• 대한원격탐사학회지
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• 제38권2호
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• pp.179-188
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• 2022

지구온난화는 기후변화를 야기하며 전지구적으로 이상기상 현상을 유발하고 있다. 우리나라에서도 폭염, 가뭄과 같은 이상기상 현상이 증가하고 있는 상황이다. 이상기상 감시를 위하여 지표면온도(Land Surface Temperature, LST), 온도상태지수(Temperature Condition Index, TCI), 식생활력지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI), 식생상태지수(Vegetation Condition Index, VCI), 식생건강지수(Vegetation Health Index, VHI) 등의 위성자료가 활용되고 있다. TCI와 VCI를 이용하여 계산되는 VHI는 온도, 강수와 같은 기상 요인에 의한 식생 스트레스를 나타내며, 기후변화 상황에서 가뭄 평가에 주로 활용되고 있다. TCI, VCI는 날짜 및 장소에 따른 LST, NDVI의 과거 평년치를 참조해서 산출되기 때문에, 아직 2년여의 자료밖에 없는 천리안위성 2A호(GK2A) AMI (Advanced Meteorological Imager) 자료로부터 TCI, VCI, VHI를 산출하는 것은 현재로서는 쉽지 않은 일이다. 본 연구에서는 대안적인 방법으로 VIIRS (Visible Infrared Imaging Radiometer Suite) 센서의 LST, NDVI를 이용하여 GK2A의 VHI 산출 가능성을 모색하였다. GK2A와 VIIRS의 LST, NDVI는 상당히 높은 상관성을 보이기 때문에, GK2A에 존재하지 않는 과거 평년치를 VIIRS 자료로 대체하는 방식을 택하였다. 8일 간격으로 GK2A 격자에 해당하는 LST, NDVI의 최소·최대값 조견표를 구축하여 TCI, VCI, VHI를 산출하였고, 최근 우리나라 이상기상 현상에 대한 해석을 수행하였다. GK2A VHI는 2020년 3월과 6월의 폭염, 4월과 7월의 저온, 8월의 폭우 등으로 인한 식생 스트레스의 변화를 잘 표현하는 것으로 나타났지만, 미국 해양대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)의 VHI 산출물은 그렇지 않았다. 본 연구에서 제시한 GK2A VHI는 향후 LST, NDVI의 과거 평년치에 대한 통계적으로 엄밀한 보완을 거친다면 폭염, 가뭄으로 인한 식생 스트레스 감시에 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국지구과학회지
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• 제37권1호
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• pp.29-39
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• 2016

본 연구는 일조시간과 강수량 자료를 이용하여 다중회귀 방법을 통해 일사량을 추정하였다. 연구에 사용된 자료들은 강릉지역에 위치한 강원지방기상청(105 관측소, 1980-2007)과 신강원지방기상청(104 관측소, 2009-2014) 그리고 강릉원주대학교(GWNU 관측소, 2013-2014)이며, 105 관측소 자료를 통해 산출된 회귀식을 104 관측소와 GWNU 관측소에 적용하여 비교분석하였다. 먼저, 일조시간만을 이용하였을 때 104 관측소는 기존 연구들과 유사한 상관계수(0.96)와 표준오차($1.16MJm^{-2}$)가 나타났고, GWNU 관측소에서는 높은 상관계수(0.99)와 낮은 표준오차($0.57MJm^{-2}$)로 분석되었다. 그리고 일조시간과 강수량 자료를 104 관측소에 적용하였을 때 상관계수 0.96과 표준오차 $0.99MJm^{-2}$로 일조시간만을 적용했을 때보다 표준오차가 감소되었다. 일조시간만을 이용한 방법보다 강수량이 추가된 방법은 관측 일사량과 편차의 극값이 -26.6%(2010년 3월)에서 -31.0%(2011년 2월)로 증가되었다. 이는 강수량이 5월과 7-9월에 집중되어 나타나 이외의 월에서 추정식의 계수가 음으로 계산되었기 때문으로 분석된다. 따라서 한반도와 같이 강수량이 여름철에 집중되는 지역에서는 월평균 강수량을 일사량 추정에 이용할 때 주의를 기울여야 할 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제9권4호
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• pp.176-192
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• 2006

