전지구적 기온상승으로 인해 증발량이 증가할 것으로 예견되었으나, 다양한 지역에서 관측된 팬증발량은 지난 수십 년간 뚜렷한 감소추세를 나타내고 있다. 본 연구에서는 1960년부터 2007년까지 관측된 국내 18개 기상관측소의 팬증발량과, 증발에 관련된 강수량, 온도, 상대습도, 풍속, 일조시간, 일조율에 대한 변화를 분석하였다. 분석결과 팬증발량은 뚜렷한 감소현상을 나타내었으며, 강수량과 온도는 증가추세를, 상대습도, 풍속, 일조시간, 일조율은 감소추세를 나타내었다. 특히, 일조시간과 일조율의 감소추세는 팬증발량과 지역적으로 상당히 일치하고 있음을 확인하였다. 산점도를 그려 상관관계를 확인해본 결과, 일조시간과 일조율은 팬증발량과 양의 상관관계를 강하게 나타내고 있으며, 강수량의 경우는 팬증발량과는 음의 상관관계가 존재하였다. 강릉관측소 사례연구에서 Penman공식에 의해 추정된 개방된 수면에서의 증발량은 팬증발량에서 보인 것 같은 뚜렷한 하향추세가 검증되지 않아, 기존에 팬증발량 관측값으로부터 증발량을 추정하는 것은 장기적인 증발량 변화를 검토하기 위해서는 부적절함을 확인하였다. 마지막으로 팬증발량이 실제증발량과 서로 상호보완적 관계를 갖기 때문에, 팬증발량이 감소하더라도 실제증발량은 증가할 수 있음을 설명하였다.
전지구적 기온상승으로 인해 증발량이 증가할 것으로 예견되었으나, 다양한 지역에서 관측된 팬증발량은 지난 수십 년간 뚜렷한 감소추세를 나타내고 있다. 본 연구에서는 1960년부터 2007년까지 관측된 국내 18개 기상관측소의 팬증발량과, 증발에 관련된 강수량, 온도, 상대습도, 풍속, 일조시간, 일조율에 대한 변화를 분석하였다. 분석결과 팬증발량은 뚜렷한 감소현상을 나타내었으며, 강수량과 온도는 증가추세를, 상대습도, 풍속, 일조시간, 일조율은 감소추세를 나타내었다. 특히, 일조시간과 일조율의 감소추세는 팬증발량과 지역적으로 상당히 일치하고 있음을 확인하였다. 산점도를 그려 상관관계를 확인해본 결과, 일조시간과 일조율은 팬증발량과 양의 상관관계를 강하게 나타내고 있으며, 강수량의 경우는 팬증발량과는 음의 상관관계가 존재하였다. 강릉관측소 사례연구에서 Penman공식에 의해 추정된 개방된 수면에서의 증발량은 팬증발량에서 보인 것 같은 뚜렷한 하향추세가 검증되지 않아, 기존에 팬증발량 관측값으로부터 증발량을 추정하는 것은 장기적인 증발량 변화를 검토하기 위해서는 부적절함을 확인하였다. 마지막으로 팬증발량이 실제증발량과 서로 상호보완적 관계를 갖기 때문에, 팬증발량이 감소하더라도 실제증발량은 증가할 수 있음을 설명하였다.
Evaporation over the world is expected to increase owing to increase in temperature by global warming. However, pan evaporation around the world has decreased in the past few decades. This study, which has been conducted in 18 meteorological gauging stations in Korean peninsula, investigates the cha...
Evaporation over the world is expected to increase owing to increase in temperature by global warming. However, pan evaporation around the world has decreased in the past few decades. This study, which has been conducted in 18 meteorological gauging stations in Korean peninsula, investigates the changes in pan evaporation and climate variables such as precipitation, temperature, relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine, which can affect evaporation processes; the changes in these variables have been recorded between 1960 and 2007. At most gauging stations, pan evaporation shows statistically significant downward trends. The relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine also show downward trends. On the other hand, precipitation and temperature show upward trends. The spatial distribution of the downward trend in sunshine hours and percentage of sunshine correspond to that of the downward trend in pan evaporation. Scatter plots imply that pan evaporation has a strong positive correlation with the sunshine hours and percentage of sunshine, while it has a negative correlation with precipitation. At the Gangneung gauging station, the open water evaporation estimated using the Penman equation does not show the significant downward trend shown by pan evaporation. This result implies that pan evaporation is not a good indicator of potential or open water evaporations during the investigation of their long-term variability. Finally, this study explains the complementary relationship between pan and actual evaporations. Decreases in the pan evaporation can act as an evidence for the ever-increasing actual evaporation.
