• 제목/요약/키워드: Reference Evapotranspiration

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Climate Change and Soil-Water Balance

  • Aydin, Mehmet;Yano, Tomohisa;Haraguchi, Tomokazu;Evrendilek, Fatih;Jung, Yeong-Sang
    • 한국농림기상학회:학술대회논문집
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    • 한국농림기상학회 2011년도 학술발표회
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    • pp.7-10
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    • 2011
  • The semi-arid and arid regions comprise almost 40 percent of the world's land surface. The low and erratic precipitation pattern is the single most significant contributor for limiting crop production in such regions where rainfall is the source for surface, soil and ground water. In a changing climate, the semi-arid and arid regions would increasingly face the challenge of water scarcity. According to the relevant literature; under the assumption of a doubling of the current atmospheric CO2 concentration, irrigation demand was estimated to increase for wheat and to decrease for second crop maize in a Mediterranean environment of Turkey in the 2070s. Crop evapotranspiration would decrease due to stomata closure. Reference evapotranspiration and potential soil evaporation were projected to increase by 8.0 and 7.3%, respectively, whereas actual soil evaporation was predicted to decrease by 16.5%. Drainage losses below 90 cm soil depth were found to decrease mainly due to lesser rainfall amount in the future.

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밭작물(作物)의 계획관개(計劃灌漑) 모형(模型) - 토양수분(土壤水分) 변화(變化)를 중심(中心)으로 - (Irrigation Scheduling Model for Dry Crops)

  • 안병기;김태철;정상인
    • 농업과학연구
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    • 제14권1호
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    • pp.68-80
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    • 1987
  • 콩의 생육시기별(生育時期別) 증발산량(蒸發散量)과 토양수분(土壤水分) 변화량(變化量)을 추정(推定)하기 위한 토양수분추정모형(土壤水分推定模型)을 설정(設定)하였으며 라이시미터 실험(實驗)을 통한 실측치(實測値)와 비교(比較)한 결과(結果)는 다음과 같다. 1. 라이시미터 실험(實驗)을 통(通)하여 측정(測定)한 실제증발산량(實際蒸發散量)은 405.7mm 이었으며 Pan 증발량법(蒸發量法)과 Hargreaves식(式)에 의한 잠재증발산량(潛在蒸發散量)은 각각(各各) 547.8mm, 586.8mm이었다. 작물(作物)의 생육기간중(生育期間中) 작물계수(作物係數) K는 Table 1 과 같다. 2. 라이시미터 실험을 통한 전생육기간(全生育期間)(133일(日)) 동안의 실제증발산량(實際蒸發散量)은 405.7 mm이었으며 Pan 증발훈법(蒸發暈法)과 Hargreaves식(式)에 의해 추정(推定)된 실제증발산량(實際蒸發散量)은 각각(各各) 424.7mm, 426.1mm였다. 3. 콩의 생육기간별(生育期間別)로 10cm, 30cm, 50cm 깊이에서 관측된 토양수분변화(土壤水分變化)는 10 cm (첫 20cm 토층)에서는 변화(變化)가 크게 나타났으나 30 cm와 50 cm에서는 변화(變化)가 거의 없었다. 모형으로 추정(推定)된 토양수분변화(土壤水分變化)와 관측된 토양수분변화(土壤水分變化)사이에는 아직도 큰 차이가 있으므로 뿌리의 깊이별 토양수분소비형태(土壤水分消費形態)에 대한 연구(硏究)가 요구된다.

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논벼에 대한 Penman-Monteith 공식의 작물 계수 산정 (Estimation of Paddy Crop Coefficients for Penman-Monteith Method)

  • 유승환;최진용;장민원
    • 한국농공학회:학술대회논문집
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    • 한국농공학회 2005년도 학술발표논문집
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    • pp.20-25
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    • 2005
  • In 1998, Food and Agriculture Organization addressed that FAO Modified Penman method possibly overestimates consumptive use of water comparing to the measured reference crop evapotranspiration (PET) and Penman-Monteith method can be better choice for accurate PET estimation. Nevertheless it is still difficult to find research efforts about paddy rice crop coefficient for Penman-Monteith method. This study aims to estimate paddy rice crop coefficients for Penman-Monteith method. To estimate the crop coefficients, measured evapotranspiration data during 1982-1986 were used. The average Penman-Monteith crop coefficients for transplanted paddy rice were ranged in $0.78\;{\sim}\;1.58$.

