• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.40 no.4
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• pp.335-343
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• 2007

Drought characteristics need to be preceded before establishing a drought mitigation plan. In this study, using a Standardized Precipitation Index (SPI), a hydrologic drought was defined as an event during which the SPIs are continuously below a certain truncation level. Then, a methodology of drought frequency analysis was performed to quantitatively characterize droughts considering drought duration and severity simultaneously. The theory of runs was used to model drought recurrence and to determine drought properties like duration and severity. Short historical records usually do not allow reliable bivariate analyses. However, more than hundred years of precipitation data (1770 ${\sim}$ 1907) collected in Chosun Kingdom Age using an old Korean rain gage called Chukwooki can provide valuable information about past events. It is shown that a bivariate gamma distribution well represented the joint probabilistic properties of Korean drought duration and severity. The overall results of this study show that the proposed bivariate drought frequency analysis overcomes the drawbacks of the conventional univariate frequency analysis by providing a consistent representation of the drought recurrent property.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1514-1518
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• 2009

가뭄은 일반적으로 물 수요에 비하여 공급이 부족하여 나타나는 현상을 말한다. 공급 가능한 물의 부족은 강수량의 부족으로부터 시작되며, 강수량의 부족은 토양 수분의 부족과 하천의 유량 감소로 이어져 농작물의 피해와 우리 사회가 필요로 하는 생 공용수의 부족을 초래한다. 2009년 현재 우리나라는 작년 가을부터 시작된 강수량의 부족으로 인해 강원도 내륙지방과 전라남도, 경상남도 등 남부지방을 중심으로 가뭄이 발생하고 있고 이는 당분간 지속될 것으로 예상되어 물 부족에 의한 피해의 우려를 낳고 있다. 우리나라는 기상 특성상 여름철 장마기간 및 태풍으로 인해 발생한 많은 양의 강수를 이용하여 나머지 기간 동안 필요한 용수를 확보하는 체계를 이루고 있으나 2008년에는 여름철 강수의 부족으로 인해 2008년 말부터 지금까지 제한급수 등 가뭄 피해가 발생하고 있다. 본 연구에서는 기상청 주요 지점에 대해 2008년부터 2009년 초반까지의 강수량 관측자료를 이용하여 강수현황을 검토하였으며, Palmer 가뭄지수(Palmer Drought Severity Index, PDSI), 표준강수지수 (Standardized Precipitation Index, SPI), 물공급능력지수(Water Supply Capacity Index, WSCI) 등의 가뭄지수를 이용하여 현재 가뭄의 정도 및 공간적인 분포 현황을 제시하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.28-28
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• 2011

