• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.499-499
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• 2018

Hydro-meteorological extremes are trivial in these days. Therefore, it is important to identify extreme hydrological events in advance to mitigate the damage due to the extreme events. In this context, exploring temporal distribution of sub-daily extreme rainfall at multiple rain gauges would informative to identify different states to describe severity of the disaster. This study proposehidden Markov chain model (HMM) based rainfall analysis tool to understand the temporal sub-daily rainfall patterns over South Korea. Hourly and daily rainfall data between 1961 and 2017 for 92 stations were used for the study. HMM was applied to daily rainfall series to identify an observed hidden state associated with rainfall frequency and intensity, and further utilized the estimated hidden states to derive a temporal distribution of daily extreme rainfall. Transition between states over time was clearly identified, because HMM obviously identifies the temporal dependence in the daily rainfall states. The proposed HMM was very useful tool to derive the temporal attributes of the daily rainfall in South Korea. Further, daily rainfall series were disaggregated into sub-daily rainfall sequences based on the temporal distribution of hourly rainfall data.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제8권1호
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• pp.21-27
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• 2015

전세계적으로 기상이변이 빈번하게 발생하면서 기후변화가 수문환경에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기후변화 연구에는 대체로 이산화탄소 배출 시나리오에 근거한 GCM 모의 결과가 사용되며, GCM 자료를 바탕으로 미래의 수문량 변화를 예측하는 방법으로 진행된다. 기후변화가 강우에 미치는 영향과 관련해서는 기후변화가 총강우량에 미치는 영향에 대한 연구가 주를 이뤄왔으나 극한강우량에 미치는 영향에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 또한 상세화 된 강우 자료가 월단위 또는 일 단위이기 때문에 극한홍수량 산정에 필요한 시단위 극한강우량 추정에는 한계가 있다. 본 연구에서는 기후변화가 극한강우량에 미치는 영향을 분석하기 위해 A2 시나리오에 근거한 ECHO-G GCM 모델의 모의 결과를 상세화 시켜 얻은 한강 유역내의 9개 강우 관측 지점의 일강우 자료를 바탕으로 강우의 scale invariance 특성에 근거한 시단위 확률강우량을 추정하였고, NSRPM(Neymann-Scott Rectangular Pulse Model)을 적용하여 시단위 확률강우량을 추정하였다. 이러한 방법으로 추정된 9개 지점의 확률강우량과 한강유역종합치수계획(국토해양부, 2008)에서 산정한 확률강우량을 비교하여 미래의 확률강우량 변화를 분석하였다. 분석된 한강 유역 내 강우 관측 지점의 확률강우량 변화 추이는 지점에 따라, 미래기간에 따라 상이하게 나타났으나 대체로 scaling에 의한 결과가 관측값에 근거한 확률강우량보다 대체로 큰 값을 보였고, NSRPM에 의한 결과는 미래 기간에 따라 관측값보다 크거나 작은 값을 보였다.

• 한국물환경학회지
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• 제33권3호
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• pp.256-272
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• 2017

Extreme rainfall has become more frequent over the Korean peninsula in recent years, causing serious damages. In a changing climate, traditional approaches based on historical records of rainfall and on the stationary assumption can be inadequate and lead to overestimate (or underestimate) the design rainfalls. A main objective of this study is to develop a stochastic disaggregation method of seasonal rainfall to hourly extreme rainfall, and offer a way to derive the nonstationary IDF curves. In this study, we propose a novel approach based on a Four-Parameter Beta (4P-beta) distribution to estimate the nonstationary IDF curves conditioned on the observed (or simulated) seasonal rainfall, which becomes the time-varying upper bound of the 4P beta distribution. Moreover, this study employed a Bayesian framework that provides a better way to take into account the uncertainty in the model parameters. The proposed model showed a comparable design rainfall to that of GEV distribution under the stationary assumption. As a nonstationary rainfall frequency model, the proposed model can effectively translate the seasonal variation into the sub-daily extreme rainfall.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권5호
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• pp.655-669
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• 2018

본 연구에서는 비정상성 Bayesian 빈도해석모형을 토대로 외부 기상인자에 의한 시변성을 고려할 수 있는 계절강수량 예측모형을 구축한 후 산정된 결과를 입력 자료로 하여 직접적으로 일단위 이하의 극치강수량을 상세화시킬 수 있는 베타 모델(four parameter beta, 4PB)을 연계하여 한강 및 금강유역의 미래 계절 강수량 전망 및 일단위 이하의 확률강수량을 도출하였다. 모형의 적합성 검증을 위하여 2014~2017년의 모의된 사후 확률분포 값과 관측치를 비교하였다. 그 결과 계절강수량 모의에서 한강은 관측 값의 최대 약 86.3%, 금강은 약 98.9% 일치하는 것을 확인할 수 있었다. 지속시간별 극치강우량은 약 65.9~99.7%의 정확성을 나타냈다. 이에 본 연구에서 산정한 결과는 기상변동성을 다양한 시간규모에서 고려하기 위한 정보로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권10호
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• pp.863-876
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• 2016

