• Journal of the Korean Society of Urban Environment
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• v.18 no.4
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• pp.419-428
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• 2018

This study is aimed at estimating and mitigating the impact of urban development on watershed hydrology for new town experienced with dramatical change of land use from rural to urban. The climate change scenario, representative concentration pathway (RCP), revealed direct response of runoff depth to precipitation, which increased until year 2100. The types of areas for urban use in addition to climate change affected the efficiencies of bioretention, applied as a low impact development (LID). Combining different areas for urban use suggested that a possible approach to mitigate the urban development impact on watershed hydrology by supplementing captured rainfall potential from area to area and attenuating peak discharge and retarding its time of concentration.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.108-108
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• 2022

기후변화는 전 지구 수문순환과 수자원 분포에 커다란 영향을 준다. 하지만 지금까지 관측되어온 지구상의 건조도 변화에 있어서 기후의 자연변동성의 영향과 인간활동에 의한 온난화의 영향을 명시적으로 밝힌 연구는 존재하지 않는다. 본 연구에서는 데이터 구동형 모델과 물리 모델을 이용해 관측 기반의 전구 수자원 분포를 1902년부터 2014년까지 재구축함으로써 지구의 평균온도가 약 1도 상승해온 지난 세기에 걸쳐 건기의 수자원 분포가 어떻게 변해왔는지 보인다. 재구축된 전구 변화 패턴은 인간활동에 의한 온실가스 증가등을 고려한 기후 모델 시뮬레이션과 흡사함을 알 수 있었으며 기후의 자연변동성만을 고려한 기후 모델 시뮬레이션에서는 발견되지 않았다. 주로 북아시아, 북미, 유럽 등 중위도 온대지방에서 더욱더 건조한 건기가 뚜렷하게 나타났으며 이는 강수량의 감소보다는 증발산의 증가에 기인하는 것으로 나타난다. 이와 같은 건조도의 변화는 미래 있어서 또한 인류에 대한 커다란 위협으로 자리한다. 미래 기후에서의 가뭄의 변화에 대해 다양한 연구들이 존재하지만 대부분 높은 수준의 온난화 (예를들어 RCP-SSP 585)에서의 영향에 국한된다. 다시 말해 인류가 21세기 중반에 달성을 목표로 하는 탄소중립이 가뭄의 측면에서 어떤 영향을 주게 될지에 대한 연구는 아직 충분하지 않다고 할 수 있다. 본 연구에서는 약한 혹은 중간 수준의 기후변화 시나리오를 이용해 파리협약에서 목표로 하는 1.5℃와 2℃ 상승에 따라 전 지구의 건조도 분포가 어떻게 변하고 그 변화에 있어서 어떠한 수문기후학적 메커니즘이 작용하는지 밝힌다. 지중해 연안 지역에서는 건조도의 가속이 +1.5℃와 +2℃사이에 존재하였으나 동아시아에서는 +1.5℃와 +2℃ 모두에서 습윤해짐을 알 수 있었으며 이러한 지역적 불균일성은 기후변화 대응 노력에 있어서 과거 온실가스 배출에 대한 책임뿐만 아니라 다양한 부문에 걸친 미래의 잠재 적응 노력 또한 고려해야만 함을 시사한다. 본 연구는 제6차 Coupled Model Intercomparison Project의 Land Surface, Snow, Soil-moisture Model Intercomparison Project (CMIP6/LS3MIP)와 Half a degree Additional warming, Prognosis and Projected Impacts (HAPPI)의 다중 모델 앙상블 시뮬레이션 결과를 이용했다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
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• v.2 no.3
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• pp.198-205
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• 2015

Impacts of climate change on aquatic ecosystems range from changes in physiological processes of aquatic organisms to species distribution. In this study, MaxEnt that has high prediction power without nonoccurrence data was used to simulate fish distribution changes in the Geum river watershed according to climate change. The fish distribution in 2050 and 2100 was predicted with RCP 8.5 climate change scenario using fish occurrence data (a total of 47 species, including 17 endemic species) from 2007 to 2009 at 134 survey points and 9 environmental variables (monthly lowest, highest and average air temperature, monthly precipitation, monthly lowest, highest and average water temperature, altitude and slope). The fitness of MaxEnt modeling was successful with the area under the relative operating characteristic curve (AUC) of 0.798, and environmental variables that showed a high level of prediction were as follows: altitude, monthly average precipitation and monthly lowest water temperature. As climate change proceeds until 2100, the probability of occurrence for Odontobutis interrupta and Acheilognathus yamatsuatea (endemic species) decreases whereas the probability of occurrence for Microphysogobio yaluensis and Lepomis macrochirus (exotic species) increases. In particular, five fish species (Gnathopogon strigatus, Misgurnus mizolepis, Erythroculter erythropterus, A. yamatsuatea and A. koreensis) were expected to become extinct in the Geum river watershed in 2100. In addition, the species rich area was expected to move to the northern part of the Geum river watershed. These findings suggest that water temperature increase caused by climate change may disturb the aquatic ecosystem of Geum river watershed significantly.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.51 no.spc
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• pp.1161-1169
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• 2018

