• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2021.06a
• /
• pp.187-187
• /
• 2021

최근 기후 변화로 인한 한반도의 극한 홍수 및 가뭄의 발생 빈도가 급증하고 있다. 이와 같은 이상 기후의 발생으로 연간 강수량의 편차가 더 커지면서 장래 물 부족 문제가 더욱 심화될 전망이다. 따라서 본 연구에서는 한강 유역의 수문 모형 구축을 통해 미래 물수지 변화를 정량적으로 예측함으로써 기후 변화가 한강 유역의 수문순환요소와 수자원에 미치는 영향을 분석하고 평가하였다. 레이더 강우 시계열 자료의 활용을 위하여 격자 단위로 분석이 가능한 분포형 수문 모형 VIC (Variable Infiltration Capacity)을 사용하였고 모형 구축에는 레이더 강우와 종관기상관측소의 강우 자료에 조건부 합성 기법(Conditional Merging, CM)을 적용하여 보정된 강우 자료를 사용하였다. 제공되는 VIC의 토양, 식생 변수는 공간 해상도가 너무 낮고 유역 내에서도 공간적인 변동성이 크지 않아 침투에 관련된 매개변수를 토지 피복과 연관 지어 격자마다 적정한 매개변수를 회귀 분석하여 새로 산정하였다. 먼저 보정 기간 6년(2009-2014)에 대해 보정을 하고 이후 검증 기간 6년(2014-2019)에 대해 검증을 진행하였다. 보정, 검증 기간에 대한 NSE 값은 각각 0.968, 0.569로 양호한 결과를 보여주었다. 구축된 수문 모형에 기후 변화를 고려하기 위해 GCM 기반의 CMIP6 미래기상자료를 입력해서 미래의 물 수지와 수문순환요소의 변화를 모의하였고 모의 결과, 미래 기간에는 강수의 편차가 더욱 심화되면서 가뭄이 더 빈번하게 발생하는 경향을 보였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2022.05a
• /
• pp.410-410
• /
• 2022

기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)에서는 지난해부터 제6차 평가보고서(Sixth Assessment Report, AR6)를 준비하고 있으며, 최근 Working Group II에서 수행한 기후변화 영향, 적응 및 취약성(Impacts, Adaptation and Vulnerability) 보고서를 공개하였다. 보고서는 기존의 Representative Concentration Pathway (RCP) 시나리오에 사회경제적 조건을 추가로 고려한 Shared Socioeconomic Pathway (SSP) 시나리오를 제시하였고, 세계기후연구프로그램(World Climate Research Programme, WCRP)의 Coupled Model Intercomparison Project (CMIP)에서 제공하는 6단계(Phase 6) 미래 전망 자료를 적용하였다. 본 연구에서는 기후변화로 인한 미래 극한 강우량의 통계적 특성을 파악하기 위하여 CMIP6에서 제공하는 General Circulation Models (GCMs) 기반 미래 강우자료를 수집하여 부산광역시를 중심으로 분석하였다. 4개의 SSP (SSP126, SSP245, SSP370, SSP585) 시나리오별로 10개 GCMs의 모의 결과를 사용하였다. Gumbel 분포형과 확률가중모멘트법을 이용하여 미래 극한 강우량을 산정하였고, 현재 모의기간(S0, 1983-2014) 대비 미래 전망기간(S1, 2015-2044; S2, 2041-2070; S3, 2071-2100)의 변화를 재현기간(return period, T)별로 분석하여 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2019.05a
• /
• pp.265-265
• /
• 2019