치수는 고대국가로부터 현재의 국가에 이르기까지 중차대한 국가사업이다. 근대를 지나면서 산업화가 가속화되었고 수자원의 사용과 관리는 더욱 세분화 되었다. 또한 수자원의 사용과 관리에 앞서 기후와 밀접한 관계가 있는 수자원의 물리적 특성을 분석하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 최근 우리나라도 급격한 산업화로 인한 환경파괴와 지구온난화로 인한 강수의 편중이 더욱 심해지고 있다. 즉, 한반도도 전 세계가 직면한 기후변화로 인한 자연재해로 부터 안전하지 않다는 것을 의미한다. 특히 수자원을 관리함에 있어 가뭄의 경우에는 장기적으로 진행되는 경우가 많고 피해 규모와 복구 등도 가뭄의 진행 기간과 밀접한 관계를 가지므로 적극적인 대비가 필요하다. 따라서 가뭄을 연구함에 앞서 과거 한반도의 가뭄의 경향성 및 주기성 같은 특성을 분석할 수 있는 연구가 수반되어야 할 것으로 사료된다. 이에 따라 본 논문에서는 과거 한반도 가뭄 사상의 특성분석을 위해 대표 가뭄지수로 SPI(Standardized Precipitation Index)와 PDSI(Palmer Drought Severity Index)를 선정하여 우리나라 전역에 위치한 총 59개 기상관측소의 1980년~2009년까지의 기상자료를 수집하여 유역별 월평균 가뭄지수를 산정하였다. 또한 이를 이용하여 가뭄발생의 경향성 및 주기성을 중심으로 과거한반도 가뭄의 통계학적 특성분석을 실시하였다. 각 지수의 경향성을 분석한 결과, SPI3와 SPI6는 봄과 겨울에는 가뭄이 심화되는 경향을 보였고 여름철에는 가뭄이 완화되는 경향을 보였다. 반면 SPI12의 경우는 섬진강과 영산강은 유의하지는 않으나 전 기간에 걸쳐 가뭄이 심화되는 경향을 보였고 한강, 낙동강, 금강유역은 가뭄이 완화되는 것으로 나타났다. PDSI의 경우에는 SPI와는 반대로 섬진강과 영산강은 전 기간에 걸쳐 가뭄이 완화되는 경향을 보였고 한강, 낙동강, 금강유역은 유의한 수준에서 가뭄이 심화되는 경향을 보임으로써, SPI와 PDSI에 의한 가뭄평가 경향성이 유역별로 다소 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 한편, 각 유역의 주기성을 분석한 결과로는 모든 유역에서 1년~3년 또는 6년 이하의 주기성을 나타냈으며, SPI의 경우 지속기간이 길어질수록 6년 이상의 저빈도 주기성을 나타냈고, SPI3는 짧게는 1년 미만의 고빈도 주기를 보이는 경우도 있었으며, SPI6와 SPI12는 4년~6년 주기를 나타냈다. 또한 PDSI도 마찬가지로 6년 내외의 장주기를 보였다. 특히 유역별로 분석할 경우 남부지역의 가뭄발생 주기가 중부지역보다 길게 나타나는 성향을 보였다. 그리고 SPI와 PDSI, 두 가뭄지수의 공통주기를 분석한 결과에서는 상관관계가 적은 것으로 확인 되었다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.36 no.4
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• pp.561-573
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• 2003

This study has analyzed the drought return and duration characteristics using the monthly rainfall at Seoul, and compared them with those obtained by applying the Poisson process. The Standardized Precipitation Index (SPI) was used as the drought index along with the 10 month moving average for the rainfall smoothing. The thresholds applied for the analysis of drought were -1.00, -1.50, and -2.00. The drought return and duration characteristics derived from the analysis of observed data show that: (1) The moderate drought occurs every 2 years and lasts about 4 - 5 months. (2) The severe drought occurs every 3 - 5 years and lasts about 2 - 4 months. (3) The extreme drought occurs every 8 - 23 years and lasts about 1 - 4 months. Especially, the severe droughts (thresholds of -1.5 and -2.0) before the long dry period were found to have longer return periods but shorter durations than those after the long dry period. This seems to be because of the high variability of precipitation as well as the fact that no snowfall has been added for the winter precipitation before the long dry period. Finally, the comparison of results derived from the analysis of observed data and those derived by applying the Poisson process shows that the Poisson process well explain the return and duration characteristics of drought.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.39 no.8 s.169
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• pp.691-702
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• 2006

This study introduced a method to evaluate the probability of a specific area to be affected by a drought of a given severity and shows Its potential for investigating agricultural drought characteristics. The method was applied to South Korea as a case study. The proposed procedure included Standardized Precipitation Index(SPI) time series, which were linearly transformed by the Empirical Orthogonal Functions(EOF) method. These EOFs were extended temporally with AutoRegressive Moving Average(ARMA) method and spatially with Kriging method. By performing these simulations, long time series of SPI can be simulated for each designed grid cell in whole area. The probability distribution functions of the area covered by a drought and the drought severity are then derived and combined to produce drought severity-area-frequency(SAF) curves.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 2011.02a
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• pp.205-205
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• 2011

