• 대한토목학회논문집
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• 제37권4호
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• pp.659-668
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• 2017

본 연구에서는 서울지역의 극한가뭄(Extreme Drought)에 대한 통계학적 특성을 분석하기 위해서 측우기 강수량 자료(1777~1907년)와 기상청에서 관측된 강수량(1908~2015년) 자료 및 기후변화시나리오를 반영한 강수량(2011~2099년) 자료를 활용한 300년 이상의 장기 강수량 자료를 이용하여 서울지역의 가뭄특성을 분석하였다. 경향성 분석결과, 장기간에 걸쳐 연평균 강우량이 증가하는 것으로 분석되었으며, 기상학적 가뭄지수인 SPI에 대한 Wavelet transform 분석결과 측우기와 기상청자료에서 공통적으로 64~80개월(5~6년), 기후변화자료에서는 96~128개월(8~10년) 주기로 가뭄발생 주기가 길어지는 것으로 나타났다. Dry spell 분석결과에서는 고대기간에서 가뭄발생 빈도가 높은 반면, 근 현대, 미래기간에서는 발생빈도가 점차 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 가뭄규모 분석을 통해서 서울지역의 가장 극심한 가뭄사상으로 1901년이 극심한 가뭄연도로 분석되었고, 1899~1907년이 서울지역에서 발생한 가뭄사상 중 9년 연속의 가장 극심한 연속가뭄으로 나타났다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.477-484
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• 2021

최근 기후변화로 인하여 우리나라는 지역에 따라 2~3년 마다 크고 작은 가뭄과 7년 주기의 극한 가뭄이 발생하고 있다. 대부분의 가뭄이 지류 또는 상류의 소규모 용수공급시설이 위치한 지역에서 주로 발생되므로 이 지역에 대한 용수확보 기술에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 물공급 취약지역의 하나인 춘천 물로천 유역의 수문학적 가뭄을 조사하기 위해 SPEI, SDI, WBDI를 이용한 가뭄 평가를 수행하였다. 수문학적 가뭄지수인 SPEI와 SDI를 산정한 결과, 공통적으로 2014년에 발생한 가뭄으로 인해 회복되지 못하고 2015년까지 지속된 것을 확인할 수 있었다. WBDI에 의한 수문학적 가뭄지수 평가결과에서는 2014년에 이은 2015년 봄철에 매우 심한가뭄 상태를 보였으며, 2017년 11월에 -1.94로 가장 가뭄이 심했던 것으로 분석되었다. 2003~2019년 (17년)의 월 단위로 산정된 수문학적 가뭄지수를 활용하여 지속기간 및 심도에 따른 코플라 함수를 적용한 이변량 빈도해석 결과, 물로천 유역의 가뭄은 대부분의 10년 빈도 이하의 값으로 나타났으나, 2014년, 2015년, 2019년에 발생한 가뭄의 경우 각각 20년 이상의 재현기간을 갖는 심한가뭄으로 분석되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제19권1호
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• pp.64-79
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• 2016

본 논문의 목적은 SPI 기상학적 가뭄지수, 농업용 저수지 저수율, 농업가뭄 빅데이터간의 관계를 평가함으로써 빅데이터의 활용 가능성을 평가하는데 있다. 2014년 1월부터 2015년 9월까지의 장기가뭄을 대상으로, SPI-12개월 가뭄지수, 평년대비 강수부족율, 농업용저수지 저수부족율, 인터넷포털 검색을 통한 농업가뭄 빅데이터를 월단위 도별로 수집 및 분석하였다. SPI-12의 최대 가뭄심도와 최대 저수 부족율이 나타난 시기를 비교한 결과, 전국적으로 2014년은 7월, 2015년은 8월과 9월에 시기를 같이 하면서 발현되었다. 한편, 빅데이터의 도별 최대 발현시기는 2014년 6월과 7월, 2015년은 3월, 6월~9월에 나타나, SPI-12와 저수 부족율의 최대심도보다 2014년은 1개월, 2015년은 여름에 2개월 이르게 나타났다. 이는 빅데이터가 3월부터의 봄가뭄, 6월의 늦장마, 7월의 마른장마에 이어 2015년은 9월까지의 강우량 부족에 따라 기상학적 가뭄과 농업가뭄에 민감하게 반응하는 것을 의미하며, 농업가뭄관련 빅데이터의 활용이 가뭄의 위험관리에 효과가 있을 것으로 판단된다.

