• Korean Journal of Environment and Ecology
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• v.35 no.5
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• pp.480-489
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• 2021

Climate change poses great threats to wildlife populations by decreasing their number and destroying their habitats, jeopardizing biodiversity conservation. Asiatic salamander (Hynobiidae) species are particularly vulnerable to climate change due to their small home range and limited dispersal ability. Thus, this study used one salamander species, the Korean clawed salamander (Onychodactylus koreanus), as a model species and examined their habitat characteristics and current distribution in South Korea to predict its spatial distribution under climate change. As a result, we found that altitude was the most important environmental factor for their spatial distribution and that they showed a dense distribution in high-altitude forest regions such as Gangwon and Gyeongsanbuk provinces. The spatial distribution range and habitat characteristics predicted in the species distribution models were sufficiently in accordance with previous studies on the species. By modeling their distribution changes under two different climate change scenarios, we predicted that the distribution range of the Korean clawed salamander population would decrease by 62.96% under the RCP4.5 scenario and by 98.52% under the RCP8.5 scenario, indicating a sharp reduction due to climate change. The model's AUC value was the highest in the present (0.837), followed by RCP4.5 (0.832) and RCP8.5 (0.807). Our study provides a basic reference for implementing conservation plans for amphibians under climate change. Additional research using various analysis techniques reflecting habitat characteristics and minute habitat factors for the whole life cycle of Korean-tailed salamanders help identify major environmental factors that affect species reduction.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.10
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• pp.905-916
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• 2018

The purpose of this study is to evaluate the climate change impact on watershed hydrology and flow duration in Geum River basin ($9,645.5km^2$) especially by extreme scenarios. The rainfall related extreme index, STARDEX (STAtistical and Regional dynamical Downscaling of EXtremes) was adopted to select the future extreme scenario from the 10 GCMs with RCP 8.5 scenarios by four projection periods (Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100). As a result, the 5 scenarios of wet (CESM1-BGC and HadGEM2-ES), normal (MPI-ESM-MR), and dry (INM-CM4 and FGOALS-s2) were selected and applied to SWAT (Soil and Water Assessment Tool) hydrological model. The wet scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2080s period. The 2080s evapotranspiration (ET) of wet scenarios varied from -3.2 to +3.1 mm, the 2080s total runoff (TR) varied from +5.5 to +128.4 mm. The dry scenarios showed big differences comparing with the normal scenario in 2020s period. The 2020s ET for dry scenarios varied from -16.8 to -13.3 mm and the TR varied from -264.0 to -132.3 mm respectively. For the flow duration change, the CFR (coefficient of flow regime, Q10/Q355) was altered from +4.2 to +10.5 for 2080s wet scenarios and from +1.7 to +2.6 for 2020s dry scenarios. As a result of the flow duration analysis according to the change of the hydrological factors of the Geum River basin applying the extreme climate change scenario, INM-CM4 showed suitable scenario to show extreme dry condition and FGOALS-s2 showed suitable scenario for the analysis of the drought condition with large flow duration variability. HadGEM2-ES was evaluated as a scenario that can be used for maximum flow analysis because the flow duration variability was small and CESM1-BGC was evaluated as a scenario that can be applied to the case of extreme flood analysis with large flow duration variability.

• Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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• v.23 no.4
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• pp.120-139
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• 2020

This study is to assess the future agricultural land use and climate change impacts on irrigation water requirement using CLUE-s(Conversion of Land Use and its Effects at Small regional extent) and RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5 and 8.5 HadGEM3-RA(Hadley Centre Global Environmental Model version 3 Regional Atmosphere) scenario. For Nonsan city(55,517.9ha), the rice paddy, upland crop, and greenhouse cultivation were considered for agricultural land uses and DIROM(Daily Irrigation Reservoir Operation Model) was applied to benefited areas of Tapjeong reservoir (5,713.3ha) for Irrigation Water Requirement(IWR) estimation. For future land use change simulation, the CLUE-s used land uses of 2007, 2013, and 2019 from Ministry of Environment(MOE) and 6 classes(water, urban, rice paddy, upland crop, forest, and greenhouse cultivation). In 2100, the rice paddy and upland crop areas decreased 5.0% and 7.6%, and greenhouse cultivation area increased 24.7% compared to 2013. For the future climate change scenario considering agricultural land use change, the RCP 4.5 and RCP 8.5 2090s(2090~2099) IWR decreased 2.1% and 1.0% for rice paddy and upland crops, and increased 11.4% for greenhouse cultivation compared to pure application of future climate change scenario.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2017.05a
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• pp.461-461
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• 2017

