• Journal of Ecology and Environment
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• 제38권1호
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• pp.95-107
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• 2015

Because an ecological community consists of diverse species that vary nonlinearly with environmental variability, its dynamics are complex and difficult to analyze. To investigate temporal variations of benthic macroinvertebrate community, we used the community data that were collected at the sampling site in Baenae Stream near Busan, Korea, which is a clean stream with minimum pollution, from July 2006 to July 2013. First, we used a self-organizing map (SOM) to heuristically derive the states that characterizes the biotic condition of the benthic macroinvertebrate communities in forms of time series data. Next, we applied the hidden Markov model (HMM) to fine-tune the states objectively and to obtain the transition probabilities between the states and the emission probabilities that show the connection of the states with observable events such as the number of species, the diversity measured by Shannon entropy, and the biological water quality index (BMWP). While the number of species apparently addressed the state of the community, the diversity reflected the state changes after the HMM training along with seasonal variations in cyclic manners. The BMWP showed clear characterization of events that correspond to the different states based on the emission probabilities. The environmental factors such as temperature and precipitation also indicated the seasonal and cyclic changes according to the HMM. Though the usage of the HMM alone can guarantee the convergence of the training or the precision of the derived states based on field data in this study, the derivation of the states by the SOM that followed the fine-tuning by the HMM well elucidated the states of the community and could serve as an alternative reference system to reveal the ecological structures in stream communities.

• 생태와환경
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• 제51권1호
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• pp.135-147
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• 2018

In order to investigate the runoff characteristics of nonpoint source pollutants in the Lake Doam watershed, water quality and flow rate were monitored for 38-rainfall events from 2009 to 2016. The EMC values of SS, COD, TN and TP were in the range of 33~2,169, 3.5~56.9, 0.09~7.65 and $0.06{\sim}2.21mg\;L^{-1}$, respectively. As a result of analyzing the effect of rainfall factor on the nonpoint source pollutant load, EMCs of SS, COD and TP showed a statistically significant correlation with rainfall (RA) (p<0.01) and SS showed highly significant correlation with maximum rainfall intensity (MRI, R=0.48). The load ranges of SS, COD, TN and TP were 10.4~11,984.6, 1.1~724.4, 0.6~51.6 and $0.03{\sim}22.85ton\;event^{-1}$, respectively, showing large variation depending on the characteristics of rainfall events. The effect of rainfall on the load was analyzed. SS, COD and TP showed a positive correlation, but TN did not show any significant correlation. The annual load of SS was the highest with $88,645tons\;year^{-1}$ in 2011 when rainfall was the highest with 1,669 mm. The result of impact analysis of nonpoint source pollution reduction project and land-use change on runoff load showed that pollutant load significantly reduced from 2009 to 2014 but SS and TP loads were increased from 2014 to 2016 due to increase in construction area. Therefore, we suggested that nonpoint source pollution abatement plan should be continued to reduce the soil loss and pollutants during rainfall, and countermeasures to reduce nonpoint source pollution due to construction need to be established.

• 대기
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• 제22권4호
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• pp.401-413
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• 2012

In this study, an investigation has been carried out to understand 1) temporal variation of rainfall amount in summer over south Korea during the 30-year period of 1979-2008 and 2) the relationship between the variation of rainfall amount and the change of large-scale monsoon circulation around 1993/1994 over East Asia. The analysis of rainfall amount is carried out separately for whole summer (June-August), climatological Changma period of 23 June-23 July, and August to consider variations within summer. To relate the variation of rainfall amount with the change of large-scale circulation, we have considered two 15-year periods of 1979-1993 and 1994-2008. This study has used observations at 58 stations in South Korea and NCEP-NCAR $2.5^{\circ}{\times}2.5^{\circ}$ reanalysis data. The major change in synoptic environment for the Changma period is characterized by the intensified anticyclone over Mongolia during 1994-2008, which results in a weak meridional oscillation of Changma front. As a result, rainfall amount for the Changma period and the frequency of extreme events have significantly increased after 1993/1994. A major change of synoptic environment for August is the significant westward extension of the western Pacific subtropical high, which allows not only more moisture transports but also stronger cyclonic circulation over the Korean peninsula. Rainfall amount for August and frequency of extreme events have also increased after 1993/1994. However, variability of rainfall amount is larger for August than that for the Changma period, with some years showing very dry August (monthly rainfall amount less than 150 mm).