• 한국습지학회지
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• 제13권1호
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• pp.1-11
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• 2011

우리나라는 1990년대 이후 겨울에서 봄철로 이어지는 시기에 지역적으로 만성적인 가뭄이 계속되고 있고, 특히 2001년에는 기상관측이래 때 이른 무더위와 극심한 가뭄으로 전국적으로 피해를 입었다. 가뭄에 대한 경제적인 손실은 홍수에 비해서 2~3배정도 달하고 있으며 미국 해양기상청(NOAA)이 선정한 20세기 최대의 자연재해 중 세계 각지에서 발생한 4개의 가뭄이 상위 5위안에 랭크된 바 있고, 미국 국립가뭄경감센터(NDMC)에서 발표한 통계재해 유형별 연평균피해액 중 가뭄피해가 가장 큰 것으로 분석되었다. 국내에도 2001년 봄 가뭄 시 국내총생산 성장률 0.45% 소비자물가 0.31% 상승하는 등 가뭄에 의한 경제적인 손실과 영향력은 막대하였음에도 불구하고 홍수 등에 대비해서는 수해방지종합대책 등 국가차원의 사전대책을 마련하여 시행하고 있는 반면, 가뭄에 대해서는 종합적인 사전예방대책보다는 응급복구 위주로 되어 있고 가뭄상황을 객관적으로 표현할 수 있는 지표도 명확하지 않아 이에 대한 체계적인 연구가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 RCM 강수모의 자료를 이용하여 표준강수지수(SPI)를 산정하여 가뭄의 변동성을 평가하였다. 또한 산정 되어진 표준강수지수를 이용하여 가뭄의 시공간적인 변동성 분석을 실시하여 2015년대, 2045년대 및 2075년대로 나누어 가뭄지수의 주성분 분석을 통하여 현재와의 차이점을 확인하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제39권8호
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• pp.691-702
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• 2006

본 연구에서는 우리나라 가뭄의 공간적인 특성을 파악하고 가뭄의 진행에 따른 피해규모를 산정하기 위하여 가뭄 심도-영향면적-생기빈도 곡선을 작성하여 제시하였다. 이를 위하여 전국의 기상관측소 지점별로 SPI를 산정하였으며, 산정된 지점별 SPI 자료를 이용하여 EOF 분석을 실시하였다. EOF 분석으로부터 추출된 핵심 공간패턴자료들은 다시 공간적으로는 Kriging 기법을 이용하여 보다 세밀한 공간정보를 갖는 자료로 확장되었으며, ARMA 모형을 이용하여 장기간의 가뭄사상을 모의발생하였다. 모의발생된 공간적인 장기간의 가뭄사상들로부터 특정 가뭄심도별 영향면적별 생기빈도 곡선을 작성할 수 있었다.

• 한국물환경학회지
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• 제37권5호
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• pp.369-380
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• 2021

