가뭄모니터링 시스템 구축: II. 정량적 가뭄 모니터링 및 가뭄전망기법 개발 Development of Drought Monitoring System: II. Quantitative Drought Monitoring and Drought Outlook Methodology원문보기
본 연구에서는 PDSI, SPI, MSWSI 등의 가뭄지수를 이용하여 가뭄을 단계별로 모니터링 할 수 있는 통합가뭄지수를 개발하였으며 개발된 통합가뭄지수에 의해 작성된 한반도의 가뭄도를 과거 가뭄과 비교 검증한 결과 매우 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 통합가뭄지수가 가뭄을 정량적으로 모니터링 하는데 유용한 지표로 활용될 수 있을 것으로 판단된다 또한, 기상청에서 시행하고 있는 기온, 강수량의 장 단기 예보자료를 이용하여 가뭄지수의 예측치를 산정 한 후, 미래에 가뭄상황이 어떻게 진행될 것인가에 대한 가뭄전망기법을 개발하였으며 한반도 전역에 대한 실시간 가뭄전망이 가능하도록 전체 시스템을 구축하였다. 뿐만 아니라 가뭄기초 자료 관리, 가뭄지수 산정 및 가뭄현황도 작성 등 종합적인 가뭄정보 분석을 위한 가뭄 모니터링시스템을 개발하여 웹을 통하여 일반인들에게 제공할 수 있도록 시스템을 구축하였다.
본 연구에서는 PDSI, SPI, MSWSI 등의 가뭄지수를 이용하여 가뭄을 단계별로 모니터링 할 수 있는 통합가뭄지수를 개발하였으며 개발된 통합가뭄지수에 의해 작성된 한반도의 가뭄도를 과거 가뭄과 비교 검증한 결과 매우 잘 일치하는 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 통합가뭄지수가 가뭄을 정량적으로 모니터링 하는데 유용한 지표로 활용될 수 있을 것으로 판단된다 또한, 기상청에서 시행하고 있는 기온, 강수량의 장 단기 예보자료를 이용하여 가뭄지수의 예측치를 산정 한 후, 미래에 가뭄상황이 어떻게 진행될 것인가에 대한 가뭄전망기법을 개발하였으며 한반도 전역에 대한 실시간 가뭄전망이 가능하도록 전체 시스템을 구축하였다. 뿐만 아니라 가뭄기초 자료 관리, 가뭄지수 산정 및 가뭄현황도 작성 등 종합적인 가뭄정보 분석을 위한 가뭄 모니터링시스템을 개발하여 웹을 통하여 일반인들에게 제공할 수 있도록 시스템을 구축하였다.
In this study, Combined Drought Index which can monitor the drought severity and intensity has been developed using PDSI, SPI and MSWSI. To verify the accuracy and applicability of combined drought index, Drought map of Korea using the combined drought index has compared with past drought event. Dro...
In this study, Combined Drought Index which can monitor the drought severity and intensity has been developed using PDSI, SPI and MSWSI. To verify the accuracy and applicability of combined drought index, Drought map of Korea using the combined drought index has compared with past drought event. Drought map using the combined drought index shows good accordance with past drought event and accurate quantitative drought monitoring results. Also the drought outlook technique has been developed using the weather forecast data of Korea Meteorological Administration (KMA). Drought outlook technique of this study can be used effectively as a primitive stage tool for real time drought forecast. As a result of this study, Integrated drought monitoring system has been developed which has capabilities of producing and generating the drought monitoring map and drought outlook map as well as various kinds of drought related information.
In this study, Combined Drought Index which can monitor the drought severity and intensity has been developed using PDSI, SPI and MSWSI. To verify the accuracy and applicability of combined drought index, Drought map of Korea using the combined drought index has compared with past drought event. Drought map using the combined drought index shows good accordance with past drought event and accurate quantitative drought monitoring results. Also the drought outlook technique has been developed using the weather forecast data of Korea Meteorological Administration (KMA). Drought outlook technique of this study can be used effectively as a primitive stage tool for real time drought forecast. As a result of this study, Integrated drought monitoring system has been developed which has capabilities of producing and generating the drought monitoring map and drought outlook map as well as various kinds of drought related information.