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권9호
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• pp.813-824
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• 2014

본 연구에서는 가뭄지수를 이용하여 북한지역의 가뭄분석을 수행하였다. 분석 대상지점으로는 평양 등 27개 지점을 선정하였으며, 월 강수량 및 평균기온 자료를 수집하여 분석에 이용하였다. 가뭄분석을 위한 가뭄지수로는 SC-PDSI를 이용하였으며, 27개 지점별로 1984~2013년(30년)의 월 단위 가뭄지수를 산정하였다. 가뭄지수를 이용하여 과거 가뭄에 대해 검토한 결과, 대부분의 지점에서 2000년대 초반과 중반에 심각한 가뭄이 발생하였음을 확인할 수 있었다. 북한의 과거 가뭄사상에 대한 정량적 평가를 위해 6개 지점(평양, 함흥, 청진, 원산, 해주, 신의주)을 대상으로 지속기간별 최대 가뭄심도 자료계열을 구성하였으며, 빈도분석을 통해 지점별 가뭄심도-지속기간-재현기간(Severity-Duration-Frequency, SDF) 곡선을 유도하였다. 6개 지점의 과거 주요 가뭄사상을 추출한 후 SDF 곡선을 이용하여 각 사상별 재현기간을 추정한 결과, 2000년대 초반과 중반에 발생했던 가뭄은 최대 20~50년의 재현기간을 갖는 가뭄사상인 것으로 나타났다.

• 한국환경과학회지
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• 제21권3호
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• pp.277-287
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• 2012

The MFFn(Mass First Flush) was analyzed for various rainy events(monitoring data from 2008 to 2009) in Transportation area(Highway, National road, Trunk road). Estimated MFFn using SWMM was evaluated by comparison with observed MFFn. MFFn was estimated by varying n-value from 10% to 90% on the rainy events. The n-value increases, MFFn is closed to '1'. As time passed, the rainfall runoff was getting similar to ratio of pollutants accumulation. The result of a measure of the strength of the linear relationship between observed data and expected data under model was good ($R^2$=0.89). Pollutants runoff loads by volume showed Highway 26.6%, National road 44.8%, Trunk road 35.0% at the MFF20(20% by total runoff). A case of MFF30, pollutants runoff loads by volume showed Highway 40.2%, National road 54.3%, Trunk road 46.8%. According to the results, Initial precipitation basis were Highway MFF30, National road MFF20, Trunk road MFF30 when the Non-Point source control facilities set up.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권3호
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• pp.77-88
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• 2019

Drought is the recurrent natural disasters which harshly affect agricultural production and society in various parts in Bangladesh. Information on the spatiotemporal variability of drought events plays a vital role to take necessary action towards drought mitigation and sustainable development. This study aims to analyze the spatial and temporal variation of meteorological drought in Bangladesh during 1981-2015 using Effective Drought Index (EDI). Monthly precipitation data for 36 years (1980-2015) were obtained from 27 meteorological stations. Drought frequency (DF) and areal extent of drought were considered to investigate the spatiotemporal structure of drought. The DF analysis showed that the northern, southwestern and central regions of the country are comparatively vulnerable to meteorological drought. The frequency of drought in all categories has considerably increased during the recent five years from 2011 to 2015. Furthermore, the most significant increasing trend of the drought-affected area was found over the central region especially for pre-monsoon (March-May) season during this period while the decreasing trend of the affected area was found within the eastern region during the study period. To prevent and mitigate the damages of drought disasters in Bangladesh, agricultural and government managers should pay more attention to those regional drought events that occur in pre-monsoon season. The outcome of the present study can be used as explanatory data in building the strategies to drought monitoring and mitigation activities in Bangladesh.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권6B호
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• pp.513-526
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• 2009

홍수피해를 줄이기 위해 적정한 설계빈도에 맞는 치수대책을 수립한다. 일반적으로 설계빈도는 지역의 현황, 중요도뿐만 아니라 확률강우량 등을 반영한다. 따라서 본 연구에서는 최근 10년간 주요 호우사상에 의해 홍수피해가 발생한 지역을 대상으로 지속시간별로 최대강우량의 빈도를 산정하였다. 그리고 빈도별 확률강우량을 초과하는 강우사상의 시간적 특성을 분석하기 위해 초과강우량과 초과횟수 및 단위초과강우량을 산정하여 변동성과 경향성 분석을 수행하였다. 또한 강우관측소의 위치와 시간강우량 특성을 이용해 군집분석을 실시하고 강우관측소를 군집화 하였다. 군집된 지역을 대상으로 평균초과강우량과 평균초과횟수 및 평균단위초과강우량을 산정하였고, 군집지역별 초과강우량과 초과횟수에 대해 변동성 및 경향성을 분석을 실시하여 시간적 변화를 비교하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_3호
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• pp.1285-1298
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• 2019