In this work, we analyzed the effects of drought on the water temperature (WT) of Nakdong river basin major river sections using Standardized Precipitation Index (SPI) and WT data. The analysis was carried out on a seasonal basis. After calculating the optimal time scale of the SPI through the correlation between the SPI and WT data, we used the copula theory to model the joint probability distribution between the WT and SPI on the optimal time scale. During spring and fall, the possibility of environmental drought caused by high WT increased in most of the river sections. Notably, in summer, the possibility of environmental drought caused by high WT increased in all river sections. On the other hand, in winter, the possibility of environmental drought caused by low WT increased in most river sections. From the risk map, which quantified the sensitivity of WT to the risk of environmental drought, the river sections Nakbon C, Namgang E, and Nakbon K showed increased stress in the water ecosystem due to high WT when drought occurred in summer. When drought occurred in winter, an increased water ecosystem stress caused by falling WT was observed in the river sections Gilan A, Yongjeon A, Nakbon F, Hwanggang B, Nakbon I, Nakbon J, Nakbon K, Nakbon L, and Nakbon M. The methodology developed in this study will be used in the future to quantify the effects of drought on water quality as well as WT.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.42-42
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• 2023

최근 IPCC 6차 보고서에서는 전 지구의 온도가 0.5℃가 증가할 때마다 기상학적 가뭄 지역이 증가하며, 인위적 강제력은 가뭄 현상의 강도와 빈도를 증가하는 것으로 밝혔다. 봄철(3월-5월) 동남아시아(남중국, 필리핀 등)에 비해 상대적으로 건조한 동북아시아(동중국, 한반도, 일본) 지역은 가뭄에 취약하며 기후 변화에 따라 가뭄으로 인한 피해가 커질 것으로 전망된다. 그러므로 이 지역은 봄철 가뭄으로 인한 피해를 완화하기 위해 봄철 강수량에 대한 신뢰할 만한 계절적 예보 기술이 꼭 필요하다. 본 연구에서는 1992-2022년 봄철의 Standardized Precipitation Index(SPI) 값을 기준으로 2001년과 2011년 동북아시아 가뭄이 발생한 것을 확인하였으며, 각 해의 3월에 관측된 기상학적 초기 조건으로부터 다중 기후 예보 모델들의 봄철 강수량의 계절적 예측성을 정량적으로 평가하였다. 관측자료로부터 2001년 가뭄은 동북아시아 대기 상층의 저기압성 순환의 강화로 인한 제트류(Jet stream)의 강화와 연관되어 있었으며, 2011년 가뭄은 제트류 강화와 함께 태평양 열대 지역 기류 강화가 동반되어 발생하였음을 알 수 있었다. North American Multi-Model Ensemble 기후 예보 모델들은 2011년 가뭄에 비해 2001년 가뭄에 대한 예측성이 높았으며, 그 이유로는 대기 상층 순환의 예측성과 연관이 있음을 밝혔다. 또한, 봄철 대기-해양 상호 패턴을 관측과 유사하게 재현한 GFDL-SPEARS 모델이 가뭄 해의 대기 상층 저기압성 순환과 강수 예측성이 가장 높은 것을 보였다. 본 연구의 결과들을 통해 동북아시아 봄철 가뭄과 같은 극한 기상의 강수량 예측성 향상에 있어서 기후 예보 모델들의 현실적인 대기-해양 결합 과정 모사 능력의 중요성을 밝혔다. 본 연구에서 제안된 방안들은 기후 예측 모델 개선을 위한 전략적인 정보를 제공할 것으로 보인다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.328-328
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• 2023