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문제 정의
가뭄을 전망하기 위한 또다른 방법으로 본 연구에서는 가뭄이 해갈되기 위하여 어느 정도의 강우량이 필요 로 하는 가를 산정하여 지점별 가뭄해갈을 위한 필요 강수량을 제시함으로써 지점별 과거의 예년 평균 강수 량과 기상청의 1개월 예보 자료를 동시에 비교하여 지 점별로 현재의 가뭄상황이 향후 해갈될 가능성이 있는 지의 여부를 검토할 수 있도록 가뭄전망 프로그램을 구 축하였다. 즉 조합된 기준시점에 가뭄이 해소되기 위한 최소 강수량을 산정하는 방법이며 가뭄이 해갈되는 SPI 값을 0으로 결정하여 강우량의 초기 값을 예년평균값으 로 설정한 후, 1mm씩 증가하여 계산된 SPI값이 0보다 크면 해당 강우량을 가뭄 해소를 위한 필요강우량으로 결정하였다.
결국 기상청의 1개월 기상예보자료와 가뭄해소를 위한 필요강우량을 비교함으로써 향후의 가뭄상태를 전망할 수 있도록 지원하는 프로그램으로 시스템을 구 축하였다. 본 연구에서 개발한 프로그램은 Fig.
하지만 3가지의 가뭄지수가 각기 보유하고 있는 이론적 배경이 상이하 며 이로 인하여 동일한 가뭄기간에 대하여도 각 지수별 로 산정된 가뭄심도 및 모니터링 결과가 다르게 나타나 게 된다. 따라서 본 연구에서는 서로 다른 특성을 갖고 있는 3가지의 가뭄지수를 조합하여 가뭄을 보다 정량적 으로 모니터링 할 수 있는 통합 가뭄지수를 개발하고자 하며 이를 위하여 각 지수의 특성 및 상관관계를 분석 하기 위한 각 지수별 상관계수를 산정하였다.
따라서 본 연구에서는 선행 연구를 통하여 검토된 각 가뭄지수의 적용성을 토대로 하여 각 지수들을 통합 하는 하나의 통합 가뭄지수를 개발하여 그 적용 가능성 을 검토해 보았으며 이를 기반으로 하여 가뭄을 모니터 링 할 수 있는 시스템을 구축하였다. 또한 우리나라의 실정에 맞는 가뭄전망기법을 개발하여 단기 혹은 장기 적으로 가뭄을 전망(Drought Outlook)할 수 있는 방법 을 개발하고자 한다.
따라서 본 연구에서는 선행 연구를 통하여 검토된 각 가뭄지수의 적용성을 토대로 하여 각 지수들을 통합 하는 하나의 통합 가뭄지수를 개발하여 그 적용 가능성 을 검토해 보았으며 이를 기반으로 하여 가뭄을 모니터 링 할 수 있는 시스템을 구축하였다. 또한 우리나라의 실정에 맞는 가뭄전망기법을 개발하여 단기 혹은 장기 적으로 가뭄을 전망(Drought Outlook)할 수 있는 방법 을 개발하고자 한다. 최종적으로 실시간 가뭄모니터링 결과와 함께 가뭄의 전망 및 가뭄과 관련된 각종정보를 제공하기 위하여 개발된 웹기반의 가뭄모니터링 시스템 을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 PDSI, SPI 및 MSWSI 등의 가뭄지수 를 조합하여 신뢰성 있는 가뭄 감시를 위한 통합 가뭄 지수를 개발하였으며, 향후 가뭄의 상황을 전망할 수 있는 가뭄전망 기법을 개발하여 종합적인 가뭄정보 분 석을 위한 가뭄모니터링 시스템을 개발하였으며 이 과 정에서 도출된 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.
본 연구에서는 가뭄지수를 예측하기 위해서 우리나 라 기상청에서 현재 수행하고 있는 주간, 월간, 계절별 기상예보자료(예측 강수량 및 예측 기온)를 활용하였으 며, 기상청에 예보하고 있는 예보자료는 몇 시간 후를 예측하는 단기에서부터 주간예보와 같은 중기예보 및 1 개월 또는 계절별 기상을 예측하는 장기예보가 있다. 장기예보에는 1개월 기상전망과 3개월 정도의 기상을 예측하는 계절 기상전망이 있다.