지난 2001년 발생한 전국적인 봄 가뭄을 계기로 체계적인 가뭄관리의 필요성이 증대 되었으며 가뭄 대책 수립 및 가뭄방재를 위한 다양한 연구가 수행되고 있다. Terra 위성으로부터 제공되는 MODIS 영상은 임의의 지역의 시 공간적 특성을 효과적으로 관찰할 수 있는 주기해상도와 공간 해상도를 보유하고 있다. 또한 적절한 자료처리 과정을 거쳐 제공되는 MODIS data product는 영상전처리 및 기하보정이 용이할 뿐만 아니라 다양한 기간에 대한 합성자료를 지속적으로 제공하여 가뭄 모니터링을 위한 도구로 활용 가능성이 제기 되고 있다. 본 연구에서는 2000년 이후 중부지방을 중심으로 심화되고 있는 봄 가뭄을 탐지하고 평가하기 위하여 안성천 유역과 남한강 상류유역을 대상으로 다중시기 MODIS 영상과 누가 강우량을 활용하였으며 가뭄발생년도와 평년의 식생의 변화탐지 결과를 다양한 지형 공간 자료와 비교하였다. 연구결과 남한의 봄 가뭄 평가를 위한 도구로 지표면복사온도(LST) 보다는 정규식생지수(NDVI)와 지표면수분지수(LSWI)를 활용하는 것이 적절했으며 MODIS NDVI 및 LSWI는 약 2개월의 누가강수량과 일정한 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 또한, 토지피복 및 고도에 따라 가뭄에 대한 영향이 달라지는 것으로 나타나 MODIS 영상을 이용한 효과적인 가뭄분석을 위해서는 동일시기 및 동일공간을 대상으로 한 영상자료의 활용이 필요한 것으로 나타났다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권2호
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• pp.129-136
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• 2020

가뭄은 일반적으로 장기간에 걸쳐 물 공급이 부족하여 나타나는 환경 재앙 중 하나로 대부분 넓은 지역에 걸쳐 나타난다. 원격탐사 자료는 이러한 넓은 지역에서 나타나는 가뭄 모니터링에 적합한 방법이다. 따라서 이 연구에서는 강원도 소양호 지역의 Landsat 위성 영상 자료를 활용하여 약 30년(1985-2015) 동안의 소양호 면적을 산출하고 이를 가뭄 패턴과 분석하였다. 특히 ISODATA, Maximum likelihood 및 인공신경망을 활용하여 Landsat 영상을 분류하여 소양호 면적을 산출하였다. 또한 가뭄 패턴을 분석하기 위하여 산출된 호수 면적과 소양호 지역의 강수량을 활용한 표준강수지수(Standardized Precipitation Index: SPI)와의 상관관계를 분석하였다. 영상 분류 연구 결과, ISODATA, Maximum likelihood 및 인공신경망 방법 중에서 호수 면적 산출의 최적의 방법은 인공신경망 방법임을 알 수 있었다. 또한, 인공신경망 방법을 적용하여 산출한 호수 면적과 SPI와의 상관관계 분석 결과 R² 값이 0.52를 가진다. 즉, SPI지수가 낮을 때 호수 면적이 감소하는 것을 알 수 있었다. 즉 호수 면적 변화를 통하여 소양호 지역의 가뭄 상태 감지 및 모니터링이 가능하다는 것을 알 수 있었다. 이 연구는 향후 지역 가뭄 모니터링 프로그램 개발 등에 사용이 가능할 것이다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제7권4호
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• pp.845-852
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• 2003

한국 남해 중부해역에서의 적조발생과 기상 및 해양 인자와의 관계, 적조발생 적지선정 그리고 위성을 이용한 적조모니터링의 가능성에 대하여 연구하였다. 적조는 전조사기간(1990∼2001)에 걸쳐서 매년 발생하고 횟수가 증가하는 경향을 보였다. 이때 주로 7월, 8월, 9월에 집중해서 발생을 했다. 적조발생 횟수를 증가시키는 메카니즘을 지배하는 가장 중요한 기상인자는 강수량이 였다. 적조형성과 관련된 해양환경학적인 조건은 따뜻한 수온, 저염분, 고농도의 부유물질, 낮은 인산염 및 질산염이 였다. 적조가 발생하는데 필요한 기본적인 기상조건은 최소한 2∼4일 전에 23.4∼54.5 nm(일누적값) 정도의 많은 강수량이 나타났다. 또한 적조발생 당일 적조가 잘 형성될 수 있는 우호적인 기상조건은 $24.6∼24.9^{\circ}C$(일평균값)의 따뜻한 기온, 2∼10.3 h(일 누적값)의 적절한 일조시수, 2.4∼4.6 m/s(일평균값)의 풍속 및 남서풍계열의 바람이 등이 요구되어 진다. 위성자료를 이용하여 적조발생 시의 농도와 공간분포를 파악할 수 있었다. 적조가 잘 발생할 수 있는 최적지로서는 여수∼돌산해역, 가막만 북부지역, 남해 일부해역, 나로도해역, 고흥 남부의 일부 연안, 득량만과 인접한 고흥 서부 해역이 였다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 춘계종합학술대회
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• pp.323-328
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• 2003