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논벼에 대한 Penman-Monteith와 FAO Modified Penman 공식의 작물 계수 산정 (Estimation of Paddy Rice Crop Coefficients for FAO Penman-Monteith and Modified Penman Method)

  • 유승환;최진용;장민원
    • 한국농공학회논문집
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    • 제48권1호
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    • pp.13-23
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    • 2006
  • In 1998, Food and Agriculture Organization addressed that FAO Modified Penman method possibly over-estimates consumptive use of water comparing to the measured reference crop evapotranspiration (PET) and Penman-Monteith method can be better choice for accurate PET estimation. Nevertheless it is still difficult to find research efforts about paddy rice crop coefficient for Penman-Monteith method. This study aims to estimate paddy rice crop coefficients for Penman-Monteith and FAO modified Penman methods in the manner of comparing two equations. To estimate the crop coefficients, measured evapotranspiration data during 1982-1986 and 1995-1997 were used. The average Penman-Monteith crop coefficients ranged from 0.78 to 1.58 for translated paddy rice and from 0.87 to 1.74 for flood-direct seeded paddy rice. The average FAO Modified Penman crop coefficients ranged from 0.65 to 1.35 for translated paddy rice and from 0.70 to 1.58 for flood-direct seeded paddy rice.

경안천유역의 기준증발산량 계산을 위한 수정된 Hargreaves 공식 적용 (Application of Modified Hargreaves Equation for Calculation of Reference Evapotranspiration of Gyeongan River Basin)

  • 김덕환;장철희;김현준
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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    • pp.341-341
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    • 2019
  • 물 순환과정의 구성요소 중 증발산(Evapotranspiration)은 수자원개발을 위한 계획의 수립과 수자원 시스템 운영적 측면에서 대단히 중요한 부분이다. 증발산량을 산정하기 위해서는 온도, 바람, 상대습도, 대기압, 수질 및 수표면의 성질과 형상 등을 산정하여야 하는데 이러한 기상자료들을 확보하기란 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 기온자료만을 이용하여 기준증발산량을 산정할 수 있는 Hargreaves 공식의 경험적 매개변수 및 온도 매개변수를 수정하여 경안천유역의 기준증발산량을 산정하였다. 수정된 공식의 성능평가를 위해 현재 널리 사용되고 있는 Penman-Monteith 방법을 이용하여 산정된 기준증발산량을 정해로 가정하여 Root Mean Square Error와 Nash Sutcliffe Model Efficiency Coefficient분석을 수행하여 검증하였다. 또한 기온 및 Hargreaves 경험적 매개변수와의 상관관계를 이용한 회귀식에 대한 검증을 수행함으로써 본 연구에서 제안한 수정된 공식의 적용가능성을 확인하였으며, 향후 수자원 시스템 운영 측면에 도움이 될 것으로 판단된다.

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우리나라 기준증발산량 추정을 위한 Hargreaves 공식의 계수 보정 (Calibration of Hargreaves Equation Coefficient for Estimating Reference Evapotranspiration in Korea)