기후변화 적응 유역 물순환 개선 기술은 기후변화가 진행 중에 있거나 예상되는 지역에 대하여 강우-유출수를 지연, 저류, 침투시켜 지속가능한 물순환체계를 유지 회복하도록 하는 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 유역의 특성 및 기후를 반영하기 수월한 물순환 개선 및 평가시스템을 국내 기술로 개발하였다. 개발된 유역 물순환 개선 및 평가시스템은 기존 국가연구개발사업을 통해 개발되고 사업화에 성공한 바 있는 유역 물순환 평가 모형인 CAT(Catchment hydrologic cycle Assessment Tool)을 수정 및 개선하여 기후변화에 따른 영향을 평가하고 적응 대책을 수립하기 위한 실무적인 소프트웨어이다. 침투트렌치, 식생침투트렌치, 습지, 저류지, 빗물탱크 등의 물순환개선시설에 대한 효과를 평가할 수 있도록 개별시설의 제원에 따른 물순환개선 효과를 정량적으로 평가할 수 있다. 본 연구의 대상유역으로는 팔당댐 상류의 경안천 유역을 선정하였다. 경안천 유역의 기후변화에 따른 물순환 개선 기술 적용을 위해서 기후변화 시나리오 자료는 기상청 수원 측후소의 1976~2099년 FGOALS-s2, HadGEM-ES, INM-CM4 RCP8.5 시나리오를 적용하였으며 분석기간은 2020s(2010~2039), 2050s(2040~2069), 2080s(2070~2099)로 구분하였다. Baseline은 수원 측후소 과거 30년 1971~2000년 자료를 이용하였고 각 시나리오별 수문성분 및 구조적 물순환 개선기술 적용에 따른 수문성분을 비교 분석하였다. 물순환 개선기술 시나리오 중 침투시설 시나리오는 도시 면적의 20%, 설계침투량은 일본 우수저류침투기술협회 기준인 단위면적($1m^2$)당 10mm 적용하였고, 빗물저장시설 시나리오의 저장시설의 용량은 수도법시행규칙(2011)의 빗물 이용시설기준(도시면적 ${\times}0.05$)을 적용하였다. 시나리오별 강우량은 HadGEM-ES가 증가폭이 크게 나타났고 INM-CM4는 2080s에서 감소 경향을 보였다. 증발산량은 거의 모든 시나리오에서 대부분 감소하였고, 개선기술 적용에 따라 크게 증가하거나 감소폭이 줄어들었다. 직접유출량 및 중간유출량은 기후변화 시나리오별 강우증가분에 따른 미세한 증가 양상을 보였고, 개선기술 적용에 따라 약간 증가하는 양상을 보였다. 지하수유출량의 경우 침투시설 적용으로 함양량이 크게 증가함에 따라 증가폭이 매우 크게 나타났다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.572-572
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• 2016

청미천 유역은 다양한 수계로 구성된 대유역에 해당되며 농업 및 공업활동에 따른 오염원을 가진다. 본 연구에서는 오염원 중 비점오염원이 가지는 특성을 기후변화 시나리오에 따라 모의 및 분석한다. 비점오염원의 모의를 위해서는 SWAT 모형이 이용된다. 기후변화 시나리오로는 RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오가 적용된다. SWAT 모형은 유역 모의를 위한 모형으로 대규모의 복잡한 유역에서의 장기간 모의를 수행할 수 있으며 다양한 조건의 토양 및 토지이용 상태를 고려할 수 있는 장점을 가진다. 본 연구에서는 강유-유출모형과 수질모형 등을 GIS와 연계한 호환모형을 이용하며 유출에 따른 비점오염원의 거동을 해석하고자 한다. SWAT 모형을 이용한 모의를 위해 필요한 매개변수는 관측소 현황, 강우, 기온, 습도, 일사량, 풍속 등이다. 이중 일사량에 대한 정보를 가정하여 본 연구를 수행하였고 나머지 매개변수는 청미천 유역의 특성치를 조사하여 입력하였다. 청미천 유역의 수질 오염원에 대한 기여도를 분석하기 위해서 시설용량이 일정 크기 이상인 하수처리장을 조사하였고, 이에 대한 정보가 모의시 검토되었다. 청미천 유역 전체 오염원에 대한 점오원의 비율을 검토한 결과 홍수기에 점오염원의 영향이 낮다는 점을 확인할 수 있다. 이는 홍수기에 불특정 지점에서 유출되는 비점오염원의 기여도가 큰 것으로 이해할 수 있다. 하지만 소규모 산업단지의 배출량 등에 대한 자료가 보완될 때 보다 신뢰성 있는 모의 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 총질소와 총인의 경우에도 하계 홍수기에 크게 증가하는 사실을 확인할 수 있으며 부유물질의 경우는 그 변동 폭이 다른 항목에 비해 크게 나타나며 9월에도 증가하는 경향을 나타낸다. 본 연구를 보다 고도화하기 위해서는 다양한 알고리즘을 통해 매개변수를 보정하는 과정이 필요하며 점오염원을 포함하여 다양한 오염원에 대한 정확한 정보가 구축되는 과정 역시 중요하다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.53 no.11
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• pp.961-971
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• 2020

The Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) reported that the amount of precipitation in South Korea would increase regardless of the reduction of Greenhouse Gas (GHG) emissions. Moreover, the temporal and spatial rainfall variation would also increase in the future. Due to the geographic allocation of Korea, more than 80% of the annual precipitation occurs in the wet season from early July to late September. It is expected that the average precipitation in this period will increase from the Representative Concentration Pathways (RCP) scenario projections. These predictions imply an increased variability of available water resources. Rainwater harvesting system is widely used as an alternative water resources today. This study introduces a RBSN (rain barrel sharing network) as an efficient way to utilize alternative water resources under the RCP scenarios. The concept of RBSN combines individual rainwater harvesting system to a sharing network, which make the whole system more reliable. This study evaluated a RBSN in South Korea composed of four users based on a storage-reliability-yield (SRY) relationship. The study area comprises all 17 provincal areas in South Korea. The result showed a huge benefit from a RBSN in Korea under the historical rainfall condition. Even in the climate change condition, the results showed that a RBSN is still beneficial but the changes in reliability are different depending on provinces in Korea. The results of this study shows that a RBSN is a very effective and alternative measure that can deal with the impacts of climate change in the near future.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.5
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• pp.3469-3476
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• 2015

The Korea Academia-Industrial cooperation Society. The Korea Academia-Industrial cooperation Society. In Korea, the territory has east high west low type and the rainfall is concentrated in the summer season. A nation having these topography and precipitation condition like Korea has to basically needs support of hardware alternatives. However, the right places decrease gradually and the resistance of the public opinion for national water resources policy stiffens gradually. The climate change has an effect in water resources fields and has a close relation. In the present study, therefore, future inflow of Miryang multipurpose dam basin is estimated by using SWAT model applied RCP 4.5 and 8.5 scenarios of "Korea Meteorological Administration" and considering the results, the future direction is purposed to operate the dam. As a result, the rainfall pattern is changed from traditional peak form to flat form. The dam operation rule in accordance with changing precipitation pattern has to be modified from the conventional operation rule and a new plan has to be established to meet a situation.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.107-107
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• 2018

기후 변화가 심해짐에 따라 한반도의 기후 또한 온대에서 아열대로 변화하고 있다. 기후대가 변하게 되면 수문학적 순환 및 식생의 분포 또한 달라지게 된다. 식생의 분포는 결국 토지 이용을 의미하며, 서로 다른 토지 이용은 대기와의 상호작용을 통해 각기 다른 반응을 보이게 된다. 본 연구에서는 기후대가 가장 빠르게 변화하고 있는 제주도를 대상으로 기후 변화 및 토지 이용 변화에 따른 생태수문학적 영향을 Ecosystem Demography Model version 2.2(ED-2.2) 모형을 사용하여 살펴 본다. 제주도의 플럭스 타워 및 산림 조사 자료를 활용하여 ED-2.2 모형을 검증하였다. CRU-NCEP 기상자료 및 Land-Use Harmonization (LUH) 토지이용자료를 활용하여 과거기간(1500~2015)의 잠재 식생 및 실제 식생 상태를 산정하고 그 차이를 분석하였다. 산정된 최종 실제 식생 상태를 바탕으로 기후 및 토지이용 시나리오(RCP 3.0 및 6.0)를 적용하고, 다양한 전지구모형(GFDL-ESM2M, HadGEM2-ES, IPSL-CM5A-LR, MIROC5)의 기상자료에 따라 물 순환, 탄소 순환 및 식생의 분포가 어떻게 달라지는 지 분석한다.