본 연구에서는 기존 정량적 가뭄모니터링을 위한 가 뭄지수의 적용성 분석에서 산정한 가뭄지수들을 이용하 여 장래의 가뭄을 전망할 수 있는 기법을 개발하였다.
따라서 보다 정확하게 가뭄을 전망하기 위해 서는 단순히 미래의 예상되는 기상자료만을 활용하여 산정하기 보다는 과거의 관측된 가뭄상황과 조합할 때 비로소 보다 정확한 가뭄의 전망이 가능할 것이다. 즉, 과거의 가뭄을 모니터링 한 자료와 현재 및 미래의 예측자료를 종합적으로 분석하여 앞으로 가뭄이 어떻게 진행될 것인가를 정확히 전망하여 제시할 필요성이 있 으며 본 연구에서는 관측소별로 과거 1개월간의 가뭄강 도 계산결과와 현재 및 기상청의 중장기 예보결과를 활 용한 가뭄진행기법에 따른 향후 3개월간의 가뭄강도 계 산결과를 조합하여 종합적으로 가뭄진행을 전망하는 방 법을 제시하고자 한다.
또한 우리나라의 실정에 맞는 가뭄전망기법을 개발하여 단기 혹은 장기 적으로 가뭄을 전망(Drought Outlook)할 수 있는 방법 을 개발하고자 한다. 최종적으로 실시간 가뭄모니터링 결과와 함께 가뭄의 전망 및 가뭄과 관련된 각종정보를 제공하기 위하여 개발된 웹기반의 가뭄모니터링 시스템 을 제시하고자 한다.
제안 방법
1994년 9월 1995년 8월 2001년 5월을 기준으로 가뭄 이 가장 극심했던 해의 해갈 직전 월에 대한 PDSI, SPI(3개월, 6개월), MSWSI에 가중치를 부여하여 통합 가뭄지수를 작성하였고 이를 통하여 작성된 가뭄도 (drought map)와 과거의 가뭄조사 기록에 조사된 가뭄 지역을 가장 잘 재현하는 가중치 조합을 최종적으로 결 정하였다. 가뭄지수별 가중치는 앞에서 언급한 각 지수 별 상관계수를 이용하여 여러 가지 경우의 수를 고려하 여 과거 가뭄사상을 가장 비슷하게 표현하는 18가지의 대표적인 가중치 조합을 Table 3에 나타내었다.
2) 기상청 예보자료를 이용하여 현시점에서 3개월 이 후의 가뭄상황을 전망할 수 있는 가뭄전망 기법 을 개발하였다. 하지만 정량적인 기상예보의 수준 이 아직까지 전국의 지역별로 세분화 되어 있지 않은 관계로 인하여 가뭄예측까지의 수준에는 미 치지 못하는 것으로 분석되었으며 가뭄예측의 전 단계로서 가뭄을 개략적으로 전망할 수 있는, 즉 가뭄을 예보하는 하나의 대안으로 충분히.
가뭄 지수를 예측하여 가뭄상황을 전망하기 위해서는 앞에서 언급한 PDSI, SPI, 및 MSWSI등 3가지의 가 뭄지수를 이용하여야 되지만 MSWSI의 경우에는 실제 로 저수지 수위, 하천수위 및 지하수 수위의 예측이 강수량의 함수이고 이들 인자를 예측하는 별도의 수리, 수문학적 모형이 개발되어야 하므로 가뭄을 예측하는 단계에서는 MSWSI를 제외하는 것으로 결정하였으며 최종적으로 장래가뭄 지수 작성에 있어서 PDSI와 SPI 지수들만을 이용하여 실시간으로 가뭄을 전망할 수 있는 기법을 제시하였다.
과거 가뭄과의 비교 검토를 위해서 1994, 1995, 2001 년에 발생했던 과거의 가뭄 자료(건설교통부, 1995; 2002)를 기준으로 하여 정량적 가뭄모니터링을 위한 가 뭄지수의 적용성 분석에서 소개되었던 가뭄피해지역을 바탕으로 검증하였으며 통합 가뭄지수 산정을 위한 각 가뭄지수별 가중치를 결정하기 위하여 가뭄 단계를 정 상상태를 포함하여 총 5단계로 구분하였다.