  • 황선아;한경화;장용선;조희래;옥정훈;김동진;김기선;정강호
    • 한국농림기상학회지
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    • 제21권4호
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    • pp.238-249
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    • 2019
  • 기준증발산량은 기온, 풍속, 습도 등 기상요소를 바탕으로 추정하는 방법을 이용하고 있으며, Hargreaves 공식은 기온자료를 이용하여 기준증발산량을 산정할 수 있는 간단한 경험식이라 할 수 있다. 그러나 Hargreaves 공식은 풍속이 3 m s-1 이상인 지역에서는 과소평가 되고, 상대습도가 높은 지역은 과대평가 되는 경향이 있다. 본 연구에서는 Hargreaves 공식을 우리나라에 적용하기 위해 보다 정확한 기준증발산량 추정이 가능하도록 계수 산정 연구를 수행하였다. 우리나라 종관기상관측지점(ASOS, Automated Synoptic Observing System)의 최근 11 년(2008-2018) 동안의 기상자료를 이용하여 Panman-Monteith 공식으로 기준증발산량을 추정하였고, 이 값을 기준으로 하여 각 지점별로 Hargreaves 공식의 계수를 보정하였다. 우리나라 82 개 지점에 대하여 지역별로 보정된 계수는 내륙지역이 50 개 지점이며, 0.00173~0.00232(평균0.00196)로 기본값인 0.0023 과 비슷하거나 낮게 산정되었다. 반면, 해안지역은 32 개 지점이며 지역별로 보정된 계수의 범위는 0.00185~0.00303(평균 0.00234)으로 동해안지역은 기본값과 비슷하거나 높게 산정된 반면, 서해안과 남해안지역은 지역별로 편차가 크게 나타났다. Hargreaves 공식의 계수를 보정하여 기준증발산량을 추정한 결과 RMSE(Root Mean Square Error)는 계수 보정 전 0.634~1.394(평균 0.857)에서 계수 보정 후 0.466~1.328(평균 0.701)로 낮아지고, NSC(Nash-Sutcliffe Coefficient)는 계수 보정 전 -0.159~0.837(평균 0.647)에서 계수 보정 후 -0.053~0.910(평균 0.755)로 높아짐에 따라 기준증발산량의 추정효율이 크게 향상되는 것으로 나타났다. 연구 결과, Hargreaves 공식을 그대로 이용할 경우 Penman-Monteith 공식에 비해 과대 또는 과소 산정될 수 있음을 확인하였으며, 계수를 보정하여 이용할 경우 정확도가 높은 기준증발산량을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.

수도 포장의 실증발산량 추정에 관한 연구 (Estimation of Actual Evapotranspiration over Paddy Rice Field)

  • 이변우;김병찬
    • 한국작물학회지
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    • 제35권6호
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    • pp.518-524
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    • 1990
  • 수도포장에서의 실제 증발산량을 보웬비-열수지법에 의하여 측정하고 이를 기초로 하여 대형 및 소형증발계 증발산량 및 Penman-Monteith 모델에 의해서 계산된 기초증발산량으로 부터의 수도포장 실제증발산량 추정의 신속성을 검토하기 위하여 본 연구를 수행하였다. 본 연구는 수원측후소 수도포장에서 통일계인 서광벼를 공시하여 수행되었다. 실제증발산량은 BE-ARN system(Bilan D'Energie Automatique Regionale Numerique; I.N.R.A)을 이용하여 보웬비열수지법에 의하여 측정하였으며, 대형 및 소형증발계 증발산량은 수원측후소 로장의 잔디위에서 측정되고, 기준 증발산량은 당소의 종관기상관측자료를 이용하여 수정된 Penman-Monteith 모델로 계산하였다. 1. 일평균 알베도는 0.15-0.25 범위에서 변하였으며, 엽면적지수 4까지는 엽면적의 증가에 따라서 직선적으로 증가하는 경향이였으며 그 이후는 완만한 증가를 보였다. 2. 수도포장에 입사되는 일사량중 맑은 날 순폭사량으로 배분되는 비율은 50-80% 범위였으며 생육시기가 진전됨에 따라서 낮아졌다. 3. 순폭사량중 증발산에 배분되는 비율이 열수지항중 가장 커서 벼의 생육시기에 따라서 80-120%의 범위였으며 생육후기에는 가장 낮았으며, 증발산잠열이 순폭사량보다 높은 경우가 많았는데 이는 이유에 의한 영향이 크기 때문인 것으로 판단되었다. 4. 생육기간중 일당 실제증발산량은 기상조건에 따라 0.1mm-8mm 범위에서 변하였다. 5. 보웬비-열수지법에 의한 실제증발산량과 대형증발계 증발량, 소형증발계 증발량 및 기준증발량과는 유의한 직선회귀 관계가 있었는데 이들간의 상관계수는 각각 0.761, 0.793 및 0.914였다. 6. 대형증발계 및 소형증발계 증발산량 Penman-Monteith 모델에 의해 계산한 증발산량을 기준증발량으로 한 벼의 생육기간중의 평균 증발산비 또는 작물계수는 각각 1.57, 1.10 및 1.49였으며 각각의 변이계수는 28.7, 22.7 및 12.8%였다. 7. 기준증발량에 근거한 작물계수는 엽면적의 발달과 밀접한 관계를 가지고 변하였으며 출수기경에 최대치를 보였으며, 그 이후 급격히 감소하였다. 8. 이상의 결과들의 종합하여 볼 때 실제증발산량의 추정에는 종관기상자료를 이용하여 Penman-Monteith 모델로 계산한 증발산량을 기준증량으로 이용하는 것이 증발계 증발량을 기준증발량으로 이용하는 것보다 추정의 정도가 높은 것으로 판단되었으며, 실제증발산량(AET)과 Penman-Monteith 모델에 의한 기준증발량(RET)간의 회귀식 AET=0.1$\pm$1.52 RET를 이용할 경우 실제증발산량을 전생육기간을 통해서 약 10% 오차범위내에서 추정할 수 있을 것으로 판단되었으며, 생육시기별로 생물계수를 계산하여 이를 이용할 경우, 보다 정확한 실제증발산량을 추정할 수 있을 것으로 사료되었다.