• Journal of Wetlands Research
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• v.21 no.spc
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• pp.39-50
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• 2019

This study aims to assess the influence of climate change on the hydrological cycle at a basin level in North Korea. The selected model for this study is MRI-CGCM 3, the one used for the Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5). Moreover, this study adopted the Spatial Disaggregation-Quantile Delta Mapping (SDQDM), which is one of the stochastic downscaling techniques, to conduct the bias correction for climate change scenarios. The comparison between the preapplication and postapplication of the SDQDM supported the study's review on the technique's validity. In addition, as this study determined the influence of climate change on the hydrological cycle, it also observed the runoff in North Korea. In predicting such influence, parameters of a runoff model used for the analysis should be optimized. However, North Korea is classified as an ungauged region for its political characteristics, and it was difficult to collect the country's runoff observation data. Hence, the study selected 16 basins with secured high-quality runoff data, and the M-RAT model's optimized parameters were calculated. The study also analyzed the correlation among variables for basin characteristics to consider multicollinearity. Then, based on a phased regression analysis, the study developed an equation to calculate parameters for ungauged basin areas. To verify the equation, the study assumed the Osipcheon River, Namdaecheon Stream, Yongdang Reservoir, and Yonggang Stream as ungauged basin areas and conducted cross-validation. As a result, for all the four basin areas, high efficiency was confirmed with the efficiency coefficients of 0.8 or higher. The study used climate change scenarios and parameters of the estimated runoff model to assess the changes in hydrological cycle processes at a basin level from climate change in the Amnokgang River of North Korea. The results showed that climate change would lead to an increase in precipitation, and the corresponding rise in temperature is predicted to cause elevating evapotranspiration. However, it was found that the storage capacity in the basin decreased. The result of the analysis on flow duration indicated a decrease in flow on the 95th day; an increase in the drought flow during the periods of Future 1 and Future 2; and an increase in both flows for the period of Future 3.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2016.05a
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• pp.219-219
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• 2016

기후변화에 따른 청미천 유역의 가뭄 특성을 평가한 연구로 가뭄의 발생은 여러 요소가 연속적인 상관관계를 이루고 있으며, 가뭄지수 산정에 내재되어 있는 복잡성 및 불확실성으로 인해 다양한 가뭄지수를 적용하였다. 그 중 기상학적 가뭄지수는 강수량을 이용하여 산정하는 SPI(Standardiz d Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 바탕으로 산정하는 SPEI(Standardiz d Precipitation Evaportranspiration Index), 유효토양수분량을 바탕으로 산정하는 농업학적 가뭄지수인 PDSI(Palmer Drought Severity Index), 유출량을 이용하여 산정하는 수문학적 가뭄지수인 SDI(Streamflow Drought Index)의 지속기간 3개월, 6개월, 9개월에 따른 과거(1985년부터 2015년) 및 미래(2016년부터 2099년)의 가뭄특성을 파악하였다. 미래의 경우 기후변화 시나리오인 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5와 8.5를 이용하였으며, 농업학적 및 수문학적 가뭄지수는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 모의를 통해 산출된 결과를 토대로 산정하였다. 과거 기간의 가뭄지수 산정 결과, 2015년과 2014년이 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 가장 극심한 가뭄을 나타냈으며, PDSI를 제외한 각 가뭄지수 간에는 높은 상관정도를 보였다. 과거를 포함한 미래 가뭄의 경우 현재(2011년부터 2020년까지), 가까운 미래(2021년부터 2040년까지), 중간 미래(2041년부터 2070년까지), 먼 미래(2071년부터 2099년까지)로 나누어 가뭄을 평가하였다. 평가 결과 현재의 경우 과거 기간의 가뭄과는 달리 2018년이 가뭄에 취약했으며, 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 두 기후변화 시나리오는 가까운 미래와 중간미래가 취약함을 나타냈다. 상관계수의 경우 과거 결과와 마찬가지로 PDSI를 제외한 각 가뭄지수 간에 높은 상관정도를 나타냈다. 또한 빈도해석 결과 RCP 4.5에서 더 큰 변동성을 보였다. 현저히 적은 강수 및 기온 상승으로 인한 증발산량의 증가 등으로 인해 최근 들어 가뭄의 정도가 심해졌으며, 미래에는 더욱 더 심해질 전망으로 보여진다. 이를 평가하기 위해서는 본 결과에서 보듯이 각 각의 가뭄지수는 극한 가뭄의 발생 시기 및 강도에서 각기 다른 차이를 확인할 수 있기 때문에 가뭄 평가 시 다양한 형태의 가뭄지수 활용이 이루어져야 할 것이다.