• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.368-368
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• 2021

기후 변화로 인한 극한사상의 크기와 빈도 변화를 예측하는 것은 수공 인프라 설계에 있어 주된 관심사 중 하나이다. 보통 극한사상에 대한 강도, 빈도, 지속시간에 대한 정보가 필요하며, 이는 일반적으로 IDF(Intensity-Duration-Frequency) 곡선으로부터 추출된다. 최근 CMIP(Coupled Model Intercomparison Project) 6단계에서 새로운 이산화탄소 배출 시나리오와 업데이트된 기후모델을 이용하여 미래의 기후에 대한 예측 시계열을 발표했으므로, 미래 기후 변화 시나리오를 기반으로 IDF 곡선을 새로 추정하고 미래 기간의 변화를 평가할 필요가 있다. 본 연구에서는 한국의 40개 지역에 대해 일단위 자료를 시단위로 축소(downscaling)한 후, 확률론적 일기생성기(stochastic weather generator)를 이용하여 30년 시단위 시계열을 100개의 앙상블로 생성하였다. 생성된 시계열로부터 연최대강수량 시계열을 재구성하여 GEV 분포와 gumbel 분포에 적용하였다. 적합도 검정(Anderson-Darling(AD) 검정 및 Kolmogorov-Smirnov(KS) 검정)을 수행하였으며, 과거 자료를 기반으로 생성된 IDF 곡선과 비교 검증하였다. CMIP5의 기후변화 자료를 사용한 결과와 CMIP6 기후변화의 결과를 비교하였으며, 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다. (1) 향후 강우 강도는 증가할 것이며 강우 강도의 증가는 말기에 현저하게 관찰될 것이다. (2) 시간별 강우 강도의 미래 변화가 일단위 강우 강도보다 더 크다. (3) 강우 강도의 불확실성을 정량화하기 위해 앙상블을 사용해야 한다. (4) 강우 강도의 미래 변화에 대한 공간적인 경향이 확인된다. 시단위 시계열 앙상블을 생성하여 추정된 IDF 곡선에 대한 정보는 기후 변화의 영향을 평가하고 적절한 적응 및 대응 전략을 개발하는 데 도움이 될 것이다.

• Wind and Structures
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• v.23 no.4
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• pp.313-350
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• 2016

Taipei 101 Tower, which has 101 stories with height of 508 m, is located in Taipei where typhoons and earthquakes commonly occur. It is currently the second tallest building in the world. Therefore, the dynamic performance of the super-tall building under strong wind actions requires particular attentions. In this study, Large Eddy Simulation (LES) integrated with a new inflow turbulence generator and a new sub-grid scale (SGS) model was conducted to simulate the wind loads on the super-tall building. Three-dimensional finite element model of Taipei 101 Tower was established and used to evaluate the wind-induced responses of the high-rise structure based on the simulated wind forces. The numerical results were found to be consistent with those measured from a vibration monitoring system installed in the building. Furthermore, the equivalent static wind loads on the building, which were computed by the time-domain and frequency-domain analysis, respectively, were in satisfactory agreement with available wind tunnel testing results. It has been demonstrated through the validation studies that the numerical framework presented in this paper, including the recommended SGS model, the inflow turbulence generation technique and associated numerical treatments, is a useful tool for evaluation of the wind loads and wind-induced responses of tall buildings.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.44 no.3
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• pp.209-220
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• 2011

Input uncertainty is one of the major sources of uncertainty in hydrologic modeling. In this paper, first, three alternate rainfall inputs generated by different interpolation schemes were used to see the impact on a distributed watershed model. Later, the residuals of precipitation interpolations were tested as a source of ensemble streamflow generation in two river basins in the U.S. Using the Monte Carlo parameter search, the relationship between input and parameter uncertainty was also categorized to see sensitivity of the parameters to input differences. This analysis is useful not only to find the parameters that need more attention but also to transfer parameters calibrated for station measurement to the simulation using different inputs such as downscaled data from weather generator outputs. Input ensembles that preserves local statistical characteristics are used to generate streamflow ensembles hindcast, and showed that the ensemble sets are capturing the observed steamflow properly. This procedure is especially important to consider input uncertainties in the simulation of streamflow forecast.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.463-463
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• 2011