기후변화로 의한 기온의 상승은 가뭄, 홍수와 같은 재해를 일으킬 뿐만 아니라 깊은 호수나 저수지와 같은 수자원에도 용존 산소, 물질, 영양소 및 식물플랑크톤의 수직적 분포 등과 같은 다양한 부분에 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 SWAT, HEC-ResSim 및 CE-QUAL-W2(이하 W2)모델을 사용하여 미래의 기후 변화에 따른 소양호의 수온, 성층강도 및 열적 안정성의 변화를 장기 예측하고 그 영향을 평가하는데 있다. W2 모델의 보정은 2005 년부터 2015 년까지의 실측 과거 데이터를 이용하여 보정하였고 기후변화 시나리오는 IPCC의 AR5 RCP 4.5 시나리오를 사용하였다. 기후자료는 GCM 모델인 HadGEM2-AO 결과를 상세화하여 모의기간의 자료를 생성하였다. SWAT모델을 이용하여 모의기간인 2016 년부터 2070 년까지 일단위로 저수지 유입을 예측했으며 HEC-ResSim모델을 이용하여 소양강댐 저수지 운영 조건에 따라 저수지 방류량 및 수위 변화를 모의하였다. 수온 해석을 위해 W2를 적용하여 저수지의 장기간의 수온 변화를 예측하였다. 결과적으로 대기 온도는 $0.0279^{\circ}C/year$(p < 0.05) 상승할 것으로 예측되었으며, 동일기간 상층(수면으로부터 5m 깊이)과 하층 (바닥으로부터 5m 높이) 수온은 각각 $0.0191^{\circ}C$/년(p < 0.05) 및 $0.008^{\circ}C$/년(p < 0.05) 상승할 것으로 예측되었다. 모의된 수온을 계절별로 분석했을 때 상층수온은 여름철 가장 큰 폭으로 상승하였으며 하층의 경우 겨울철에 가장 큰 폭으로 상승하였다. 계절별 상-하층 수온의 차는 여름이 가장 컸으며, 겨울에 온도차가 가장 작았다. 또한 미래 온도의 상승에 따라, 소양호의 성층 강도가 강해지는 경향을 보였으며 상층 및 하층의 온도차 $5^{\circ}C$를 기준으로 성층이 형성되는 기간은 큰 변동이 없었으나 소멸되는 시점이 점점 늦어지는 추세를 보여 성층 형성 기간이 길어지는 것으로 나타났다. 저수지 표면의 수온 상승은 식물플랑크톤의 계절 성장률에 영향을 미쳤는데, 특정 조건에서 규조류는 최적 성장 범위를 벗어나는 고온 조건에서 성장속도가 감소하였으나 녹조류와 남조류의 출현 시기가 빨라지며 장기화될 것으로 예측되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2009.05a
• /
• pp.198-202
• /
• 2009

기후변화는 강수와 기온을 변화시켜 수자원에 지대한 영향을 미칠 것으로 알려져 있다. 따라서 이에 대한 안정적인 수자원 관리를 위해서는 기후변화 영향을 정량적으로 평가하는 것이 필요하다. 기본적으로 기후변화에 대한 수자원의 영향을 연구할 때 '온실가스 배출시나리오, GCMs을 통한 기후모의, 시공간적 편차보정을 위한 상세화, 유출모형 적용을 통한 유출시나리오 생산'의 과정을 거친다. 그러나 유출시나리오를 얻기까지 과정에는 각각 불확실성을 가지고 있기 때문에 최종결과의 불확실성은 각 과정을 거치면서 매우 커진다고 할 수 있다. 다양한 배출시나리오, GCM 결과, 유출모형에 대해 단순평균 혹은 가중치를 주는 multi-model ensemble 기법은 각 경우에 따른 값의 범위를 제시할 수있다는 점 때문에 불확실성 평가에서 주로 이용되고 있다. 본 연구에서는 우리나라 5대강 유역 109개 중권역에 대해 multi-model ensemble을 적용하여 기후변화에 의한 수자원 영향을 평가하였다. 1971년에서 2100년까지 120년 기간에 대해 3개의 온실가스 배출시나리오, 13개의 GCMs 결과들을 수집하여 총 39개의 기후시나리오를 이용하였고, 이를 8개의 유출모형에 적용하여 총 312개의 유출시나리오를 생산하였다. 생산된 유출시나리오를 기준시간(1971${\sim}$2000)에 대한 미래의 세 기간(2020s, 2050s, 2080s)으로 나누어 변화율을 분석한 결과 여름철 유출량과 겨울철 유출량이 증가될것으로 나타났으나 겨울철 유출량 전망은 여름철에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 공간적으로는 한강유역이 위치한 북쪽유역이 남쪽에 비해 불확실성이 큰 것으로 나타났다. 결과적으로 유출의 시공간적 편차에 의해 우리나라 수자원은 홍수피해 증가가 예상되었으며, 월별유출량의 변화로 인해 용수확보와 관리에 어려움이 증가할 것으로 전망되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.804-804
• /
• 2012