In this study, a new methodology was proposed to evaluate the flood vulnerability of river levee and to investigate the effect on the levee where the water level changes according to climate change. The stability of levee against seepage was evaluated using SEEP/W model which is two-dimensional groundwater infiltration model. In addition to the infiltration behavior, it is necessary to analyze the vulnerability of the embankment considering the environmental conditions of the river due to climate change. In this study, the levee flood vulnerability index (LFVI) was newly developed by deriving the factors necessary for the analysis of the levee vulnerability. The size of river levee was investigated by selecting the target area. The selected levees were classified into upstream part, midstream part and downstream part at the nearside of Seoul in the Han river, and the safety factor of the levee was analyzed by applying the design flood level of the levee. The safety ratio of the levee was analyzed by applying the design flood level considering the current flood level and the scenario of climate change RCP8.5. The degree of change resulting from climate change was identified for each factor that forms the levee flood vulnerability index. By using the levee flood vulnerability index value utilizing these factors comprehensively, it was finally possible to estimate the vulnerability of levee due to climate change.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.27 no.6
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• pp.562-581
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• 2018

This study was designed to predict the changes in species richness of plants under the climate change in South Korea. The target species were selected based on the Plants Adaptable to Climate Change in the Korean Peninsula. Altogether, 89 species including 23 native plants, 30 northern plants, and 36 southern plants. We used the Species Distribution Model to predict the potential habitat of individual species under the climate change. We applied ten single-model algorithms and the pre-evaluation weighted ensemble method. And then, species richness was derived from the results of individual species. Two representative concentration pathways (RCP 4.5 and RCP 8.5) were used to simulate the species richness of plants in 2050 and 2070. The current species richness was predicted to be high in the national parks located in the Baekdudaegan mountain range in Gangwon Province and islands of the South Sea. The future species richness was predicted to be lower in the national park and the Baekdudaegan mountain range in Gangwon Province and to be higher for southern coastal regions. The average value of the current species richness showed that the national park area was higher than the whole area of South Korea. However, predicted species richness were not the difference between the national park area and the whole area of South Korea. The difference between current and future species richness of plants could be the disappearance of a large number of native and northern plants from South Korea. The additional reason could be the expansion of potential habitat of southern plants under climate change. However, if species dispersal to a suitable habitat was not achieved, the species richness will be reduced drastically. The results were different depending on whether species were dispersed or not. This study will be useful for the conservation planning, establishment of the protected area, restoration of biological species and strategies for adaptation of climate change.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.87-87
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• 2018

지난 30년간 한반도의 연평균 기온은 $1.2^{\circ}C$ 상승하여, 전세계 100년간 평균 기온 상승 $0.74^{\circ}C$에 비해 그 상승폭이 크게 증가하였다. IPCC 5차 평가보고서(2013년)의 RCP 시나리오에 따르면, 4차 평가보고서(2007년)의 SRES 시나리오에서 보다 우리나라의 기후변화 영향이 크게 증가될 것으로 예상하고 있으며, 2050년 연평균기온의 변화가 기존 $2.0^{\circ}C$에서 $3.2^{\circ}C$로, 강수량은 기존 11.5%에서 15.6%대로 증가할 것으로 전망하고 있다. 우리나라의 최근 10년간 발생한 자연재난을 살펴보면 호우, 태풍에 의한 피해가 가장 크게 나타났고, 대설, 강풍에 의한 피해가 뒤를 이었으며, 기후변화의 영향으로 재난 재해의 형태는 점차 대형화 다양화 되어가고 있다. 이러한 기후변화에 대비하여 효율적인 재난 대응 및 대책수립을 위해 재난 위험도 평가의 필요성이 증대되고 있으며 국내의 다양한 부처에서 연구를 수행하고 있다. 그러나 재난 위험도 평가체계 및 방법론이 각 연구별로 다원화되어 있고, 실무적용 또한 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 UNISDR 등 국제기구에서 제시하는 위험도 평가방법론을 기반으로 우리나라에 적용 가능한 위험도 평가 방법론을 정립하고, 홍수, 태풍, 대설, 가뭄 등에 대한 재난 위험도 평가 기법을 개발하였다. 또한 실제 피해 통계와 평가 결과에 대한 비교 및 적정성 분석을 통해 우리나라 실정에 맞는 최적의 위험도 평가 체계 및 방법론을 구축하고자 하였다. 본 연구를 통해 위해성, 노출성, 취약성 및 저감능력 지표로 구성된 재난 위험도 평가 기법을 개발하였고, 재난 유형별 지역별 10단계, 5등급의 위험도 평가 결과를 도출하였다. 본 연구에서는 홍수, 태풍, 대설, 가뭄 등 6개 자연재난 유형에 대한 위험도 평가 지표를 개발하였으며, 향후, 국가 및 지역 재난안전관리계획에 자연재난 위험도 평가 결과 활용을 위해 후속 연구를 추진 중에 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2018.05a
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• pp.43-43
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• 2018

