아주 심한 가뭄의 경우 재현기간은 약 25년에서 10년으로, 지속기간은 1.5개월에서 3.5개월로)에 비해 보다 현실적이라고 판단할 수 있다.

• 한국농공학회논문집
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• 제46권3호
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• pp.17-30
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• 2004

This study aimed to develop an agricultural drought assessment methodology for irrigated paddy field districts from a single reservoir. Agricultural drought was defined as the reservoir storage shortage state that cannot satisfy water requirement from the paddy fields. The suggested model, SRADEMP (a Single Reservoir Agricultural Drought Evaluation Model for Paddy), was composed of 4 submodels: PWBM (Paddy Water Balance Model), RWBM (Reservoir Water Balance Model), FA (Frequency and probability Analysis model), and DCI (Drought Classification and Indexing model). Two indices, PDF (Paddy Drought Frequency) and PDI (Paddy Drought Index) were also introduced to classify agricultural drought severity Both values were divided into 4 steps, i.e. normal, moderate drought, severe drought, and extreme drought. Each step of PDI was ranged from +4.2 to -1.39, from -1.39 to -3.33, from -3.33 to -4.0 and less than -4.0, respectively. SRADEMP was applied to Jangheung reservoir irrigation district, and the results showed good relationships between simulated results and the observed data including historical drought records showing that SRADEMP explains better the drought conditions in irrigated paddy districts than PDSI.

• 한국수자원학회논문집
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• 제44권11호
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• pp.889-902
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• 2011

본 연구에서는 한반도에서 발생했던 과거 가뭄사상의 정량적 평가를 위한 가뭄심도-지속기간-생기빈도(Severity-Duration-Frequency, SDF) 곡선을 유도하기 위해서 가뭄지수를 이용한 빈도해석을 실시하였다. 분석지점으로는 4대강 유역을 중심으로 하는 기상청 산하의 서울, 대전, 대구, 광주, 부산관측소를 선정하였으며 강수자료는 1974~2010년(37년)의 강수 자료를 이용하였다. 가뭄빈도해석에는 기상학적 가뭄지수인 SPI (Standardized Precipitation Index)를 선정하였으며 확률분포형에 대한 적합도 검정에서는 일반극치분포(GEV, Generalized Extreme Value)가 최적의 확률분포형으로 선정되었다. 가뭄지수의 빈도해석 통하여 유도된 주요 관측소별 SDF (Severity-Duration-Frequency) 곡선을 이용하여 과거의 주요 가뭄사상에 대한 재현기간을 제시하였으며 1994~1995년 가뭄의 경우 남부지방을 중심으로 하는 극심한 가뭄으로서 광주관측소에서는 50~100년, 부산관측소에서는 100~200년의 높은 재현기간을 나타내었다. 그밖에 1988~1989년 가뭄의 경우 서울관측소에서는 300년의 재현기간을 나타내었다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.409-416
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• 2020

최근 증가하고 있는 이상기후현상으로 인한 사회·경제적 피해를 줄이기 위해 이상기후 감시가 필수적이다. 이 연구의 목적은 Noah 3.3 지면모형으로 추정한 토양수분자료를 활용하여 준실시간 주간 근역층 토양수분지수(Soil Moisture Index, SMI)를 산정하는데 있다. 동아시아영역(15-60°N, 70-150°E)에 대해 Noah 3.3 지면모형의 적용성을 평가하기 위해 양쯔강유역을 선정하였으며, 해당 유역에서 증발산과 현열을 FluxNet, FluxCom, Global Land Evaporation Amsterdam Model (GLEAM), ERA-5, Generalized Complementary Relationship (GCR)자료를 이용하여 비교·평가하였다. 양쯔강 유역에서 Noah 지면모형으로 추정한 증발산은 FluxNet, FluxCom, GLEAM, ERA-5, GCR에 의한 증발산과 0.96이상의 매우 높은 결정계수의 값을 보였으며, 현열의 경우에는 FluxNet 현열 자료와 0.71의 결정계수로 증발산 보다 다소 낮은 값을 보였다. 주간 근역층 SMI 시계열로부터 2019년 7월부터 10월까지 중국의 동부지역에서 극한가뭄(Extreme drought)이 확장되는 현상이 관측되었다. 월별 극한가뭄 발생일수의 트렌드 분석결과, 우리나라의 경우 봄철에는 극한가뭄이 지난 20년 동안 대체로 감소하는 경향이 나타났으나, 가을철에는 한반도 전역에 걸쳐 증가하는 경향이 나타났다. 이 연구가 가뭄의 시·공간적 지속성 및 확장성과 최근 가뭄발생의 경향성 등을 종합적으로 분석하고 판단하여, 가뭄으로 인한 사회·경제적 피해를 줄이기 위한 적절한 대책 마련에 활용성이 클 것으로 기대된다.