기초자료 관리프로그램은 자료의 입력, 수정, 삭제 기능과 관련 자료들의 조회 그리고, 수위-유량관계곡 선식, 유량산정 기능으로 구성되어있다. Fig.
따라서 본 연구에는 PDSK20%), SPI(3)(60%), SPI⑹(10%), MSWSIQO%)로 통합가뭄지수 산정을 위 한 각 지수별 가중치를 결정하였다. 최종적으로 결정된 통합가뭄지수를 이용하여 전국 평균 가뭄심도를 연도별 로 산정하여 Fig.
예보작업의 절차는 우선 과거 자료를 이용하여 유사 년 자료를 산출 분석하고, 과거의 기압계분석, 이상기상 분석, 해수면자료를 등을 분석하며 분석된 자료를 통해 서 역학 모델 예측자료를 생산하여 별도의 분석을 시행 한다. 또한, 국외의 예보자료를 수집하여 비교 분석하게 되며 위의 분석 자료를 이용하여 예보관들의 과학적 이 론과 지식 그리고 다년간의 현장예보를 바탕으로 예보 토의를 거쳐 예보가 생산되어 예보자료를 이용자에 통 보하게 된다.
본 연구에서 결정된 통합가뭄지수를 이용하여 가뭄 연도별, 각각의 월을 기준으로 한반도에 대한 가뭄도를 작성하여 1994〜1995년 가뭄의 특성과 비교함으로써 그 적용성을 분석하였다. Fig.
본 연구에서 구죽한 가뭄모니터링 시스템은 가뭄지 수 산정 및 가뭄관련 기초자료를 관리하기 위한 가뭄분 석 시스템과 웹기 반의 가뭄관리정보시스템으로 나누어 져 있으며 가뭄분석시스템은 SPI, PDSI, MSWSI 및 통 합가뭄지수산정 프로그램과 각 가뭄지수를 산정하는데 사용되는 입력인자와 관련 자료를 관리하는 시스템으로 구성하였다.
본 연구에서 도출된 가뭄도와 과거 가뭄상황에 대한 객관적인 정확도를 비교하기 위하여 1994년 및 1995년 에 발생했던 가뭄에 대한 과거의 기록을 기존의 보고서 (건설교통부, 1995X 통하여 자세히 분석하여 보았으며 Table 4에는 1994년의 지역별 연평균 강수량을 예년평 균 강수량과 비교하여 나타내었다.
실측자료를 활용하여 우선적으로 과거 및 현재의 실 측 가뭄지수를 계산한다. 또한 우리나라 기상청에서 현 재 수행하고 있는 주간, 월간, 계절별 기상예보자료를 이용하여 기상청에서 예보된 강수량 및 기온 자료를 활 용, 향후 3개월간의 가뭄지수를 예측하게 된다.
875°의 실시간 분석자료이며, 해수면 경계 자료는 NOAA에서 제공하는 주간 해수면 온도 자료이다. 앙상 블 멤버의 구성은 간단한 시간지연 방법을 사용하므로 매일 2회(00, 12UTC) 130일간의 적분을 수행한 후, 최 근 20 개 앙상블멤버의 예보 결과를 산술 평균하여 1개 월 및 계절예보 자료로 사용하게 되었다. 기상청에서 자체적으로 운영중인 전지구모델(GDAPS; Global Data Assimilation and Prediction System), 유럽중기예보센터의 모델인 ECMWF, 일본기상청 모델인 JSM의 3개 모델에 의한 객관적인 자료와 더불어 인터넷을 통한 세 계 각국의 자료를 이용하여 주간예보 및 중, 장기예보 를 위한 기초자료로 이용하고 있다.
예보작업의 절차는 우선 과거 자료를 이용하여 유사 년 자료를 산출 분석하고, 과거의 기압계분석, 이상기상 분석, 해수면자료를 등을 분석하며 분석된 자료를 통해 서 역학 모델 예측자료를 생산하여 별도의 분석을 시행 한다. 또한, 국외의 예보자료를 수집하여 비교 분석하게 되며 위의 분석 자료를 이용하여 예보관들의 과학적 이 론과 지식 그리고 다년간의 현장예보를 바탕으로 예보 토의를 거쳐 예보가 생산되어 예보자료를 이용자에 통 보하게 된다.