수생태계는 다른 여러 생태계 중에서 가장 위험에 처해있으며, 기후변화로 인한 수온, 수문 수질의 변화는 수생태계와 담수 생물다양성에 가장 큰 영향을 미치는 요인 중 하나이다. 본 연구에서는 생물 생태학적으로 변화하는 세계적인 물 관리 패러다임에 따라 한강유역에서의 미래 수생태계 평가를 수행하였다. 본 연구의 목적은 수생태 건강성 관측자료와 수질자료, SWAT 모형을 이용하여 미래 기후변화에 따른 한강유역의 수생태를 평가하는 것이다. 본 연구에서 선정한 수생태계 건강성 조사자료로 국립환경과학원에서 8년간(2008년~2015년) 봄과 가을 2차례에 걸쳐 모니터링 한 부착돌말류(TDI), 저서형 대형무척추동물(BMI), 어류(FAI)에 대한 수생태 등급자료 및 해당 지점에 대한 수온 및 수질자료를 이용하였다. 수집한 결과를 DB(T-N, $NH_4N$, $NO_3N$, T-P, PO4P)에 대한 수생태 등급의 상관성을 분석하고 수온 수질인자에 따른 수생태 등급을 나타내어 미래 기후변화에 따른 수생태 건강성 평가 및 예측을 실시하고자 하였다. Soil and Water Assessment Tool (SWAT) 모형은 유역의 신뢰성 있는 유역 수문, 수질 모의 및 기후변화 영향평가를 위하여 활용되었다. SWAT 모형을 이용하여 한강유역의 다목적댐(3개), 발전용댐(1개), 다기능보(3개) 운영을 고려하였고, 237개의 표준유역으로 분할한 뒤 수문 및 수질 모의를 수행하였다. 모형의 적용성 평가를 위해 댐 및 보의 유입량, 증발산량, 토양수분, 지하수위, SS, T-N, T-P에 대하여 보정(2005~2009) 및 검증(2010~2015)을 수행하였다. 기후변화에 따른 수문, 수질 및 수생태 평가를 위해 기상청의 HadGEM3-RA RCP 4.5와 8.5 시나리오를 적용하였으며, 기준년(1975-2005)년에 대해 2020s(2010-2039), 2050s(2040-2069), 2080s(2070-2099)의 수생태를 평가하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.325-325
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• 2022

본 연구는 용담댐 유역을 대상으로 현재 기후조건 대비 미래 기후조건에서의 강우 특성의 변화 분석을 목적으로, 대규모 기후 앙상블 모의실험 기반으로 생성된 d4PDF(Data for Policy Decision Making for Future Change)를 적용하였다. d4PDF 자료는 현재 기후조건에서 3000 개의 연 강수 자료를 제공하고, RCP 8.5 시나리오를 따르는 미래 기후조건에서 5400 개의 연 강수자료를 제공하기 때문에, 각 기후조건에서 대규모 표본크기를 이용하는 것이 가능하다. 이는 현재 기후조건과 미래 기후조건 사이의 강수 특성의 변화를 합리적으로 분석할 수 있도록 한다. 연평균강수량 및 계절별 평균강수량은 미래 기후조건에서 10% 이상 증가하였다. 10 mm 이상의 규모를 나타내는 호우의 발생일 수는 3 일에서 4 일 증가하였다. 본 연구는 연 최대 일강우량의 변화 및 특정 장기간 재현기간을 나타내는 확률강우량의 변화도 분석하였다. 그 결과, 미래 기후조건에서 더 높은 평균 및 표준편차를 나타냈다. 이 결과는 미래 기후조건에서 연 최대 일강우량 계열들이 더 높은 규모를 나타내고, 더 넓은 분포 형태를 나타내는 것을 의미한다. 이와 같은 특징은 미래 기후조건의 특정 재현기간을 나타내는 확률강우량의 규모 증가에 영향을 주었다. 현재 기후조건 대비 미래 기후조건의 확률강우량은 재현기간 10 년, 20 년, 50 년, 100 년, 200 년, 400 년에서 약 20% 증가하였다. 이 결과는 특정 규모에서 강우의 재현기간이 미래 기후조건에서 더 짧아지는 것을 의미하며, 또한 극한 규모의 강우량의 발생가능성이 미래 기후조건에서 증가한다는 것을 의미한다. 결과적으로, d4PDF 는 미래 기후에 따른 기존 강우의 특성 및 극한강우량의 변화 분석에 충분히 유용한 자료로 사용될 수 있을 것이다.