표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)는 강수량 변동의 정도를 표준화하여 나타낸 지수로, 가뭄 평가에 적용되고 있다. 일반적으로 SPI를 산정할 때는 월 단위의 시간 척도를 적용하며, 장기간의 가뭄에 대해 평가한다. 그러나 시간 척도가 길어질수록 가뭄 발생 후 가뭄을 감지하는 데 걸리는 시간이 더 길어지기 때문에 대처가 더욱 어려워진다. 또한, 기후변화로 인해 가뭄 빈도가 증가하고, 그 정도가 더욱 심화되면서 일 단위의 적용이 필요해지고 있다. 본 연구는 한반도 남부지역을 대상으로 일 단위의 SPI 적용을 위한 최소 시간 척도를 조사하였다. 대상 지역을 강원권, 수도권, 부울경, 대경권, 호남권, 충청권의 총 6개 지역으로 분리하여, 각 지역별, 계절별 최소 시간 척도를 조사하였다. SPI 산정을 위해 후보 분포형으로 Gumbel, Gamma, GEV, Loglogistic, Lognormal, Weibull을 적용하였으며, 시간 척도는 5일부터 365일까지 총 10개로 설정하였다. 본 연구에선 크게 적합도 검정과 정규성 검정으로 진행하였다. 적합도 검정에서는 Chi-square test를 적용하였으며, 이때 일 단위의 짧은 시간 척도를 적용할 경우 누가 강수 시계열의 값이 0으로, 0값이 시계열에 포함되면 SPI의 정확도가 떨어지는 문제가 발생하는데, 이를 보완하기 위해 누가 강수 시계열의 0값을 고려하였다. 마지막으로 각 후보 분포형을 적용하여 산정된 SPI가 표준정규분포에 합당한지를 검증하기 위해 Anderson-Darling test를 수행하였다. 결과적으로 대부분의 지역에서는 봄과 여름의 경우 최소 15일 정도의 시간 척도까지는 적용할 수 있을 것으로 판단되며, 겨울의 경우는 최소 30일 정도의 시간 척도를 적용해야 함을 확인하였다. 지역별로 차이가 크진 않지만, 이러한 연구 결과를 참고하여 각 지역별로 더 나은 가뭄 대책을 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.43-43
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• 2020

보령댐은 충남 서부지역 8개 시·군에 생활용수와 공업용수를 공급하고 있는 중요한 수원으로 최근 우리나라에서 발생한 연속적인 가뭄으로 2015년에는 저수율이 7.5 %까지 감소하여 제한급수가 시행되었다. 본 연구에서는 가뭄으로 인한 물 공급 부족에 취약함을 보인 보령댐 유역(297.4 ㎢)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델과 RCP(Representative Concentration Pathways) 시나리오를 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 내한능력을 평가하였다. SWAT 모형을 활용하여 보령댐의 물수지를 모의하기 위하여 보령댐의 실측 유출량, 저수량, 방류량으로 보령댐 유입량과 저수량을 보정(2002~2004) 및 검정(2005~2007)하였으며, 실측 저수량을 기반으로 미래 댐 운영을 모의하였다. 검·보정 결과, 댐 유입량과 저수량의 PBIAS(%)는 -0.04, -0.09, NSE(Nash and Sutcliffe Efficiency)는 0.52, 0.96, RMSE(Root Mean Square Error)는 1.80 mm/day, 0.67 × 10⁶㎥로 분석되어 신뢰성 있는 모의 결과를 보였다. 보정된 SWAT 모형으로 가뭄 사상이 반영된 기후변화를 모의하기 위하여 APCC의 26개 CMIP5 GCM 시나리오를 SPI (Standardized Precipitation Index)와 연속 이론(Runs theory)으로 분석하여 6개의 극한 가뭄 시나리오 (RCP 4.5, 8.5 CMCC-CM, INM-CM4, IPSL-CM5A-MR)를 선정하였으며, 선정된 시나리오를 모형에 적용하여 가뭄 사상을 반영한 보령댐의 미래 내한능력을 평가하였다. 내한능력평가 및 분석 기간은 Historical(1980~1999; 1990s), Present(2000~2019; 2010s), 그리고 미래 기간 (2020~2039; 2030s, 2040~2059; 2050s, 2060~2079; 2070s, 2080~2099; 2090s)으로 나누었으며, 취약성(Reliability), 회복성(Resilience), 위험성(Vulnerability), 세 가지 지표로 내한능력 평가를 수행하였다. 평가 결과, 미래 취약성은 2050s IPSL-CM5A-MR 시나리오에서 0.803까지 감소하였으며, 회복성과 위험성은 2070s IPSL-CM5A-MR 시나리오에서 0.003, 3,567.6 × 10⁶㎥까지 감소하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2011년도 학술발표회
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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.