예즉 가뭄지수를 작성하기 위해서 기상청에서 예즉 된 기온 및 강수량 자료를 활용하여 1개월, 2개월, 및 3 개월 후의 예즉 가뭄지수를 계산하게 된다. 기상청에서 향후 3개월에 대해서 예보한 자료 Table 5를 활용하여 기온이 예년 평균보다 높을 경우 전 지역의 예년평균
예측된 기상자료를 이용하여 PDSI와 SPI 의 예측치 에 대한 산정 방법은 기준 시점으로부터 향후 3개월의 예상 강우량을 관측소별로 계산하여 향후 3개월간의 예 측된 가뭄지수를 산정하며 예상 강우량의 기본 값은 예 년평균값을 사용하도록 가뭄 전망기법을 별도로 구축하 였으며 본 연구에서 개발한 예측 강우량에 의한 가뭄지 수 산정 프로그램 화면은 Fig. 3과 같다.
가뭄분석시스템은 가뭄지수를 산정하는데 필요한 기상, 수위, 댐, 지하수 자료와 관련 관측소 댐, 수위-유 량 관계곡선식 등을 관리할 수 있도록 되어 있으며 가뭄 지수 입력 자료로 사용되는 기상, 수위, 댐, 지하수 자 료는 한국수자원공사에서 구축.운영하고 있는 WAMIS와 GIMS에서 제공하고 있는 실시간 일자료로 부터 제공받도록 구축하였다.
이미 앞에서 검토된 바와 같이 본 연구에서는 가뭄을 정량적으로 모니터링하기 위하여 PDSI, SPI 및 MSWSI 등 3가지의 가뭄지수를 이용하고 있다. 하지만 3가지의 가뭄지수가 각기 보유하고 있는 이론적 배경이 상이하 며 이로 인하여 동일한 가뭄기간에 대하여도 각 지수별 로 산정된 가뭄심도 및 모니터링 결과가 다르게 나타나 게 된다.
따라서 추후 가뭄을 정량적으로 표현하기 위한 각 가뭄지수별 가중치를 결정함에 있어서 장기가뭄을 표현 할 수 있는 PDSI를 사용하는 경우에 SPK9) 및 SPK12)는 PDSI와 함께 고려될 필요성이 없을 것으로 판단되 며 이에 반하여 단기가뭄을 표현할 수 있는 SPK3) 및 SPI(6)을 사용함으로써 가뭄을 정량적으로 표현함에 있 어서 상호 보완적인 관계를 유지할 수 있을 것으로 분 석된다. 이와 함께 기상학적인 가뭄현상 뿐만 아니라 지역적인 수문학적 가뭄 현상을 반영하기 위해서 지표 수 공급지수인 MSWSI를 추가로 사용함으로써 기상학 적인 장, 단기 가뭄 및 지표수의 부족으로 발생할 수 있는 수문학적 가뭄까지도 반영할 수 있는 통합가뭄지수 를 개발하게 된다.
가뭄을 전망하기 위한 또다른 방법으로 본 연구에서는 가뭄이 해갈되기 위하여 어느 정도의 강우량이 필요 로 하는 가를 산정하여 지점별 가뭄해갈을 위한 필요 강수량을 제시함으로써 지점별 과거의 예년 평균 강수 량과 기상청의 1개월 예보 자료를 동시에 비교하여 지 점별로 현재의 가뭄상황이 향후 해갈될 가능성이 있는 지의 여부를 검토할 수 있도록 가뭄전망 프로그램을 구 축하였다. 즉 조합된 기준시점에 가뭄이 해소되기 위한 최소 강수량을 산정하는 방법이며 가뭄이 해갈되는 SPI 값을 0으로 결정하여 강우량의 초기 값을 예년평균값으 로 설정한 후, 1mm씩 증가하여 계산된 SPI값이 0보다 크면 해당 강우량을 가뭄 해소를 위한 필요강우량으로 결정하였다.