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기준 일증발산량 산정을 위한 인공신경망 모델과 경험모델의 적용 및 비교 (Comparison of Artificial Neural Network and Empirical Models to Determine Daily Reference Evapotranspiration)

  • 최용훈;김민영;수잔 오샤네시;전종길;김영진;송원정
    • 한국농공학회논문집
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    • 제60권6호
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    • pp.43-54
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    • 2018
  • The accurate estimation of reference crop evapotranspiration ($ET_o$) is essential in irrigation water management to assess the time-dependent status of crop water use and irrigation scheduling. The importance of $ET_o$ has resulted in many direct and indirect methods to approximate its value and include pan evaporation, meteorological-based estimations, lysimetry, soil moisture depletion, and soil water balance equations. Artificial neural networks (ANNs) have been intensively implemented for process-based hydrologic modeling due to their superior performance using nonlinear modeling, pattern recognition, and classification. This study adapted two well-known ANN algorithms, Backpropagation neural network (BPNN) and Generalized regression neural network (GRNN), to evaluate their capability to accurately predict $ET_o$ using daily meteorological data. All data were obtained from two automated weather stations (Chupungryeong and Jangsu) located in the Yeongdong-gun (2002-2017) and Jangsu-gun (1988-2017), respectively. Daily $ET_o$ was calculated using the Penman-Monteith equation as the benchmark method. These calculated values of $ET_o$ and corresponding meteorological data were separated into training, validation and test datasets. The performance of each ANN algorithm was evaluated against $ET_o$ calculated from the benchmark method and multiple linear regression (MLR) model. The overall results showed that the BPNN algorithm performed best followed by the MLR and GRNN in a statistical sense and this could contribute to provide valuable information to farmers, water managers and policy makers for effective agricultural water governance.

비선형 증발량 및 증발산량 시계열의 모형화를 위한 신경망-유전자 알고리즘 모형 1. 모형의 이론과 적용 (Neural Networks-Genetic Algorithm Model for Modeling of Nonlinear Evaporation and Evapotranspiration Time Series 1. Theory and Application of the Model)

  • 김성원;김형수
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제40권1호
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    • pp.73-88
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    • 2007
  • 본 연구의 목적은 결측 혹은 미계측 증발접시 증발량과 우리나라에서 계측되고 있지 않은 알팔파 기준증발산량의 산정을 위하여 유전자 알고리즘이 내재된 일반화된 회귀신경망모형을 개발하고 적용하는데 있다. 우리나라에서는 장기간동안 증발산계를 이용하여 알팔파 기준증발산량의 관측이 시행되지 않고 있으므로, 본 연구에서는 Penman-Monteith(PM) 공식을 이용하여 산정된 값을 계측된 알팔파 기준증발산량으로 가정하였다. 본 연구를 통하여 최적 증발접시 증발량과 알팔파 기준증발산량의 산정을 위한 COMBINE-GRNNM-GA(Type-1) 모형을 개발하였으며, 훈련, 테스트 및 재현과정을 통하여 COMBINE-GRNNM-GA(Type-1) 모형을 평가하였다. COMBINE-GRNNM-GA (Type-1) 모형은 제시된 기상인자를 평가할 수 있으며, 증발접시 증발량과 알팔파 기준증발산량에 대한 신뢰성 있는 자료를 구축할 수 있다. 더 나아가서 우리나라에서 관개배수 시스템 구축을 위한 참고자료를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