한국 남해 중부해역에서의 적조발생과 기상 및 해양 인자와의 관계, 적조발생 적지선정 그리고 위성을 이용한 적조모니터링의 가능성에 대하여 연구하였다. 적조는 전조사기간(1990~2001)에 걸쳐서 매년 발생하고 횟수가 증가하는 경향을 보였다. 이때 주로 7월, 8월, 9월에 집중해서 발생을 했다. 적조발생 횟수를 증가시키는 메카니즘을 지배하는 가장 중요한 기상인자는 강수량이였다. 적조형성과 관련된 해양환경학적인 조건은 따뜻한 수온, 저염분, 고농도의 부유물질, 낮은 인산염 및 질산염이였다. 적조가 발생하는데 필요한 기본적인 기상조건은 최소한 2~4일 전에 23.4~54.5mm(일누적값) 정도의 많은 강수량이 내려야한다. 또한 적조발생 당일 적조가 잘 형성될 수 있는 우호적인 기상조건은 24.64~26.48$^{\circ}C$(일평균값)의 따뜻한 기온, 2~10.3h(일 누적값)의 적절한 일조시수, 2.4~4.6m/s(일평균값)의 풍속 및 남서풍계열의 바람이 등이 요구되어진다. 위성자료를 이용하여 적조발생 시의 농도와 공간분포를 파악할 수 있었다. 적조가 잘 발생할 수 있는 최적지로서는 여수~돌산해역, 가막만 북부지역, 남해 일부해역, 나로도해역, 고흥 남부의 일부 연안, 득량만과 인접한 고흥 서부 해역이였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권2호
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• pp.63-73
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• 2020

Drought is considered as a devastating hazard that causes serious agricultural, ecological and socio-economic impacts worldwide. Fundamentally, the drought can be defined as temporarily different levels of inadequate precipitation, soil moisture, and water supply relative to the long-term average conditions. From no unified definition of droughts, droughts have been divided into different severity level, i.e., moderate drought, severe drought, extreme drought and exceptional drought. The drought severity classification defined the ranges for each indicator for each dryness level. Because the ranges of the various indicators often don't coincide, the final drought category tends to be based on what the majority of the indicators show and on local observations. Evaporative Stress Index (ESI), a satellite-based drought index using the ratio of potential and actual evaporation, is being used as a index of the droughts occurring rapidly in a short period of time from studies showing a more sensitive and fast response to drought compared to Standardized Precipitation Index (SPI), and Palmer Drought Severity Index (PDSI). However, ESI is difficult to provide an objective drought assessment because it does not have clear drought severity classification criteria. In this study, U.S. Drought Monitor (USDM), the standard for drought determination used in the United States, was applied to ESI, and the Percentile method was used to classify drought categories by severity. Regarding the actual 2017 drought event in South Korea, we compare the spatial distribution of drought area and understand the USDM-based ESI by comparing the results of Standardized Groundwater level Index (SGI) and drought impact information. These results demonstrated that the USDM-based ESI could be an effective tool to provide objective drought conditions to inform management decisions for drought policy.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_2호
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• pp.1803-1818
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• 2021