농업은 다른 산업과 달리 원천적으로 기후 조건과 변화에 크게 좌우되는 분야로, 기후변화로 인한 영향에 가장 민감한 분야이다. 안정적이고 지속적인 농작물 생산을 위해서는 기후변화가 농업수자원에 미치는 영향에 대하여 정확히 파악하고, 이로 인해 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 연구가 필요하다. 즉 기온 상승, 강수량 및 강우강도 변화 및 일조시간의 변화 등의 기후변화에 따른 농업수자원에 미치는 영향에 대한 평가가 필요하다. 기후변화가 관개용수에 미치는 영향은 기온 상승과 강수량 증가로 크게 나누어 볼 수 있다. 기온상승은 증발산량 증가로 이어져 관개용수 증가의 원인이 된다. 강수량의 증가는 관개용수를 감소의 원인이 될 수 있지만, 계절별 강우 편차 및 강우 강도의 변화는 유효우량의 감소의 원인이 될 수 있다. 이는 관개기의 농업용수의 안정적 공급과 관리의 어려움이 예상되어 결과적으로 농업용수의 안정성을 위협받을 수도 있다. 즉, 전체 수자원에 큰 비중을 차지하고 있는 논벼의 순용수량에 있어서 기후변화가 미치는 영향에 대한 연구가 필요하다. 또한 농업용수개발과 수자원의 효율적인 관리계획 수립을 위해서는 기후변화에 따른 농업용수 수요분석이 이루어져야 한다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오에 따른 순용수량을 산정하고, 이를 빈도분석하여 논벼의 수요량 변화를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 이를 위하여 먼저 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 생성하였다. 이를 바탕으로 물수지 방법을 이용하여 논에서의 순용수량을 산정하고, 한발기준 10년빈도 순용수량을 산정하여 논벼의 수요량을 분석하였다. 연구 결과는 향후 기후변화로 인한 농업용수 변화를 파악하고 전망함으로써, 추후 발생할 수 있는 부정적 효과를 최소화하기 위한 대응 전략 및 농업수자원 정책의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• Environmental Engineering Research
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• v.14 no.2
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• pp.88-94
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• 2009

In this study an attempt has been made to predict the annual foggy days over Gyeongsangbuk-do of Korea, using the regional mesoscale model (MM5). The annual meteorological conditions are simulated, and the annual and seasonal foggy days are predicted from the simulated results based on the seasonal and spatial information of the observed meteorological characteristics for fog occurrence such as wind speed, relative humidity, and temperature. Most of observed inland fog over Gyeongsangbuk-do occurs in autumn under the meteorological conditions such as a cairn, a high temperature range (above $10^{\circ}C$), and a high relative humidity (above 85%). The predicted results show the various foggy days, about 10${\sim}$60 days, depending on the season and the site locations. The predicted annual foggy days at inland sites are about 30${\sim}$60 days, but at coastal sites, about 10${\sim}$20 days. Also, a higher frequency of fog occurrence at inland sites is shown in autumn (about 60% of the annual foggy days). Otherwise, a higher frequency of fog occurrence at coastal sites is shown in summer (about 60% of the annual foggy days), unlike the inland. These annual foggy days and their seasonal variations agree reasonably well with the observed values. It can be concluded that it is possible to predict the occurrence of annual or seasonal foggy days by MM5.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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• v.55 no.4
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• pp.55-63
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• 2013

This study investigates the trends and uncertainty of the impacts of climate change on paddy rice production in the Geumho river basin. The Long Ashton Research Station stochastic Weather Generator (LARS-WG) was used to derive future climate data for the Geumho river basin from 15 General Circulation models (GCMs) for 3 Special Report on Emissions Scenarios (SRES) (A2, A1B and B1) included in the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 4th assessment report. The Food and Agricultural Organization (FAO) AquaCrop, a water-driven crop model, was statistically calibrated for the 1982 to 2010 climate. The index of agreement (IoA), prediction efficiency ($R^2$), percent bias (PBIAS), root mean square error (RMSE) and a visual technique were used to evaluate the adjusted AquaCrop simulated yield values. The adjusted simulated yields showed RMSE, NSE, IoA and PBIAS of 0.40, 0.26, 0.76 and 0.59 respectively. The 5, 9 and 15 year central moving averages showed $R^2$ of 0.78, 0.90 and 0.96 respectively after adjustment. AquaCrop was run for the 2020s (2011-2030), 2050s (2046-2065) and 2090s (2080-2099). Climate change projections for Geumho river basin generally indicate a hotter and wetter future climate with maximum increase in the annual temperature of $4.5^{\circ}C$ in the 2090s A1B, as well as maximum increase in the rainfall of 45 % in the 2090s A2. The means (and ranges) of paddy rice yields are projected to increase by 21 % (17-25 %), 34 % (27-42 %) and 43 % (31-54 %) for the 2020s, 2050s and 2090s, respectively. The A1B shows the largest rice yield uncertainty in all time slices with standard deviation of 0.148, 0.189 and $0.173t{\cdot}ha^{-1}$ for the 2020s, 2050s and 2090s, respectively.