밭 관개의 계획용수량 및 시설용량의 정립에 관한 연구 -증발산량 실측에 의한 밭용수량의 추정에 관하여- (Study on the Establishment of Project Duty of Water and Facility Capacity in Upland Irrigation - On the Estimation of Duty of Water for the Upland Crops by the Measurement of Evapotranspiration -)

  • 김시원;김선주
    • 한국농공학회지
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    • 제30권4호
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    • pp.23-44
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    • 1988
  • The evaportranspiration of upland crops was measured by four types of lysimeter and water consumption characteristics together with the optimum irrigation point by the crops was defind. Among the evapotranspiration estimation formulas, the constant of wind function in the modified Penman equation was corrected to agree with the meteorological conditions of Korea. The evapotranspiration of the crops in the project standard year was estimated according to the cropping system of the project area in Chungju, and from the estimated evapotras - spiration, net duty of water per one time and irrigation in tervals were investigated. The results obtained are summarized as follows: 1. The evapotranspiration of the same crop measured at the same plot was slightly different by the lysimetric methods, and among the four types of lysimeter, the accuracy of the floating lysimeter was the highest. 2. The yields among the watering treatments showed the significance of 5% in the expe- riment with red cabbage and Chinese cabbage, and significance of 1% in the crisphead lettuce, and the optimum irrigation point for the tested crops was defined ad pF 2.0 by the least squre difference test. 3. The evapotranspiration of the crops in the mid-season stage showed maximum among the growing stages, and the average daily evapotranspiration by the crops over the growing seasons of cabbage, crisphead lettuce, Chinese cabbage, summer cucumber, tornato, salary and autumn cucumber was 4.18mm, 4.77mm, 3.9qrnm, 5.68mnn, joonim, 4.26mm and 3.3qrnn, respectively. 4. From the investigated soil moisture extration pattern(SMEP) of the crisphead lettuce, cucumber and tomato, the proportion of the first layer in the initial stage showed over so%, and the SMEP of the lowest fourth layer during the late-season stage in the experiment cabbage and Chinese cabbage was 15.8% and 16.9, respectively, with showed that the root elongated th the lowest soil layer. 5. The total available moisture(TAM) of clay loam was 21.2-23.3mm and that of sandy loam was 16.1 - 19.0mm under the optimum irrigation point of pF. 2.0, and the total readily available moisture( TRAM) of the crops cultivated in the clay loam soil was larger than that cultivated in the sandy loam soil, and the TRAM during the mid-and late-season were larger than that of the inital and crop development stage. 6. The estimated evapotranspration by the corrected Pennam equation, whkh corrected the constant of the wind function in the modified Penman equation, was nearly agreed with the actually measured evaporanspiration of grass. 7. Among the several evaportranspiration estimation methods, the evapotranspiration es- timated by the corrected Pennam equation was closed to the actual evapotranspiration of reference crop (grass) evapotranspiration, therefore it is suggested to use the corrected Penman equation to determine the duty of water of corps. 8. The average crop coefficient (Kc) of cabbage by the corrected Penman equation was 0.94 and that of crisphead lettuce, summer cucumber, tomato, salary, Chinese cabbage and autumn cucumber was 1.07, 1.22, 1.02, 1.01, 1.35, 1.09, respectively 9. The estimated total evapotranspiration of cabbage in the project area( Chungju) by the corrected Penman equation was 223.9mm and that of crisphead lettuce, Chinese cabbage, summer cucumber, tomato, salary and auturun cucumber was 215.7mm, 205.9mm, 359.Omrn, 300.9mm, 332.lmm and 202.7mm, respectively. 10. The net duty of water per one time of the crops cultivated in the sandy loam soil, and the net duty of water per one time in the mid-season & late-season showed larger than that of the initial stage. 11. The shortest irrigation interval of cabbage in the project area was 4.2 days, and that of crisphead lettuce, Chinese cabbage, cucumber, tomato and salary was 1.2days, 2.3days, 1.8days, 2.2days and 2.7days, respectively.

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