• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.6-6
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• 2016

최근 전 지구적인 기후 변화에 따라 수문 순환을 이루고 있는 다양한 수문 기상 인자들의 변동성에 영향을 미치고 있다. 특히, 증발산은 수문순환을 구성하는 중요한 인자로서 대기와 지표간의 상호 작용을 파악하기 위해서는 이에 대한 정확한 이해 및 산정이 필수적이다. 일반적으로 증발산량을 산정하기 위해서 증발 접시 및 에디 공분산 기반 플럭스 타워에서 관측된 지점 자료만을 이용하여 증발산량의 변동성을 파악하는 연구들이 수행되어왔다. 그러나 지점 자료만을 이용하여 증발산량을 산출하게 되면 공간적인 변동성을 파악하는데 있어서 한계점이 발생하게 된다. 이러한 제약 사항을 해결하기 위해서, 인공위성 기반의 수문 기상인자를 물리식 기반 증발산량 산정식의 입력 자료로 구축하여 증발산량을 산정하고 이에 대한 시 간적인 변동성을 파악하는 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 인공위성 기반 증발산량 산정 알고리즘의 대표적인 예로 공기동역학적 항과 에너지 수지 항들을 동시에 고려할 수 있는 Penman-Monteith 방법을 근간으로 수정하여 만들어낸 Remote Sensing based Penman-Monteith (RS-PM) 알고리즘이 있다. 그러나 RS-PM 기반의 증발산량 경우 태양복사열, 풍속, 온도, 습도와 같은 많은 수문기상인자들이 입력 자료를 요구한다. 이에 따라, 본 연구에서는 기존의 방법에 비해 상대적으로 적은 입력 자료를 사용하는 Modified Satellite-Based Priestley-Taylor (MS-PT) algorithm의 적용성을 평가하기 위해 MODerate-Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 자료를 이용하여 한반도에서 순복사에너지 (Net radiation) 및 실제 증발산량 (Actual evapotranspiration)을 산정하였다. 또한, 이에 대한 검증을 위해 청미천 유역에 설치되어있는 에디 공분산 기반 플럭스 타워에서 관측된 순복사 에너지 및 실제 증발산량에 대한 통계적 검증을 실시하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.2
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• pp.212-228
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• 2008

Five representative reference evapotranspiration(RET) equations were selected, and these equations were compared with pan evaporation by correlation analysis. Pan coefficients were also estimated. Furthermore, five selected RET equations were compared to find the similarity among those at the 21 meteorological stations located in South Korea. Five RET equations selected from 4 different category were Penman(combination approach), FAO Penman-Monteith(FAO P-M) (single source approach), Makkink and Priestley-Taylor (radiation approach) and Hargreaves(temperature approach) equations. In this study, the geographical and topographical conditions were considered for the selection of study stations. The daily meteorological data measured from 1970 at an interval of 5 years were applied in this study. The evapotranspiration estimates obtained by applying evapotranspiration equations were evaluated with numerical and graphical methods. The correlation coefficients between pan evaporation and RET in study stations were above 0.9 indicating very high correlation; however, the slopes of the individual regression lines show the values greater or less than 1.0. Hargreaves equation(temperature approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 12 study stations, which are located near to seashore except Daegu station. On the other hand, Priestley-Taylor equation(radiation approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 8 study stations, which are located in inland.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.987-991
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• 2008