본 연구에서는 한반도의 유역별 대표 기상관측 지점을 선정하여 기후변화로 인하여 미래에 나타날 수 있는 가뭄의 경향성을 분석하였다. 분석을 위한 자료는 실제 강수량 자료(1974~1999년)와 A2시나리오를 따르는 5개의 GCMs(General Circulation Model) 자료를 통계적 상세화한 강수량 자료(1974~2099년)를 이용하여 산정한 지속기간 6개월의 SPI(Standardized Precipitation Index)를 사용하였다. 분석을 위한 대표 기상관측 지점으로는 춘천, 서울, 대전, 대구, 전주, 광주, 부산 지점을 선정하였으며 GCM으로는 호주(CSIRO : MK3), 미국(GFDL : CM2_1), 독일/한국(CONS : ECHO-G), 일본(MRI : CGCM2_3_2), 영국(UKMO : HADGEM1)의 GCM을 선정하였다. 가뭄의 통계적 특성을 분석하기 위하여 Mann-Kendall 검정을 통한 경향성 분석과 Wavelet Transform 분석을 통한 주기성 분석을 하였으며 Drought Spell을 이용하여 가뭄심도별 발생빈도를 보았다. 그 결과, 경향성 분석에서는 각 GCMs의 차이를 볼 수 있었으며 CSIRO : MK3.0, GFDL : CM2_1, MIUB : ECHO-G 모델에서는 전체적으로 가뭄이 완화되고 MRI : CGCM2_3_2, UKMO : HADGEM1 모델에서는 가뭄이 심화되는 것으로 나타났다. 주기성 분석에서는 춘천, 서울에서는 낮은 주기를 대전, 대구, 전주, 광주, 부산지점에서는 다소 긴 주기를 보여주었다. Drought-spell에 의한 분석에서는 전 관측지점에서 SPI의 이론적인 확률밀도 함수값과 유사하게 나타나고 있었으며 이를 통해, 미래에는 극심한 가뭄의 빈도가 증가하고 있는 것을 예측할 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.434-434
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• 2011

가뭄은 홍수와는 달라서 정확한 발생시점, 지속시간, 피해반경 등을 정의하기 어렵다. 가뭄은 가뭄지수를 통해서 정의되며 정해진 지속시간에 따라서 가뭄의 특성을 평가하는 것이 일반적이다. 이러한 가뭄의 심도를 평가하기 위해서 많이 사용되는 지수로 표준강수지수(standardized precipitation index)가 있다. 본 연구에서는 6개월 지속시간에 SPI 지수를 대상으로 연구를 수행하였다. 최근 가뭄연구에서 시공간적 거동을 평가하는 연구가 중요한 연구주제로 자리 잡고 있다. 가뭄은 홍수와는 달리 공간적으로 전이되는 특성을 가지고 있어서 가뭄의 시작점과 영역반경을 평가하는 것은 가뭄을 예측하는데 있어서 기본적으로 선결되어야 한다. 그러나 상대적으로 가뭄의 시공간적 분석 연구는 많이 진행되지 않았다. 본 연구에서는 질량모멘트 개념을 도입하여 가뭄의 중심과 영역을 평가하는 기법을 개발하였다. 가뭄의 중심(centroid)은 1차모멘트를 통해서 추정되며 가뭄의 영역은 2차모멘트 즉, x방향의 공분산, y방향의 공분산, xy의 공분산을 통해서 타원(ellipse)형태로 수치적 접근이 가능하다. 다음 그림과 같이 가뭄의 중심을 1차모멘트로 추정하게 되면 +형태로 표시될 수 있으며 분산을 타원체로 표현하여 가뭄의 영역을 정의할 수 있다. 1, 2차모멘트를 추정하는데 있어서 Threshold 로 -2.0 이하의 값만을 이용하였으며 각 격자별 SPI 강도를 가중인자로 이용하였다. 그림과 같이 가뭄이 서해안에서 시작되어 시간에 따라 중동부로 퍼져나가는 것을 정량적으로 확인할 수 있다. 본 모형을 통해서 추출된 1, 2차 모멘트 정보를 활용하여 가뭄의 특성을 범주화하고 이를 기상학적 특성과 연결시키면 기상특성을 고려한 가뭄 예측모형으로의 개발도 가능할 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2012.05a
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• pp.257-257
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• 2012

