• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.1
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• pp.71-82
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• 2014

The objective of this study is to project and analyze drought conditions using future climate and hydrology information over South Korea. This study used three Global Climate Models (GCMs) and three hydrological models considering the uncertainty of future scenario. Standardized Precipitation Index (SPI), Standardized Runoff Index (SRI) and Standardized Soil moisture Index (SSI) classified as meteorological, hydrological and agricultural droughts were estimated from the precipitation, runoff and soil moisture. The Mann-Kendall test showed high increase in future drought trend during spring and winter seasons, and the drought frequency of SRI and SSI is expected higher than that of SPI. These results show the high impact of climate change on hydrological and agriculture drought compared to meteorological drought.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.942-942
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• 2012

강우-유출에 대한 수문해석에 있어 유효강우량 산정방법으로는 여러 가지가 있으나 국내외로 미농무부(United States Department of Agriculture)에서 제안한 NRCS-CN 방법이 널리 사용되고 있다. SCS-CN 방법은 1개의 매개변수만을 사용하여 방법이 간략하고 유역 토양특성의 반영이 가능하다는 장점이 있으나 공간적 규모에 따른 효과반영이 불가하고 초기손실우량비를 0.2로 고정하는 가정의 문제점 등이 있다. 많은 연구자들이 SCS-CN 방법의 문제점을 보완하고자 다양한 방법을 제시하였으며 특히 Michel 등(2005)은 토양수분계산가정(Soil Moisture Accounting Procedure)에서 유출기준저류고를 새로운 매개변수로 제안하여 초기손실우량비 가정의 불합리성을 개선하고 새로운 AMC 조건식을 산정하였다. 그러나 범용적인 AMC 조건식을 제안하고자 140개 유역에 적용한 결과를 통해 유출기준저류고는 토양의 최대잠재보유수량의 1/3으로 일괄 적용하는 문제점이 있으며, 민감도분석을 통해 전체 결과의 효율이 좋은 값으로 선정하였다. 이에 본 연구에서는 일 단위 집중형 장기유출모형인 GR4J(Ge'nie Rural a' 4 parame'tres Journalier)를 Michel이 제안한 모형을 적용하기 위해 선정하였으며 토양수분계산과정에서 새로운 매개변수인 유출기준저류고를 최적화기법인 화음탐색법을 적용하여 결정하였다. 적용대상은 국내의 달방댐, 횡성댐, 섬진강댐, 청주댐, 대청댐유역에 적용하였으며 본 연구에서 제안한 방법이 강우-유출 결과의 정확성을 향상시키는 것을 볼 수 있었다. 최종적으로 최적화된 유출기준저류고와 유역크기와의 상관성분석을 통하여 관계식을 도출하였다. 토양수분과정에 대한 고려는 유출량을 산정하는 데 있어서 정확성을 높이는 데 기여할 수 있으며 더불어 본 연구에서 제안한 관계식을 통하여 유출기준저류고와 유역특성과의 연관성을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.446-446
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• 2012

농업은 다른 산업과 달리 원천적으로 기후 조건과 변화에 크게 좌우되는 분야로, 기후변화로 인한 영향에 가장 민감한 분야라고 할 수 있다. 안정적이고 지속적인 작물 생산을 위해서는 기후변화가 농업수자원에 미치는 영향에 대하여 정확히 파악하고, 이로 인해 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 특히 기온 상승, 강수량 및 강우강도 변화, 증발산량 및 일조시간 변화 등의 기후변화는 우리나라의 가뭄 발생의 양상에도 변화를 야기하게 될 것이다. 따라서 현 상황을 바탕으로 미래에 발생할 가뭄에 대하여 예측하고, 그 취약성을 줄이기 위한 합리적인 계획이 필요하다. 즉 기후변화에 대처하기 위해서는 향후 발생할 수 있는 가뭄의 특성을 파악하여 미래 수자원 관리에 활용하기 위한 가뭄특성 분석이 필요하다. 가뭄은 기상학적 가뭄, 기후학적 가뭄, 농업적 가뭄, 대기학적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제적 가뭄 등으로 구분할 수 있는데, 일반적으로 강우량 등의 기상조건을 분석하는 방법에서부터 저수량과 유역 유출량, 그리고 토양수분 등의 수문학적 조건들로 가뭄을 분석하는 방법들까지 매우 다양하다. 가뭄의 정량화는 가뭄을 표현하는 대상의 특성에 따라 평가방법이 달라질 수 있다. 가뭄의 경향이나 그 정도를 파악하기 위해서는 하나의 가뭄 지수가 아닌 다양한 항목을 바탕으로 평가가 이루어져 한다. 현재 기후변화와 관련한 가뭄 연구에 있어서 기상학적 가뭄지수인 SPI (Standardized Precipitation Index) 중심으로 많은 연구 이루어졌을 뿐, 농업적 가뭄지수를 바탕으로 한 연구는 이루어지지 않고 있다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 우리나라의 농업가뭄 특성을 분석하기 위하여 토양수분지수 (Soil Moisture Index)를 이용하여 중권역별 가뭄 평가하고 그 변화를 분석하였다. 본 연구를 위하여 이를 위하여 CGCM3.1 (Coupled Global Climate Model Ver. 3.1) 및 LARS-WG (Long Ashton Research Station Weather Generator)를 이용하여 2011년부터 2100년까지의 A1B, A2 및 B1 시나리오별로 기상자료를 생성하고, 이를 바탕으로 SMI 지수를 산정하여 유역별 가뭄 발생 빈도 및 심도를 시나리오별로 분석하였다. 본 연구 결과는 향후 기후변화로 인한 농업가뭄 발생의 양상 및 특성을 파악하고 전망함으로써, 추후 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 대응 전략 및 농업수자원 정책의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.162-162
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• 2020