본 연구에서는 과거 제안된 5가지의 기준증발산식으로부터 산정된 증발산량과 pan 증발량을 이용하여 상관분석을 실시하였고 pan 계수를 산정하였다. 또한 우리나라 21개 기상관측지점에서 과거 제안된 5가지의 기준증발산식들을 비교하고 그 유사성을 알아보았다. 비교 검토된 기준증발산식은 4가지 방법으로 분류하였으며, 분류된 방법 중에서 각기 대표적인 기준증발산량 산정식을 선정하여 적용하였다. 적용된 기준증발산식은 에너지와 공기동력항의 조합법에 근거한 Penman 식, 단일근원법에 근거한 FAO Penman-Monteith(FAO P-M) 식, 복사자료를 이용한 방법인 Makkink 식과 Priestley-Taylor 식, 그리고 기온자료에 근거한 방법인 Hargreaves 식 등이다. 연구지역 선정을 위하여 기상관측지점이 있는 지역의 지리 및 지형조건을 고려하였다. 사용된 기상자료는 1970년부터 5년 간격으로 8개년의 일별 기상자료를 사용하였다. 적용결과는 수치 및 시계열 도시방법을 통하여 비교하였다. 분석결과에 의하면 대부분의 지역에서 기준증발산식과 pan 증발량과는 0.9 이상의 높은 상관관계를 보이고 있으나, pan 증발량과 비교하여 회귀식의 경사가 1.0보다 크거나 작은 경향을 보이고 있다. 전국 21개 연구지역 중에서 12개 지역에서 대기온도자료에 기초한 Hargreaves 식이 FAO P-M 식과 가장 유사한 것으로 나타났는데, 이들 지역은 대구지역을 제외하고 해안지역에 위치하고 있다. 반면에 내륙에 위치한 8개 지역에서 복사량자료에 기초한 Priestley-Taylor 식이 FAO P-M 식과 유사한 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.474-474
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• 2021

물순환 과정에서의 증발산량은 필수적으로 고려해야 하는 요소이며, 증발산은 기상학적 인자뿐만 아니라 증발 표면 특성 등 복합적인 요인에 의해서 발생한다. 이러한 이유로 실제증발산의 절대량을 추정하는 것은 쉽지 않으며, 특히 수문학적 관점에서 유역단위의 증발산량을 산정하는 데에는 기술적인 한계가 존재한다. 반면 잠재증발산량과 실제증발산량의 보완관계가설을 활용하면 복잡한 수문모델링을 거치지 않고 팬증발량으로부터 유역의 실제증발산을 산정할 수 있다. 본 연구에서는 관측자료를 기반으로 하여 용담댐 유역의 증발산 보완관계를 검증하고자 한다. 실제증발산량(ETA)은 용담댐 내 덕유산 플럭스 타워의 관측자료를 활용하였으며, 잠재증발산량(ETP)으로는 기상관측소에서 관측한 팬 증발량 자료를 활용하였고 습윤증발산량(ETW)은 Priestley-Taylor 공식을 통해 산정하였다. ETW는 수분이 무제한 공급되는 상황에서의 증발산량으로 정의되며, 동시에 ETA 및 ETP와의 상대적 비율로 스케일화하여 보완관계설정에 활용하였다. 대기의 습윤지수(Moisture Index, MI)는 ETA와 ETP간의 상대적 비율로 정의하였다. 이 때 팬 증발량은 기상 및 주변 환경 조건의 영향을 받아 증발량이 과대추정 되는 경향이 있으므로 보정계수를 적용하여 보정한 값을 활용하였다. 보정계수는 FAO Penman-Monteith 식을 활용한 기준증발산량과 팬 증발량의 기울기로 산정하며, 본 연구에서는 보정계수로 0.77을 사용하였다. 또한 ETW 산정 시 적용되는 Priestley-Talyor 계수(α)는 널리 알려진 값인 1.26 대신 유역의 기상조건을 고려하여 0.99를 적용하였다. α 값의 조정을 통해 증발산 보완관계에 대한 E+의 평균 제곱근 오차(RMSE)가 0.685에서 0.075, Ep+의 경우 0.437에서 0.315로 개선되어 용담댐 유역의 증발산 보완관계가 만족할 만한 수준으로 확인되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.11
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• pp.903-912
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• 2016