통합가뭄지수를 산정하기 위한 각 가뭄지수별 가뭄 심도의 단계는 백분위로 환산되어 Table 2와 같이 결정 하였으며 모든 지수의 가뭄표현 단계가 4단계로 구분되 었기 때문에 가뭄단계별 백분위는 1단계 25%, 2단계 50%, 3단계 75%, 4단계 100%로 결정하였다. 각 단계별 최종 가뭄 가중치는 각 가뭄지수에 여러 가지의 가중치 를 부여하여 산정된 결과를 과거 가뭄과 비교 분석하여 가장 과거의 가뭄을 잘 표현할 때의 각 지수별 가중치 를 최종적으로 결정 하였고 모든 가뭄지수가 가뭄을 정 상상태로 표현하면 각 지역의 가뭄은 없는 것으로 분석 하였다.
대상 데이터
이와 같은 기상예보를 위한 수치모델은 수평 분해능 이 약 110km, 연직 층수가 21개인 전지구 스펙트럴 모 델로 질량, 각운동량, 에너지, 수증기 보존 법칙을 만족 하는 원시방정식계를 사용하고 있다. 장기예보모델 수 행을 위한 초기자료는 기상청 수치예보과에서 운영하는 전지구 예보 시스템으로부터 산출되는 수평 분해능 1.875°의 실시간 분석자료이며, 해수면 경계 자료는 NOAA에서 제공하는 주간 해수면 온도 자료이다. 앙상 블 멤버의 구성은 간단한 시간지연 방법을 사용하므로 매일 2회(00, 12UTC) 130일간의 적분을 수행한 후, 최 근 20 개 앙상블멤버의 예보 결과를 산술 평균하여 1개 월 및 계절예보 자료로 사용하게 되었다.
성능/효과
1) 가뭄지수들의 상관관계 분석을 통하여 각 지수들 의 특성을 고려한 통합가뭄지수를 개발하였으며 결정된 가뭄지수별 가중치를 적용하여 전국 평균 가뭄심도를 연도별로 재현하여 과거 가뭄자료와 비교한 결과 과거 가뭄년과 가뭄평가를 위해 검 증된 연도가 거의 일치하는 결과를 얻었다. 또한 통합가뭄지수를 이용하여 작성된 한반도의 가뭄 도(drought map)에서도 가뭄의 지역별 특성 및 심도를 정량적으로 매우 높은 정도를 갖고 재현 하는 것으로 분석되었다.
1974년부터 2001년까지 전국 월 평균자료를 사용하 여 상관분석을 실시한 결과, MSWSI와 PDSI간의 상관 계수는 0.49로 나타났고, MSWSI는 지속기간이 3개월 인 SPI(3)과 가장 상관성이 높은 것으로 나타났다. 반면 에 PDSI는 SPI(9) 및 SPIQ2) 와 높은 상관성을 나타내 며 지속기간이 짧은 SPI와는 상대적으로 상관성이 적 은 것으로 나타났다.
4) 월단위로 산정되는 가뭄지수를 이용하여 가뭄을 모니터링해본 결과, 가뭄의 지역적인 상황 및 심 도 등을 비교적 정량적으로 우수하게 재현하는 것으로 분석되었으나 가뭄의 시작과 종료 시간에 있어서는 월단위의 모니터링 이라는 점에서 다소 의 정확성이 결여되는 것으로 판단된다. 따라서 보다 정도 있고 지속성 및 연속성이 보장되는 가 뭄의 모니터링을 위해서는 주단위 등의 보다 짧 은 시간간격을 갖는 가뭄지수 산정이 추가로 연 구될 필요성이 있는 것으로 사료된다.