토양수분은 TDR(Time Domain Reflectometry)이나 Tensiometer 등의 장비를 이용하여 측정을 시행하고 있으나, 이를 위해서는 많은 인력과 경제적 자원이 소비될 뿐만 아니라 시공간적으로 측정할 수 있는 범위에 한계가 있다. 지상 관측의 대안으로 MIRAS(Microwave Imaging Radiometer with Aperture Synthesis)나 SMAP(Soil Moisture Active Passive), AMSR2(Advanced Microwave Scanning Radiometer 2) 등의 수동 마이크로파 위성 센서를 이용한 공간 토양수분 관측이 수행되었으나, 낮은 공간 해상도(9~36km)는 지역 규모의 토양수분 분포를 나타내기 충분하지 않고, 높은 불확실성을 내포하고 있다. 본 연구에서는 금강 상류의 용담댐 유역(930.0㎢)을 대상으로 Sentinel-1 C-band SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상을 이용한 토지 피복 및 토양 속성을 고려한 10m 해상도의 토양수분 산출을 수행하였다. 용담댐 유역은 산림 79.7%, 논 9.0%, 밭 5.4%, 주거지 2.9%의 토지 피복 비율을 가지며 토양은 사양토(66.6%)와 양토(20.9%)가 우세하다. Sentinel-1 C-band SAR 영상은 SeNtinel Application Platform(SNAP)을 이용하여 전처리 후, 후방산란계수로 변환하였다. 토양수분 알고리즘은 TU-Wien change detection algorithm과 Regression model을 활용하였고, 검증을 위한 실측 토양수분 자료는 한국수자원공사(K-water)에서 제공하는 5년(2014~2018)간의 토양수분 관측자료를 이용하였다. 산출된 토양수분은 결정계수(Coefficient of determination, R²) 및 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 이용하여 실측 토양수분과 비교하였다. Sentinel-1 C-band SAR 영상을 이용한 고해상도의 토양수분 산출은 토지 피복 및 토양 속성을 고려한 지역 규모의 공간 토양수분 분포 및 시간적 변화를 표현 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.153-153
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• 2022

Large-scale and accurate observations at fine spatial resolution through a means of remote sensing offer an effective tool for capturing rainfall variability over the traditional rain gauges and weather radars. Although satellite rainfall products (SRPs) derived using two major estimation approaches were evaluated worldwide, their practical applications suffered from limitations. In particular, the traditional top-down SRPs (e.g., IMERG), which are based on direct estimation of rain rate from microwave satellite observations, are mainly restricted with their coarse spatial resolution, while applications of the bottom-up approach, which allows backward estimation of rainfall from soil moisture signals, to novel high spatial resolution soil moisture satellite sensors over South Korea are not introduced. Thus, this study aims to evaluate the performances of a state-of-the-art bottom-up SRP (the self-calibrated SM2RAIN model) applied to the C-band SAR Sentinel-1, a statistically downscaled version of the conventional top-down IMERG SRP, and their integration for a targeted high spatial resolution of 0.01° (~ 1-km) over central South Korea, where the differences in climate zones (coastal region vs. mainland region) and vegetation covers (croplands vs. mixed forests) are highlighted. The results indicated that each single SRP can provide plus points in distinct climatic and vegetated conditions, while their drawbacks have existed. Superior performance was obtained by merging these individual SRPs, providing preliminary results on a complementary high spatial resolution SRP over central South Korea. This study results shed light on the further development of integration framework and a complementary high spatial resolution rainfall product from multi-satellite sensors as well as multi-observing systems (integrated gauge-radar-satellite) extending for entire South Korea, toward the demands for urban hydrology and microscale agriculture.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.12 no.1
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• pp.115-122
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• 1992