Accurate understanding and estimating Evapotranspiration (ET) is essential for understanding the mechanism of water cycle and water budget. ET has been analyzed by many researchers in worldwide while Ground-based ET has limiation in analyzing the spatio-temporal pattrens of ET. Thus, many researches have been conducted to represent the spatio-temporal variation of ET by using hydrometeorological variables estimated from remote sensing datasets. Previous remote sensing based ET algorithms, however, have disadvantage in that various hydrometeological input datasets were required. In this study, actual ET was estimated by MODIS-based Rn and MS-PT algorithm requiring relatively less input data than previous method. The result confirmed that the observed $R_N$ and latent heat flux from the eddy-covariance based fluxtowers located at CFK and SMK showed high correlation with the estimated $R_N$ and ET. The average determination coefficients ($R^2$) of ET estimated from satellite dataset over study periods were 0.77 (0.72-0.81) in Cheongmi (CFK) and 0.70 (0.67-0.78) in Sulma (SMK), respectively. Comparing with the actual ET of two flux tower sites, however, SMK showed more overestimated patterns than CFK due to the vegetation and radiation related errors.

• Journal of Korean Society for Geospatial Information Science
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• v.19 no.4
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• pp.145-151
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• 2011

Evapotranspiration (ET) is an important process acrossa wide range of disciplines, including ecology, hydrology and meteorology.In this study, daily actual evapotranspiration (ETa) is based energy balance equation and considering high surface roughness length to estimate. This study was used variety of satellite data and ground observation data in Korea Peninsula from 1 January to 31 December 2009. In this study, sensible heat flux is one of the important parameters of ETa. Measurements of sensible heat flux are, however, complex and can't be easily obtained. So this study was used an empirical coefficient B to simplify estimate of sensible heat flux. The coefficient B in the ETa model requires a careful definition of aerodynamic resistance. So this study proposed ETa model considering aerodynamic resistance and high surface roughness length. This study was conducted validation in comparison of the proposed daily ETa results with Priestley-Taylor ETp.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.1B
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• pp.47-62
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• 2009

The climate change caused by global warming may affect on the hydro-meteorologic factor such as evaporation (IPCC, 2001). Furthermore, it is also necessary that the effect of climate change according to geographical condition on evaporation should be studied. In this study, considering geographical and topographical conditions, the 6 evaporation equations that have been applied to simulate annual and monthly pan evaporation were compared. 56 climatologic stations were selected and classified, basing on the geographical and topographical characteristics (urbanization, topographical slope, proximity to coast, and area of water body). The evaporation equations currently being used are applied. These evaporation equations are Penman, Kohler-Nordenson-Fox (KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, and Rohwer. Furthermore, Penman equation was modified by calibrating the parameters of wind function and was verified using relative error. The study results indicate that the KNF equation compared best with the pan: relative error was 8.72%. Penman equation provided the next-best values for evaporation relative to the pan: relative error was 8.75%. The mass-transfer method (Rohwer) provided the worst comparison showing relative error of 33.47%. In case that there is a close correlation between wind function and wind speed, modified Penman equation provided a better estimate of pan evaporation.

• Korean Journal of Remote Sensing
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• v.38 no.6_1
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• pp.1141-1180
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• 2022

The application of satellite imageries has increased in the field of hydrology and water resources in recent years. However, challenges have been encountered on obtaining accurate evapotranspiration and soil moisture. Therefore, present researches have emphasized the necessity to obtain estimations of satellite-based evapotranspiration and soil moisture with related development researches. In this study, we presented the research status in Korea by investigating the current trends and methodologies for evapotranspiration and soil moisture. As a result of examining the detailed methodologies, we have ascertained that, in general, evapotranspiration is estimated using Energy balance models, such as Surface Energy Balance Algorithm for Land (SEBAL) and Mapping Evapotranspiration with Internalized Calibration (METRIC). In addition, Penman-Monteith and Priestley-Taylor equations are also used to estimate evapotranspiration. In the case of soil moisture, in general, active (AMSR-E, AMSR2, MIRAS, and SMAP) and passive (ASCAT and SAR)sensors are used for estimation. In terms of statistics, deep learning, as well as linear regression equations and artificial neural networks, are used for estimating these parameters. There were a number of research cases in which various indices were calculated using satellite-based data and applied to the characterization of drought. In some cases, hydrological cycle factors of evapotranspiration and soil moisture were calculated based on the Land Surface Model (LSM). Through this process, by comparing, reviewing, and presenting major detailed methodologies, we intend to use these references in related research, and lay the foundation for the advancement of researches on the calculation of satellite-based hydrological cycle data in the future.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2019.05a
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• pp.315-315
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• 2019