• 한국농공학회논문집
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• 제60권6호
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• pp.55-63
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• 2018

This paper aimed to characterize the spatial and temporal pattern of agricultural drought in Pre-Kharif season using Vegetation Health Index (VHI) and illustrated drought characteristics in Bangladesh during 2001-2015. VHI was calculated from TCI (Temperature Condition Index) and VCI (Vegetation Condition Index) derived from MODIS Terra satellite data, LST (Land Surface Temperature) and EVI (Enhanced Vegetation Index), respectively. The finding showed that all drought-affected areas were experienced by mild, moderate, severe and extreme droughts in several years of Pre-Kharif seasons. Significant drought events were found in the year of 2002 and 2013. On average, Chittagong district covered the largest drought area in all drought stages, and the fraction of drought area was the highest in Sylhet and Rangpur for Pre-Kharif season. Finally, overlaying annual VHI raster maps resulted in that the most vulnerable district to agricultural drought were Sylhet, Rangpur, and Mymensingh in the northern and eastern regions of Bangladesh.

• 한국농공학회논문집
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• 제64권4호
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• pp.11-20
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• 2022

Currently, the operation rule of agricultural reservoirs in case of drought events follows the drought forecast warning standard of agricultural water supply. However, it is difficult to preemptively manage drought in individual reservoirs because drought forecasting standards are set according to average reservoir storage ratio such as 70%, 60%, 50%, and 40%. The equal standards based on average water level across the country could not reflect the actual drought situation in the region. In this study, we proposed the improvement of drought operation rule for agricultural reservoirs based on the percentile approach using past water level of each reservoir. The percentile approach is applied to monitor drought conditions and determine drought criteria in the U.S. Drought Monitoring (USDM). We applied the drought operation rule to reservoir storage rate in extreme 2017 spring drought year, the one of the most climatologically driest spring seasons over the 1961-2021 period of record. We counted frequency of each drought criteria which are existing and developed operation rules to compare drought operation rule determining the actual drought conditions during 2016-2017. As a result of comparing the current standard and the percentile standard with SPI6, the percentile standard showed severe-level when SPI6 showed severe drought condition, but the current standard fell short of the results. Results can be used to improve the drought operation criteria of drought events that better reflects the actual drought conditions in agricultural reservoirs.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제40권4호
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• pp.335-344
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• 2015

Purpose: Soybean growth is adversely affected by environmental stresses such as drought, extreme temperatures, and nutrient deficiency. The objective of this study was to develop a method for rapid measurement of drought stress in soybean plants using a hyperspectral fluorescence imaging technique. Methods: Hyperspectral fluorescence images were obtained using UV-A light with 365 nm excitation. Two soybean cultivars under drought stress were analyzed. A partial least square regression (PLSR) model was used to predict drought stress in soybeans. Results: Partial least square (PLS) images were obtained for the two soybean cultivars using the results of the developed model during the period of drought stress treatment. Analysis of the PLS images showed that the accuracy of drought stress discrimination in the two cultivars was 0.973 for an 8-day treatment group and 0.969 for a 6-day treatment group. Conclusions: These results validate the use of hyperspectral fluorescence images for assessing drought stress in soybeans.