기후변화로 인해 가뭄의 발생 빈도가 증가함에 따라 광범위하게 발생하는 가뭄의 상황을 정확하게 판단할 수 있는 모니터링 체계를 갖추는 것이 매우 중요하다. 그러나 지상 관측 기상자료만으로는 한국의 전 지역에 대한 복잡한 가뭄을 모두 파악하기에는 한계가 존재하는 반면, 인공위성 원격탐사자료는 광범위한 지역에서의 가뭄의 공간적 특성을 파악하고 가뭄을 탐지하는 데 효과적으로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 남한의 가뭄 식별을 위한 원격탐사자료의 활용 가능성을 분석하고자 하였다. 다양한 측면의 가뭄을 모니터링하기 위해 가뭄에 영향을 미치는 주요 변수인 강수량과 잠재증발산량의 원격탐사 및 지상 관측자료를 수집하였다. 원격탐사자료의 적용성 평가는 관측자료와의 비교를 중심으로 수행하였다. 먼저 원격탐사자료의 적용성과 정확성을 평가하기 위하여 관측자료와의 상관관계를 분석하고, 기상학적 가뭄 모니터링을 위해 강수량과 잠재증발산량을 이용하여 다양한 측면의 가뭄지수들을 산정하였다. 이후 원격탐사자료의 가뭄 모니터링 능력을 평가하기 위해 가뭄지수에 대한 ROC 분석을 적용하여 과거 가뭄 재현성을 확인하였다. 마지막으로 원격탐사자료를 이용한 고해상도의 가뭄 지도를 작성하여 남한의 실제 가뭄에 대한 원격탐사자료의 모니터링 활용 가능성을 평가하였다. 원격탐사자료의 적용을 통해 향후 미 계측 유역을 포함한 남한 전 지역에서 다양하게 발생하는 가뭄 상황을 파악하고 이해할 수 있을 것으로 판단되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권6호
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• pp.1209-1218
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• 2015

전 세계적으로 가뭄 재해가 증가함에 따라 최근 위성영상 자료를 활용한 연구의 필요성이 대두되고 있다. 기존 연구는 대부분 실제 사례와의 연계성이 낮다는 한계점을 가지고 있다. 본 연구에서는 위성영상을 활용하여 지역적 분석을 실시하고, 영상 자료와 표준강수지수(SPI) 및 실제 가뭄 사례의 상관성 분석을 실시하고자 하였다. 국내 주요 가뭄(2001년, 2008-2009년)을 대상으로 각각 동두천과 태백 지역을 선정하였다. 8일 간격의 $0.05^{\circ}$ 공간해상도 MODIS DSI (Drought Severity Index)를 이용하여 SPI 및 수위 자료와의 상관관계 분석을 실시하였다. 동두천의 경우 6개월 DSI는 30일 SPI와 0.71의 상관관계를 나타냈으며, 태백 지역의 6개월 DSI와 90일 SPI의 상관성은 0.40을 보였다. DSI와 대상지역의 관측 저수위를 비교한 결과 6개월 DSI가 평균 65.7% 수준의 적중률을 보였다. 연구를 통하여 위성영상 자료 기반 가뭄지수인 DSI와 기상학적 가뭄지수인 SPI의 상관성을 부분적으로 제시할 수 있었으며, 실제 관측 자료와 비교를 실시한 결과 국내 연구에서의 활용 가능성을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권1호
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• pp.21-33
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• 2019

본 연구에서는 비슬산 이중편파 Radar 자료와, GPM 위성자료 및 21개 (Korea Meteorological Administration, KMA) 지상강우자료를 활용하여 분포형 강우-유출 모형(KIneMatic wave STOrm Runoff Model2, KIMSTORM2)을 이용해 남강댐 유역($2,293km^2$)을 대상으로 유출해석을 수행하였다. 모형의 유출 해석은 2016년 10월 5일 02:00~09:00 총 8시간 동안 최대강우강도 33 mm/hr, 유역평균 총 강우량 82 mm이 발생한 태풍 차바(CHABA)를 대상으로 하였으며, Radar 및 GPM 자료와 조건부합성(Conditional Merging, CM) 기법을 적용한 Radar (CM-corrected Radar) 및 GPM (CM-corrected GPM) 자료를 각각 활용하여 결과를 비교하였다. 이 때, 공간 강우자료에 유출 검보정은 남강댐 유역 내 3개의 수위관측 지점(산청, 창촌, 남강댐)을 대상으로 실시하였으며, 모형의 매개변수 초기토양수분함량, 지표와 하천의 Manning 조도계수를 이용하여 검보정하였다. 유출 결과는 결정계수(Determination coefficient, $R^2$), Nash-Sutcliffe의 모형효율계수(NSE) 및 유출용적지수(Volume Conservation Index, VCI)를 산정하였다. 그 결과 CM-corrected Radar, GPM 자료가 평균 $R^2$는 0.96, NSE의 경우 0.96, 유출용적지수(VCI)는 1.03으로 가장 우수한 결과를 나타내었다. 최종적으로 CM 기법을 이용한 보정된 공간분포자료는 기존의 자료에 비해 시공간적으로 정확한 홍수 예측에 사용 될 것으로 판단된다.