기후변화는 범지구적으로 당면한 과제로서 국제적으로도 이에 대한 저감 완화대책 수립 및 시행에 힘쓰고 있다. 이러한 세계적 관심에 따라 최근 우리나라도 국가 물 안보에 대한 보고서 등의 개정에 관심을 기울이고 있는 실정이다. 그러나 이러한 당면한 문제에 대한 계획을 수립하기 위해서는 무엇보다도 직면하고 있는 사실에 대한 이해가 필요하다. 특히 우리나라의 경우에는 비록 국토가 좁은 나라에 속하지만 호우의 계절적 지역적 편차가 큰 편이기 때문에 무엇보다 지역별 변화에 대한 연구가 필요한 실정이다. 지금까지의 수문학 분야의 기후변화에 대한 영향 연구는 대부분 유역을 중심으로 수행되어 왔다. 이는 자연현상을 모의하기 위해서이나 실제적으로 국가예산 계획수립 및 투입은 주로 지자체단위로 이루어지기 때문에 지자체별 영향에 대한 연구도 매우 중요하다. 따라서 본 연구에서의 지역적 범위는 지자체단위로 하였다. 이러한 지역별 분석의 범위는 최소 단위의 의사결정자들을 위한 범주가 되면 이상적이겠지만 실제적으로 이는 여러 가지 이유로 어려운 점이 있기 때문에 본 연구에서는 우리나라의 광역지자체를 공간적 범위로 설정하였다. 또한 기후변화 시나리오는 IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 4차 보고서의 탄소배출 시나리오 중 널리 사용되고 있는 3종(A1B, A2, B1) 선정하였으며, GCM은 4종(CNRM: CM3, CSIRO: MK3, CONS: ECHO-G, UKMO: HADCM3)을 적용하였다. 최종적으로 각 광역자 치단체별-시나리오별-GCM 별로 4개의 기간 구간 (2080-2009, 2010-2039, 2040-2069, 2070-2099)으로 나누어 평균 일최대강우량 및 연총강우량의 변화를 분석하였으며, 이러한 분석법은 일본 국토교통성의 경우 이러한 방법에 일최대강우량에 적용하여 미래 기후변화로 인하여 치수안전도 변화 분석에 활용한 바 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2020.06a
• /
• pp.66-66
• /
• 2020

최근 기후변화로 인한 전 세계적인 기온상승이 야기되고 있으며, 농업에 직접적인 영향을 주는 기상학적 및 수문학적 변화가 급격하게 진행되고 있다. 우리나라의 경우 최근 7년 동안 지역별로 극심한 가뭄이 매년 발생하고 있고, 가뭄의 발생 빈도와 강도가 증가하는 추세이다. 특히 밭의 경우 농업용 저수지 등 수리시설물로부터 관개용수를 공급받는 논 작물과 달리 자연 강우를 통해 필요한 용수량을 공급받는 천수답이 대부분이고 관개시설이 부족하기 때문에, 기후변화에 의한 가뭄의 취약성이 높다. 밭작물은 작물의 생육 시기와 기후 환경, 수자원 환경에 민감하고 토양수분을 흡수함으로써 생육하기 때문에 이러한 밭작물의 소비수량 및 관개용수량은 증발산량 뿐만 아니라 토양내 수분의 이동을 고려하여 수분 부족량을 산정해야 한다. 본 연구에서는 미래 기후변화에 의한 밭가뭄 평가를 위하여 밭 작물별 소비수량 및 관개용수량을 추정하기 위한 밭 토양수분 물수지 모형 (Soil Moisture Model)을 구성하였다. 또한 대표농도경로 (Representative Concentration Pathway, RCP) 시나리오 기반의 제5차 결합기후모델상호비교사업 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 5, CMIP5)에서 제공하는 RCP 시나리오를 기반으로 한 전지구 기후모델 (General Circulation Model, GCM)의 기후예측결과를 적용함으로써 미래 밭 가뭄 평가를 수행하였다. 과거 기상자료 및 미래 대표농도경로 시나리오와 작물 기초자료를 수집하여 과거 및 미래 작물증발산량을 산정하였으며, 토양수분 물수지 모형에 적용하여 밭작물의 토양수분 변화를 모의하고 기후변화에 따른 작물별/생육시기별 소비수량 및 관개용수량을 추정하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.26 no.3B
• /
• pp.233-240
• /
• 2006

One of the main factor that effects on the CN's value in SCS Curve Number method for the estimation of direct runoff is the antecedent soil moisture condition (AMC). It is also common to use the AMC-III in hydrologic practice, which provides the largest runoff as possible. In this paper, AMC defending on the rainfall characteristics is analyzed using daily rainfall data at rainy season (June~September) of the Seoul station from 1961 to 2002. The probability mass function of AMC is also investigated to analyze the variation of AMC based on climate change, scenarios from several General Circulation Model (GCM) predictions. As a results we can find that the occurrence of AMC-I is reduced, and AMC-III is increased, whereas AMC-II does not change.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.47 no.3
• /
• pp.257-267
• /
• 2014