현재 국내외에서 제공되고 있는 기후변화 시나리오 자료의 경우 일단위로 제공되고 있다. 그러나 수문 설계 및 계획 시 중요한 입력자료 중 하나는 시간단위 강우 자료로서 기후변화 시나리오에 따른 수자원 변동성을 평가하기 위해선 신뢰성 있는 상세화 기법이 필요하다. 국내외에서는 일단 위에서 일단위로 상세화 하는 기법, 또는 공간상세화 기법 연구는 다수 진행된바 있는 반면, 시간단위 상세화 기법 연구는 일단위 연구에 비해 상대적으로 미진한 실정이다. 이러한 점에서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 영향 평가가 가능한 자료생성을 위해 Conditional Copula 모형을 활용하여 극치시간단위 강우량 상세화 기법을 개발하였으며, 미래 RCP 8.5 시나리오를 활용하여 연대별 극치시간강우량을 생성하였다. 생성된 결과는 우리나라 기상청 지점별로 빈도해석을 통해 결과를 제시하였으며, 본 연구결과는 수자원 분야에서 미래 기후변화 영향을 평가하기 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제44권2호
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• pp.161-172
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• 2024

일반적으로 수문기상변량의 상관관계를 파악하기 위해서는 Copula 기법을 활용하여 의존관계를 규명하고 있으나, 단순히 Copula 기법을 다변량으로 확장하는 것은 분석결과가 유연하지 않으며 Copula 기법에 대한 수학적인 가정을 확인하여 만족 여부를 판단해야 하는 등 복잡해지는 단점이 있다. 또한, 기존의 이변량 Copula 기법을 활용하여 기후변화모델의 지속시간에 따른 설계강우량을 추정하는 과정은 주로 일별 자료만을 활용하여 분석하므로 24시간 최대강우량에 대한 정보와의 의존관계를 규명하여 추정하는 방법을 채택하고 있다. 그러나, 24시간 최대강우량만을 활용하여 다른 지속시간에 대한 설계강우량을 산정하는 것은 다른 지속시간에 대한 의존관계 정보는 제공되지 않아 지속시간에 따른 강우 강도가 역전되는 현상이 야기되는 원인이다. 따라서, 본 연구에서는 변수간의 쌍구조 관계를 연결하는 Vine Copula 기법을 활용하여 다른 지속 시간에 대한 정보를 반영하여 미래 강우강도의 변화를 전망하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권3호
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• pp.253-262
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• 2012

본 연구에서는 스케일 특성을 이용하여 기후변화에 따른 일단위 이하의 극한강우를 평가할 수 있는 방법을 제안하였으며, 서울을 비롯한 6개 주요 기상관측소 지점을 대상으로 적용성을 평가하였다. 우선, 과거 관측자료를 이용하여 스케일 특성을 이용한 확률강우량 산정기법의 적용성을 평가하였으며, 평가 결과 빈도분석과 스케일특성으로 산정된 확률강우량의 절대상대오차가 10% 내외의 범위를 보였다. 또한 기준기간의 기후시나리오를 이용하여 적용성 평가를 수행한 결과 100년 빈도이내에서 20% 내의 절대상대오차를 보였다. 평가 결과를 통해 본 연구에서 적용한 스케일 특성 기법은 미래 확률강우량 산정 시 신뢰성 있는 결과를 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권4호
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• pp.371-384
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• 2014

본 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS(Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 $Z=303R^{0.72}$를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분강 우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근 오차는 3.146으로 분석되었고, 공간 상관행렬 오차의 평균은 -0.530~-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도위성의 이용을통 한 다중 원격탐사자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예 경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.158-158
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• 2018

Drought is a recurrent natural hazard in Bangladesh. It has significant impacts on agriculture, environment, and society. Well-timed information on the onset, extent, intensity, duration, and impacts of drought can mitigate the potential drought-related losses. Thus, drought characteristics need to be explained in terms of frequency, severity, and duration. This paper aims to characterize the spatial and temporal pattern of meteorological drought using EDI and illustrated drought severity over Bangladesh. Twenty-seven (27) station-based daily rainfall data for the study period of 1981-2015 were used to calculate the EDI values over Bangladesh. The evaluation of EDI is conducted for 4 sub-regions over the country to confirm the historical drought record-developed at the regional scale. The finding shows that on average, the frequency of severe to extreme drought is approximately 0.7 events per year. As a result of the regional analysis, most of the recorded historical drought events were successfully detected during the study period. Additionally, the seasonal analysis showed that the extreme droughts were frequently hit in northwestern, middle portion of the eastern and small portion of central parts of Bangladesh during the Kharif(wet) and Rabi(dry) seasons. The severe drought was affected recurrently in the central and northern regions of the country during all cropping seasons. The study also points out that the northern, south-western and central regions in Bangladesh are comparatively vulnerable to both extreme and severe drought event. The study showed that EDI would be a useful tool to identify the drought-prone area and time and potentially applicable to the climate change-induced drought evolution monitoring at regional to the national level in Bangladesh. The outcome of the present study can be used in taking anticipatory strategies to mitigate the drought damages on agricultural production as well as human sufferings in drought-prone areas of Bangladesh.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.61-72
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• 2017

자연재난에 따른 인명 및 재산피해의 증가로 재난 예방 및 대응에 대한 관심이 증가하고 있다. 우리나라에서도 1994년에서 2013년까지 지난 20년간 자연재해에 의한 피해액은 약 12조 원 중 대설에 의한 피해가 약 13%로 대설도 강우나 태풍보다는 작은 규모이나, 의미 있는 규모의 피해를 야기하고 있다는 것을 알 수 있다. 그러므로 본 연구에서는 대설피해액 추정을 위해 강원지역을 대상으로 기후관련 요인(최심적설량, 평균습도, 최저기온), 사회 경제적 요인(농촌지역인구밀도, 지역총생산량)을 독립변수로 하는 동시입력방식의 다중회귀모형을 구축하였다. 적용결과, 극한 값들에 대한 설명력이 다소 낮기는 하지만, 수정결정계수가 0.7 이상인 경우도 다수 존재하는 등 대설 발생 시 신속한 재난 대응에 활용하기에는 적용성이 충분하다고 판단된다.