가뭄은 산불을 일으킬 수 있는 요소 중 하나로, 산불의 빈도 및 피해 면적과 연관성이 있다. 특히, 우리나라는 가뭄이 주로 발생하는 건조한 봄과 가을에 산불이 많이 발생하고, 그 중 일부는 강풍을 동반하여 대형산불로 번지는 경향을 보인다. 따라서 본 연구에서는 우리나라를 대상으로 산불발생 및 면적과 가뭄 변수의 관련성을 파악하고, 우리나라에 적합한 가뭄 변수를 이용하여 산불발생위험 추정을 위한 위성기반의 가뭄지수를 개발하였다. 사용한 가뭄 변수는 다운스케일링(downscaling)한 고해상도의 토양수분, Normalized Different Water Index(NDWI), Normalized Multi-band Drought Index(NMDI), Normalized Different Drought Index(NDDI), Temperature Condition Index(TCI), Precipitation Condition Index(PCI), Vegetation Condition Index(VCI)이며, 경험적 가중 선형조합(Weighted Linear Combination) 및 One-class SVM을 통해 지수 개발을 하였다. 2013년부터 2017년 기간 동안의 변수를 이용하여 상관성 분석을 통해 대부분의 가뭄 변수가 산불 발생에 유의미한 결과를 보임을 확인했으며, 특히 토양수분과 NDWI, PCI가 우리나라 산불과 상관성을 보였다(88 % 이상 일치함). 개발된 지수를 2018년 산불 발생 건에 대해 적용한 결과, 다섯 가지의 선형조합 중에서 토양수분과 NDWI의 조합이 시 공간적으로 적합한 것으로 나타났으며, One-class SVM은 대형산불에 적합한 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권7호
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• pp.553-567
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• 2004

본 연구에서는 SPI의 문제점을 보완하는 측면에서 수정 SPI(MSPI)를 제안하고, 이를 서울지점의 가물분석에 적용하여 비교하였다. MSPI는 강수량을 이동평균하기 전에 정규화 하는 과정을 추가하는 경우로 SPI가 강수의 절대량을 이월하는 반면 MSPI는 강수의 상대량을 이월하는 형태를 가지게 된다. 서울지점 월강수량자료는 1777년-1996년까지의 것으로 각각 전체자료 및 1900년을 전후로 한 장기건조기의 전반부 및 후반부를 따로 분석하여 비교될 수 있도록 하였다. 그 결과를 정리하면 다음과 같다. (1) MSPI가 SPI에 비해 보다 현실적인 결과를 준다. 이는 1900년도 전후로의 장기건조기가 포함된 기록과 포함되지 않은 기록을 분석한 결과의 비교에서 확인되었다. (2) MSPI는 SPI에 비해 극단적인 강수사상에 덜 민감한 결과를 준다. 장기건조기의 전반부 및 후반부에 대해 MSPI를 적용한 결과를 비교하면 가뭄의 발생가능성은 보통 가뭄의 경우는 대체로 비슷하나 아주 심한 가뭄의 경우는 약간 줄어들었음을 파악할 수 있다(재현기간 약 18년에서 16년으로). 그러나 가뭄 발생 시 그 지속기간은 전반부에 비해 후반부가 길게 나타나고 있다(아주 심한 가뭄의 경우 약 2개월에서 2.5개월로). 이러한 결과는 상대적으로 극단적인 결과로 나타내는 SPI(아주 심한 가뭄의 경우 재현기간은 약 25년에서 10년으로, 지속기간은 1.5개월에서 3.5개월로)에 비해 보다 현실적이라고 판단할 수 있다.

• 한국습지학회지
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• 제15권2호
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• pp.223-231
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• 2013

전 세계적으로 발생하고 있는 국지성 집중호우, 가뭄, 혹서, 태풍, 해수면 상승 등과 같은 징후는 기후변화가 진행되고 있음을 보여준다. 이러한 기후변화로 인해 일정빈도이상의 과도한 강우가 발생하면 필리핀의 마닐라는 높은 도시화와 홍수에 취약한 구조 때문에 홍수피해가 빈번하게 발생한다. 마닐라의 홍수조절 기능 및 생활용수 공급은 Angat댐을 통해서만 관리되기 때문에 홍수방지와 원활한 물공급을 위해 가정용우수저류시설은 최적의 대체자원이 될 수 있다. 가정용우수저류시설에 의해 공급되는 물은 여과 및 살균과 같은 수처리 과정을 거쳐 식수로 사용될 수 있으며 수처리 과정을 거치지 않은 잡용수는 세정, 세차, 청소 등의 목적으로 사용할 수 있다. 본 연구에서는 다양한 기후조건을 적용하여 가정용우수저류시설의 잠재가용량과 잠재가용성을 결정하기 위해 마닐라에 위치한 5개 강우관측소에서 갈수해, 평수해, 강수해로 구분하여 강우자료를 수집하였다. 필리핀은 대부분의 지역이 도시화되어 과도한 강우 발생시 많은 양의 우수가 발생되었으며 본 연구의 결과를 통해 가정용우수저류시설의 사용은 잡용수의 대체자원으로서 적절한 대안이 될 것으로 판단된다.