본 연구에서는 일본 문부과학성 과제인 혁신(革新, KAKUSHIN)과제를 통해 제공되는 고해상도(20km, 1시간) 기후모형(MRI-AM20km) 출력치를 이용하여 기후변화로 인한 가뭄 발생 특성을 변화를 살펴보았다. 가뭄 특성의 정량화를 위해 표준강수지수를 적용하였으며 일본에서 기록된 주요 가뭄 사상(1980~2001)에 대해 지상 관측 자료 (AMeDAS)를 이용하여 SPI를 산정하고 그 적용성을 파악하였다. 극한가뭄의 거동특성을 파악하기 위해 SPI가 -1.0 이하인 경우를 유효가뭄, -2.0 이하인 경우를 극한가뭄으로 분류하고 가뭄의 강도 및 빈도, 계절적 발생 특성을 파악하였다. 그 결과 대부분의 다른 기후모형과 마찬가지로 MRI-AM20km도 연강수량에 있어서 아시아 몬순 지역 대부분의 국가에서 증가할 것으로 예상하고 있지만, 특히 극한 가뭄의 경우 그 강도 및 빈도가 유의하게 증가할 수 있다는 가능성이 있음을 예상하고 있다. 또한 국가별 가뭄심도-영향면적의 관계를 살펴본 결과 대부분의 아시아 몬순 지역에 대해서 동일한 영향 면적에 대한 가뭄의 강도가 증가하고 지속기간이 증가할수록 그 경향은 더욱 뚜렷하게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 향후 가뭄특성을 지역화하고 대상 지역을 전 세계로 확장하여 가뭄 특성을 정량화할 필요가 있으며, 다양한 모형 출력치를 이용한 결과를 통해 결과의 타당성을 확인할 필요가 있다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2015.05a
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• pp.224-224
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• 2015

The East Asia monsoon is one of the most complex atmospheric phenomena caused by Land-Sea thermal contrast. It plays essential role in fulfilling the water needs of the region but also poses stern consequences in terms of flooding and droughts. This study analyzed the influence of Global Sea Surface Temperature Anomalies (SSTA) on occurrence of droughts in the East Asia monsoon region ($20^{\circ}N-50^{\circ}N$, $103^{\circ}E-149^{\circ}E$). Standardized Precipitation Index (SPI) was employed to characterize the droughts over the region using 30-year (1978-2007) gridded rainfall dataset at $0.5^{\circ}$ grid resolution. Due to high variability in intensity and spatial extent of monsoon rainfall the East Asia monsoon region was divided into the homogeneous rainfall zones using cluster analysis method. Seven zones were delineated that showed unique rainfall regimes over the region. The influence of SSTA was assessed by using lagged-correlation between global gridded SSTA ($0.2^{\circ}$ grid resolution) and SPI of each zone. Sea regions with potential influence on droughts in different zones were identified based on significant positive and negative correlation between SSTA and SPI with a lag period of 3-month. The results showed that SSTA have the potential to be used as predictor variables for prediction of droughts with a reasonable lead time. The findings of this study will assist to improve the drought prediction over the region.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2007.10a
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• pp.552-555
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• 2007

In this study, the MODIS NDVI for the period of $2000{\sim}2007$ was collected and processed to obtain VCI and SVI which are the quantitative indexes of drought. The VCI and SVI based on NDVI can be used for understanding seasonal pattern of vegetation, drought identification and quantitative analysis of drought. VCI and SVI compared with monthly precipitation ratio to average, Standardized Precipitation Index(SPI), and etc., which are used to identify spring drought, to analyze drought region, similarity and difference in drought severity. In addition, frequency of Spring droughts were calculated for the period of $2000{\sim}2007$, and the usability of the MODIS images as a tool for establishing countermeasures against drought was presented by analyzing drought frequently areas.