• 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.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.3
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• pp.257-267
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• 2014

The impact of the combination of changes in temperature and rainfall due to climate change on surface water resources is important in hydro-meteorological research. In this study, 4 hydro-meteorological (HM) models from the Rainfall Runoff Library in the Catchment Modeling Toolkit were used to model the impact of climate change on runoff in streams for 5 river basins in the Republic of Korea. Future projections from 2021 to 2040 (2030s), 2051 to 2070 (2060s) and 2081 to 2099 (2090s), were derived from 12 General Circulation Models (GCMs) and 3 representative concentration pathways (RCPs). GCM outputs were statistically adjusted and downscaled using Long-Ashton Research Station Weather Generator (LARS-WG) and the HM models were well calibrated and verified for the period from 1999 to 2009. The study showed that there is substantial spatial, temporal and HM uncertainty in the future runoff shown by the interquartile range, range and coefficient of variation. In summary, the aggregated runoff will increase in the future by 10~24%, 7~30% and 11~30% of the respective baseline runoff for the RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5, respectively. This study presents a method to model future stream-flow taking into account the HM model and climate based uncertainty.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.8 no.4
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• pp.209-221
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• 2006

The purpose of this study is to analyze the effects of climate change on the nonpoint source pollution in a small watershed using a mid-range model. The study area is a basin in a rural area that covers 384 ha with a composition of 50% forest and 19% paddy. The hydrologic and water quality data were monitored from 1996 to 2004, and the feasibility of the GWLF (Generalized Watershed Loading function) model was examined in the agricultural small watershed using the data obtained from the study area. As one of the studies on climate change, KEI (Korea Environment Institute) has presented the monthly variation ratio of rainfall in Korea based on the climate change scenario for rainfall and temperature. These values and observed daily rainfall data of forty-one years from 1964 to 2004 in Suwon were used to generate daily weather data using the stochastic weather generator model (WGEN). Stream runoff was calibrated by the data of $1996{\sim}1999$ and was verified in $2002{\sim}2004$. The results were determination coeff, ($R^2$) of $0.70{\sim}0.91$ and root mean square error (RMSE) of $2.11{\sim}5.71$. Water quality simulation for SS, TN and TP showed $R^2$ values of 0.58, 0.47 and 0.62, respectively, The results for the impact of climate change on nonpoint source pollution show that if the factors of watershed are maintained as in the present circumstances, pollutant TN loads and TP would be expected to increase remarkably for the rainy season in the next fifty years.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.55 no.3
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• pp.205-215
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• 2022

Amidst the global climate crisis, dam operation policies formulated under the stationary climate assumption could lead to unsatisfactory water management. In this work, we assessed status-quo performance of the Yongdam Dam in Korea under various climatic stresses in flood risk reduction and water supply reliability for 2021-2040. To this end, we employed a decision-centric framework equipped with a stochastic weather generator, a conceptual streamflow model, and a machine-learning reservoir operation rule. By imposing 294 climate perturbations to dam release simulations, we found that the current operation rule of the Yongdam dam could redundantly secure water storage, while inefficiently enhancing the supply reliability. On the other hand, flood risks were likely to increase substantially due to rising mean and variability of daily precipitation. Here, we argue that the current operation rules of the Yongdam Dam seem to be overly focused on securing water storage, and thus need to be adjusted to efficiently improve supply reliability and reduce flood risks in downstream areas.