가중치별 가뭄도(drought map)를 분석한 결과 PDSI와 SPI(3)의 가중치가 높아지면 다른 지수에 비하여 가 뭄에 대해 민감하게 반응하는 것으로 나타났으며 SPK6)는 많은 가중치를 부여함에도 특별하게 과거 가 뭄에 대하여 민감하게 변화하질 않는 것으로 분석되었 다. MSWSI 역시 가중치가 높아질수록 과거 가뭄을 지
통합가뭄지수를 산정하기 위한 각 가뭄지수별 가뭄 심도의 단계는 백분위로 환산되어 Table 2와 같이 결정 하였으며 모든 지수의 가뭄표현 단계가 4단계로 구분되 었기 때문에 가뭄단계별 백분위는 1단계 25%, 2단계 50%, 3단계 75%, 4단계 100%로 결정하였다. 각 단계별 최종 가뭄 가중치는 각 가뭄지수에 여러 가지의 가중치 를 부여하여 산정된 결과를 과거 가뭄과 비교 분석하여 가장 과거의 가뭄을 잘 표현할 때의 각 지수별 가중치 를 최종적으로 결정 하였고 모든 가뭄지수가 가뭄을 정 상상태로 표현하면 각 지역의 가뭄은 없는 것으로 분석 하였다.
과거의 가뭄기록을 분석하여 보면 한강유역 월강수 량은 1993년 1월부터 8월 사이에는 비교적 예년 평균 강수량을 웃도는 것으로 조사되었지만 1993년 9월 이후 부터 예년 평균 강수량 보다 적은 것으로 조사되었으며 이는 1994년〜1995년 가뭄이 1993년 후반부터 강수량 부족이라는 하나의 변수로 작용했다는 것을 보여주고 있다. 또한 이러한 경향이 1995년까지 영향을 미친 것 으로 사료된다.
1) 가뭄지수들의 상관관계 분석을 통하여 각 지수들 의 특성을 고려한 통합가뭄지수를 개발하였으며 결정된 가뭄지수별 가중치를 적용하여 전국 평균 가뭄심도를 연도별로 재현하여 과거 가뭄자료와 비교한 결과 과거 가뭄년과 가뭄평가를 위해 검 증된 연도가 거의 일치하는 결과를 얻었다. 또한 통합가뭄지수를 이용하여 작성된 한반도의 가뭄 도(drought map)에서도 가뭄의 지역별 특성 및 심도를 정량적으로 매우 높은 정도를 갖고 재현 하는 것으로 분석되었다.
49로 나타났고, MSWSI는 지속기간이 3개월 인 SPI(3)과 가장 상관성이 높은 것으로 나타났다. 반면 에 PDSI는 SPI(9) 및 SPIQ2) 와 높은 상관성을 나타내 며 지속기간이 짧은 SPI와는 상대적으로 상관성이 적 은 것으로 나타났다. 즉, 장기가뭄을 잘 표현하는 PDSI의 경우는 단기가뭄을 잘 표현할 수 있는 짧은 지속기 간의 SPI와는 적은 상관성을 보이는 반면 지속기간이 긴 SPI(9) 및 SPK12)와는 높은 상관성을 보이는 것으 로 나타났다.
본 연구에서 개발된 가뭄모니터링 시스템은 가뭄분 석시스템의 결과물인 가뭄지수와 가뭄현황도 등 각종 가뭄관련 정보를 웹을 통해 제공함으로써 일반인들이 가뭄관련 정보습득과 가뭄진행상황에 대한 이해를 돕도 록 구축되었다. 가뭄평가에서는 가뭄현상을 정량적으로 평가할 수 있는 가뭄지수와 관련된 정보를 제공하고 있 다.
1에 나타내었다. 본 연구에서 선정한 가뭄비상단계에 대한 전체 백분위인 75%는 1984년, 1988년 및 1994년이며 가뭄경보단계(50%)는 1976, 1977, 1978, 1982, 1995, 1996, 2000, 2001년이며, 가뭄주 의단계(25%)는 1981, 1986, 1989, 1997년으로 나타났다. 앞에서 설명한 농업재해 발생에 따른 과거 가뭄년과 가 뭄평가를 위한 검증된 연도와 비교 검토하였을 경우 거 의 완벽하게 일치하는 것을 알 수 있다.
반면 에 PDSI는 SPI(9) 및 SPIQ2) 와 높은 상관성을 나타내 며 지속기간이 짧은 SPI와는 상대적으로 상관성이 적 은 것으로 나타났다. 즉, 장기가뭄을 잘 표현하는 PDSI의 경우는 단기가뭄을 잘 표현할 수 있는 짧은 지속기 간의 SPI와는 적은 상관성을 보이는 반면 지속기간이 긴 SPI(9) 및 SPK12)와는 높은 상관성을 보이는 것으 로 나타났다.