증산과 증발의 합으로 나타내지는 증발산은 지구내에서의 수문 순환에 영향을 미치는 중요한 인자로써, 지표와 대기의 에너지 교환을 담당하고 있다. 정확한 관측을 위해서 오래전부터 증발산에 대해서 관측하기 위하여 직접관측 방법들인 증발산계를 이용한 관측방법, 에디 공분산 방법을 이용한 플럭스타워 관측 방법 등을 사용하였으며, 물리 및 경험적인 방법인 Penman (1948), Monteith (1965) 방법, PT (Priestley and Taylor, 1972) 방법 등을 이용함으로써 증발산과 관계를 가진 수문기상인자를 이용함으로써 증발산에 대해서 추정하여 왔다. 대부분 지상 관측에 의존하기 때문에 시공간적인 값의 표현이 어렵다는 문제를 가지고 있으며, 관측 장비의 관리 및 유지비용이 증대로 인하여 조밀한 관측망을 구축하기 어렵다. 이러한 단점을 개선하고자 인공위성 및 재분석 자료를 활용하여 여러 경험식을 통해서 증발산 자료가 제공되고 있다. 그러나 이러한 자료들의 문제점은 각기 다른 경험식 및 다른 입력자료를 제공하고 있을 뿐만 아니라, 자료별 지역별 정확성이 차이가 발생한다. 따라서, 최근 연구에서는 지점자료와 인공위성 자료 및 재분석 자료를 모두 사용함으로써 수문기상인자를 개선하고자 하는 연구가 진행되어왔으며, 정확성 또한 개선된 것을 확인 할 수 있다. 그러나, 이러한 방법들의 가장 큰 문제점은 관측 자료가 필수적으로 필요하다는 것에 있다. 대부분의 나라나 지역에서는 조밀한 구축망을 구축하기 어렵기 때문에 실질적으로 적용하기가 어렵다는데 있다. 따라서 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 지점자료가 필요없는 융합방법을 triple collocation 방법을 이용함으로써 제안하고자 한다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.5
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• pp.421-433
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• 2014

In this study, monthly and annual aridity indices which are the ratios of precipitation to potential evapotranspiration in Seoul climate measurement station were analyzed for past 50 years (1961~2010), and the ratio of aridity index simulated by climate change scenarios (RCP 4.5 and 8.5) for each future period (2011~2040, 2041~2070, 2071~2100) to aridity index for the past period (1971~2000) was analyzed. Furthermore, 5 different potential evapotranspiration equations (FAO P-M, Penman, Makkink, Priestley-Taylor, Hargreaves) were applied to analyze the effect of potential evapotranspiration equation on estimating aridity index and aridity index variation ratio (%). The study results indicate that the monthly precipitation, average temperature and potential evapotranspiration were increased in each future period as compared to past period for both RCP 4.5 and RCP 8.5. Furthermore, winter period showed more significant increase of potential evapotranspiration than summer period, but aridity index showed different patterns as compared with potential evapotranspiration reflecting the influence of precipitation. Therefore, it is necessary to make preparation for the increment of winter evapotranspiration in terms of water resources management. The monthly and annual aridity indices based on future climate change scenarios were greatly different according to potential evapotranspiration equations; however, monthly and annual patterns of aridity index variation ratio (%) in the future period as compared to past period were very similar regardless of applied potential evapotranspiration equation.