• Korean Journal of Ecology and Environment
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• v.49 no.1
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• pp.42-50
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• 2016

The purpose of this study is to set the direction to manage national parks to cope with climate change, and offer basic data to establish the relevant policies. Towards this end, this study analyzed the current and future climate change vulnerability of national parks using the 24 proxy variables of vulnerability in the LCCGIS program, a tool to evaluate climate change vulnerability developed by the National Institute of Environmental Research. To analyze and evaluate the current status of and future prospect on climate change vulnerability of national parks, the proxy variable value of climate exposure was calculated by making a GIS spatial thematic map with $1km{\times}1km$ grid unit through the application of climate change scenario (RCP8.5). The values of proxy variables of sensitivity and adaptation capability were calculated using the basic statistics of national parks. The values of three vulnerability evaluation items were calculated regarding the present (2010s) and future (2050s). The current values were applied to the future equally under the assumption that the current state of the proxy variables related to sensitivity and adaptation capability without a future prediction scenario continues. Seoraksan, Odaesan, Jirisan and Chiaksan National Parks are relatively bigger in terms of the current (2010s) climate exposure. The national park, where the variation of heat wave is the biggest is Wolchulsan National Park. The biggest variation of drought occurs to Gyeryongsan National Park, and Woraksan National Park has the biggest variation of heavy rain. Concerning the climate change sensitivity of national parks, Jirisan National Park is the most sensitive, and adaptation capability is evaluated to be the highest. Gayasan National Park's sensitivity is the lowest, and Chiaksan National Park is the lowest in adaptation capability. As for climate change vulnerability, Seoraksan, Odaesan, Chiaksan and Deogyusan National Parks and Hallyeohaesang National Park are evaluated as high at the current period. The national parks, where future vulnerability change is projected to be the biggest, are Jirisan, Woraksan, Chiaksan and Sobaeksan National Parks in the order. Because such items evaluating the climate change vulnerability of national parks as climate exposure, sensitivity and adaptation capability show relative differences according to national parks' local climate environment, it will be necessary to devise the adaptation measures reflecting the local climate environmental characteristics of national parks, rather than establishing uniform adaptation measures targeting all national parks. The results of this study that evaluated climate change vulnerability using climate exposure, sensitivity and adaptation capability targeting Korea's national parks are expected to be used as basic data for the establishment of measures to adapt to climate change in consideration of national parks' local climate environmental characteristics. However, this study analyzed using only the proxy variables presented by LCCGIS program under the situation that few studies on the evaluation of climate change vulnerability of national parks are found, and therefore this study may not reflect overall national parks' environment properly. A further study on setting weights together with an objective review on more proper proxy variables needs to be carried out in order to evaluate the climate change vulnerability of national parks.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.15 no.4
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• pp.312-319
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• 2013

Our understanding of the sensitivities of crop responses to changes in carbon dioxide, temperature, and water is limited, which makes it difficult to fully utilize crop models in assessing the impact of climate change on future agricultural production. Genetic coefficients of CERES-Barley model for major domestic cultivars in South Korea (Olbori at Suwon, Albori at Milyang, Saessalbori at Iksan, and Samdobori at Jinju) were estimated from the observed data for daily weather and field trials for more than 10 years by using GenCalc in DSSAT. Data from 1997-2002 annual crop status report (Rural Development Administration, RDA) were used to validate the crop coefficients. The sitecalibrated CERES-Barley model was used to perform crop growth simulation with the 99 treatments of step change combinations in temperature, precipitation and carbon dioxide concentration with respect to the baseline climate (1981-2010) at four sites. The upper boundary corresponds to the 2071-2100 climate outlook from the RCP 8.5 scenario. The response surface of grain yield showed a distinct pattern of model behavior under the combined change in environmental variables. The simulated grain yield was most sensitive to $CO_2$ concentration, least sensitive to precipitation, and showing a variable response to temperature depending on cultivar. The emulated impacts of response surfaces are expected to facilitate assessment of projected climate impacts on a given cultivar in South Korea.