후속연구
3) 일반인들에게 가뭄에 대한 종합적인 정보를 웹을 통하여 제공할 수 있도록 하는 가뭄종합 정보 시 스템을 구축하였으며 별도의 관리 프로그램을 개 발함으로써 가뭄지수 산정 및 가뭄해갈을 위한 필요강우량의 산정 등 개발된 시스템의 전반적인 활용성과 적용성이 상당히 좋을 것으로 기대된다.
가뭄 전망도는 기상청에서 예보되는 기상자료를 활 용하여 가뭄강도의 결정을 위한 가뭄지수를 1개월 단위 로 산정하게 되며 각각의 예측된 지수를 조합하여 최종 적으로 현재로부터 향후 3개월간의 장래 가뭄을 전망하 게 된다. 따라서 보다 정확하게 가뭄을 전망하기 위해 서는 단순히 미래의 예상되는 기상자료만을 활용하여 산정하기 보다는 과거의 관측된 가뭄상황과 조합할 때 비로소 보다 정확한 가뭄의 전망이 가능할 것이다. 즉, 과거의 가뭄을 모니터링 한 자료와 현재 및 미래의 예측자료를 종합적으로 분석하여 앞으로 가뭄이 어떻게 진행될 것인가를 정확히 전망하여 제시할 필요성이 있 으며 본 연구에서는 관측소별로 과거 1개월간의 가뭄강 도 계산결과와 현재 및 기상청의 중장기 예보결과를 활 용한 가뭄진행기법에 따른 향후 3개월간의 가뭄강도 계 산결과를 조합하여 종합적으로 가뭄진행을 전망하는 방 법을 제시하고자 한다.
따라서 추후 가뭄을 정량적으로 표현하기 위한 각 가뭄지수별 가중치를 결정함에 있어서 장기가뭄을 표현 할 수 있는 PDSI를 사용하는 경우에 SPK9) 및 SPK12)는 PDSI와 함께 고려될 필요성이 없을 것으로 판단되 며 이에 반하여 단기가뭄을 표현할 수 있는 SPK3) 및 SPI(6)을 사용함으로써 가뭄을 정량적으로 표현함에 있 어서 상호 보완적인 관계를 유지할 수 있을 것으로 분 석된다. 이와 함께 기상학적인 가뭄현상 뿐만 아니라 지역적인 수문학적 가뭄 현상을 반영하기 위해서 지표 수 공급지수인 MSWSI를 추가로 사용함으로써 기상학 적인 장, 단기 가뭄 및 지표수의 부족으로 발생할 수 있는 수문학적 가뭄까지도 반영할 수 있는 통합가뭄지수 를 개발하게 된다.
실측자료를 활용하여 우선적으로 과거 및 현재의 실 측 가뭄지수를 계산한다. 또한 우리나라 기상청에서 현 재 수행하고 있는 주간, 월간, 계절별 기상예보자료를 이용하여 기상청에서 예보된 강수량 및 기온 자료를 활 용, 향후 3개월간의 가뭄지수를 예측하게 된다. 실측된 1개월의 자료와 예측된 3개월의 자료를 바탕으로 Table 7에 나타난 가뭄전망 기준에 의거하여 최종적으로 가뭄 을 전망하게 된다.
하지만 정량적인 기상예보의 수준 이 아직까지 전국의 지역별로 세분화 되어 있지 않은 관계로 인하여 가뭄예측까지의 수준에는 미 치지 못하는 것으로 분석되었으며 가뭄예측의 전 단계로서 가뭄을 개략적으로 전망할 수 있는, 즉 가뭄을 예보하는 하나의 대안으로 충분히. 이용이 가능할 것으로 사료된다.
참고문헌 (12)
건설교통부 (1995). 가뭄기록조사 보고서
건설교통부 (2002). 가뭄기록조사 보고서
기상청(KMA) 홈페이지. http://www.kma.go.kr
김상민, 박승우 (1999). '우리나라 주요 지점에 대한 가뭄지수의 산정과 비교.' 한국농공학회지, 한국농공학회, 제41권, 제5호, pp. 43-52
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