Stochastic rainfall-runoff process model which is mainly used in real-time streamflow forecasting is Transfer Function(TF) model that has a simple structure and can be easy to formulate state-space model. However, in order to forecast the streamflow accurately in real-time using the TF model, it is not only necessary to determine accurate structure of the model but also required to reduce forecasting error in early stage. In this study, after introducing 5-day Antecedent Precipitation Index (API5), which represents the initial soil moisture condition of the watershed, by using the threshold concept, the TF models in each API5 are identified by Box-Jenkins method and the results are compared with each other.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.54 no.2
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• pp.67-75
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• 2012

Different from other natural hazards including floods, drought advances slowly and spreads widely, so that the preparedness is quite important and effective to mitigate the impacts from drought. Evaluation and forecast the status of drought for the present and future utilizing the meteorological scenario for agricultural drought can be useful to set a plan for agricultural drought mitigation in agriculture water resource management. In this study, drought climate scenario model on the basis of historical drought records for preparing agricultural drought mitigation was developed. To consider dependency and correlation between various climate variables, this model was utilized the historical climate pattern using reference year setting of four drought levels. The reference year for drought level was determined based on the frequency analysis result of monthly effective rainfall. On the basis of this model, drought climate scenarios at Suwon and Icheon station were set up and these scenarios were applied on the water balance simulation of reservoir water storage for Madun reservoir as well as the soil moisture model for Gosam reservoir watershed. The results showed that drought climate scenarios in this study could be more useful for long-term forecast of longer than 2~3 months period rather than short-term forecast of below one month.

• Journal of Environmental Impact Assessment
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• v.18 no.1
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• pp.51-57
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• 2009

Corylopsis coreana Uyeki is endemic species in the Korean peninsula and is designated a Category Endangered Plant Species by the Wildlife Protection Act of South Korea. We developed the plan and cooperative model within the local community for the species conservation. In order to carry out this plan we first investigated the ecological characteristics of the species. The species shows patterns of discontinuous distribution and is coupled with the unusual feature of only growing on northern exposed slopes. Although Corylopsis coreana is cut the stem every year, many new sprouts are still grown from the root. Natural germination of the seed occurs only on north-facing slopes, but not on south-facing slopes at spring. That is, the species is highly influenced by soil moisture until the seedling stage has been reached. This factor limits the distribution of the species. When saplings are planted on south-facing slopes, they grow well. The information we gathered greatly helped with efforts to draw up conservation plans. In addition, when the information was shared with the local community, builders and residents showed great interest and displayed a will to help with conservation efforts. Therefore, a cooperative model within the local community was drawn up for the conservation of the species. Accordingly this model could be applied at mitigation measure at environment impact assessment.

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2008.05a
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• pp.788-791
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• 2008

On this study, following works have been carried out : division of Han River Basin into 24 sub basins, use of rainfall data of 151 stations to make spatial distribution of rainfall, selection of control points such as Soyanggang Dam, Chungju Dam, Chungju Release Control Dam, Heongseong Dam, Hwachun Dam, Chuncheon Dam, Uiam Dam, Cheongpyung Dam and Paldang Dam, selection of SSARR (Streamflow Synthesis and Reservoir Regulation) model as a hydrologic model, preparation of input data of SSARR model, sensitivity analysis of parameter using hydrologic data of 2002. The sensitivity analysis showed that soil moisture index versus runoff percent (SMI-ROP), baseflow infiltration index versus baseflow percent (BII-BFP) and surface-subsurface separation (S-SS) parameters are higher sensitive parameters to the simulation result.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.126-126
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• 2022

Climate change has continued to impact meteorological factors like rainfall in many countries including Nigeria. Thus, altering the rainfall patterns which subsequently affect the crop yield. Maize is an important cereal grown in northern Nigeria, along with sorghum, rice, and millet. Due to the challenge of water scarcity during the dry season, it has become critical to design appropriate strategies for planning, developing, and management of the limited available water resources to increase the maize yield. This study, therefore, determines the quantity of water required to produce maize from planting to harvesting and the impact of drought on maize during different growth stages in the region. Rainfall data from six rain gauge stations for a period of 36 years (1979-2014) was considered for the analysis. The standardized precipitation and evapotranspiration index (SPEI) is used to evaluate the severity of drought. Using the CROPWAT model, the evapotranspiration was calculated using the Penman-Monteith method, while the crop water requirements (CWRs) and irrigation scheduling for the maize crop was also determined. Irrigation was considered for 100% of critical soil moisture loss. At different phases of maize crop growth, the model predicted daily and monthly crop water requirements. The crop water requirement was found to be 319.0 mm and the irrigation requirement was 15.5 mm. The CROPWAT 8.0 model adequately estimated the yield reduction caused by water stress and climatic impacts, which makes this model appropriate for determining the crop water requirements, irrigation planning, and management.