The impact of the combination of changes in temperature and rainfall due to climate change on surface water resources is important in hydro-meteorological research. In this study, 4 hydro-meteorological (HM) models from the Rainfall Runoff Library in the Catchment Modeling Toolkit were used to model the impact of climate change on runoff in streams for 5 river basins in the Republic of Korea. Future projections from 2021 to 2040 (2030s), 2051 to 2070 (2060s) and 2081 to 2099 (2090s), were derived from 12 General Circulation Models (GCMs) and 3 representative concentration pathways (RCPs). GCM outputs were statistically adjusted and downscaled using Long-Ashton Research Station Weather Generator (LARS-WG) and the HM models were well calibrated and verified for the period from 1999 to 2009. The study showed that there is substantial spatial, temporal and HM uncertainty in the future runoff shown by the interquartile range, range and coefficient of variation. In summary, the aggregated runoff will increase in the future by 10~24%, 7~30% and 11~30% of the respective baseline runoff for the RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5, respectively. This study presents a method to model future stream-flow taking into account the HM model and climate based uncertainty.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.28 no.5B
• /
• pp.525-533
• /
• 2008

Global circulation models (GCMs) have been used to study impact of climate change on water resources for hydrologic models as inputs. Recently, regional circulation models (RCMs) have been used widely for climate change study, but the RCMs have been rarely used in the climate change impacts on water resources in Korea. Therefore, this study is intended to use a set of climate scenarios derived by RegCM3 RCM ($27km{\times}27km$), which is operated by Korea Meteorological Administration. To begin with, the RCM precipitation data surrounding major rainfall stations are extracted to assess validation of the scenarios in terms of reproducing low frequency behavior. A comprehensive comparison between observation and precipitation scenario is performed through statistical analysis, wavelet transform analysis and EOF analysis. Overall analysis confirmed that the precipitation data driven by RegCM3 shows capabilities in simulating hydrological low frequency behavior and reproducing spatio-temporal patterns. However, it is found that spatio-temporal patterns are slightly biased and amplitudes (variances) from the RCMs precipitation tend to be lower than the observations. Therefore, a bias correction scheme to correct the systematic bias needs to be considered in case the RCMs are applied to water resources assessment under climate change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.88-88
• /
• 2023

지난 100년 동안 전 지구의 기상 이변이 꾸준히 증가하고 있다. 기후 변화는 도시 홍수 피해에 큰 영향을 끼치는데 급속한 도시화와 이상 기후로 인한 돌발 강우 패턴의 증가는 도시 침수의 취약성을 가중시킨다. 또한 급격한 도시 발전으로 인한 도심지의 불투수율 또한 꾸준히 증가하였다. 특히 2022년 8월 8일에 강남역과 도림천 일대에 내린 기록적인 강우는 기후 변화를 실감하게 하는 사회적 이슈가 되었으며 도심지 미래 수방 대책 변화를 상기시키는 계기가 되었다. 이로 인한 재해 피해에 최소화하기 위해 미래 기후 변화를 고려한 도심지의 새로운 방재 목표강우량 설정이 필요하다. 하지만 전 지구 모형(GCM)의 기후 변화 시나리오는 일 단위(Daily) 상세화 자료를 보편적으로 사용하고 있다. 하지만 이는 단기 강우 자료를 필요로 하는 도시 홍수 모의에서 제대로 활용할 수 없는 한계를 가지고 있다. 따라서 본 연구는 2019년에 발간된 IPCC 6차 평가 보고서(AR6)가 제안하는 SSP(Shared Socioeconomic Pathways, 공통사회경제경로) 시나리오를 기반하여 상세화된 일 단위(Daily) 강우 데이터를 비모수적 통계 기법을 사용하여 시간 단위(Hourly)로 상세화하였다. 또한 지속 시간별 연 최대치 강우를 추출하여 빈도 해석을 통해 도시 유역의 미래 확률 강우량을 제시하였으며, 서울시 상습적인 침수 취약 지역인 도림천 유역에 강우-유출 모형(XP-SWMM)을 사용하여 미래전망 기후 자료인 SSP2-4.5와 SSP5-8.5에 따른 미래 확률 강우 침수 모의를 실시하였다. 본 연구의 결과는 최신 기후 변화 시나리오를 고려한 서울시 방재 성능 목표 강우량 산정에 활용 가능할 것으로 사료되며 미래 강우량 침수 모의를 통해 침수 취약 구역인 도림천 일대 홍수피해의 근거 자료가 되는 것에 의의를 둔다. 또한 치수 분야에서 기후 변화를 고려하기 위해서는 기후 변화 시나리오에 따른 시간 단위 자료의 상세화가 필요함을 시사한다.