Evaporation over the world is expected to increase owing to increase in temperature by global warming. However, pan evaporation around the world has decreased in the past few decades. This study, which has been conducted in 18 meteorological gauging stations in Korean peninsula, investigates the changes in pan evaporation and climate variables such as precipitation, temperature, relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine, which can affect evaporation processes; the changes in these variables have been recorded between 1960 and 2007. At most gauging stations, pan evaporation shows statistically significant downward trends. The relative humidity, wind speed, sunshine hours, and percentage of sunshine also show downward trends. On the other hand, precipitation and temperature show upward trends. The spatial distribution of the downward trend in sunshine hours and percentage of sunshine correspond to that of the downward trend in pan evaporation. Scatter plots imply that pan evaporation has a strong positive correlation with the sunshine hours and percentage of sunshine, while it has a negative correlation with precipitation. At the Gangneung gauging station, the open water evaporation estimated using the Penman equation does not show the significant downward trend shown by pan evaporation. This result implies that pan evaporation is not a good indicator of potential or open water evaporations during the investigation of their long-term variability. Finally, this study explains the complementary relationship between pan and actual evaporations. Decreases in the pan evaporation can act as an evidence for the ever-increasing actual evaporation.
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문제 정의
7과 같은 추세가 계속된다면 가까운 미래에는 실제증발량이 팬증발량이나 잠재증발량보다 커지는 역전현상이 발생하게 되는 모순을 초래할 수 있다. 따라서 Fig. 6에 도시한 결과를 통해서는 Brutsaert and Parlange(1998)가 지적한 대로 강릉지점에서의 팬증발량이 감소하고 있으나 이와 반대로 실제증발량은 증가할 수 있다는 점과, 팬증발량과 실제증발량이 상호보완적 관계에 있음을 살펴보기 위한 분석으로 이해하기 바란다.
본 연구는 우리나라 소형 팬증발량의 추세분석 결과를 제시한 이길하 등(2007)의 연구에서 한걸음 더 나아가, 팬증발량 감소에 대한 원인과 인과관계를 유추할 수 있도록 증발에 영향을 미치는 기후인자들과 팬증발량의 관계를 살펴보았다. 이를 통해 강수량 증가와 일조시간의 감소가 팬증발량과 서로 상관관계가 있음을 제시하였다.
서로 다른 두 변수들의 관계를 살펴보기 위한 일반적인 방법은 산점도(scatter plot)를 그려 두 변수간의 선형 또는 비선형적 관계를 살펴보는 것이다. 본 연구에서는 선정된 18개 기후관측소에 대해 팬증발량과 6개의 기후학적 인자들에 대한 산점도를 그려 상관성을 살펴보았다. 기후관측소 마다 서로 다른 평균과 분산을 가지고 있으므로 이를 통일하기 위해 각 지점의 자료는 각각 평균과 표준편차를 이용해 표준화한 후 분석에 사용하였다.
본 연구는 우리나라 소형 팬증발량의 추세분석 결과를 제시한 이길하 등(2007)의 연구에서 한걸음 더 나아가, 팬증발량 감소에 대한 원인과 인과관계를 유추할 수 있도록 증발에 영향을 미치는 기후인자들과 팬증발량의 관계를 살펴보았다. 이를 통해 강수량 증가와 일조시간의 감소가 팬증발량과 서로 상관관계가 있음을 제시하였다. 나아가 잠재증발량을 산정하는 가장 일반적인 방법인 Penman식을 이용하여 잠재증발량을 산정하고 이를 팬증발량과 서로 비교 제시하였다.
증발량의 변화를 보다 자세히 살펴보기 위해 강릉관측소 자료를 이용한 사례연구를 수행하였다. Penman공식에 의한 수표면의 잠재증발량을 구하고 이를 팬증발량과 비교하였는데, 기후학적 인자들을 입력하여 Penman공식에 의해 추정된 증발량에서는 아주 미세한 감소현상을 보일 뿐이었으며, 이는 팬증발량 관측값에서 보여준 뚜렷한 감소추세와는 매우 상반된 결과였다.
가설 설정
(8)의 상수값들은 ε = 0.9, η = 1.1로 가정하여 계산하였다.
상수 ε과 η는 선행연구가 없어 팬증발량과 실제증발량의 상호보완적 관계를 잘 설명할 수 있는 적당한 값을 가정하였다.
제안 방법
(3)을 이용하여 온도(T), 상대습도(RH), 풍속(u), 일조시간(n) 등 4개의 입력자료 중 3개를 평균으로 고정하고 나머지 1개의 입력값을 평균(μ)을 중심으로 표준편차(σ)의 2배만큼을 증감시켜 가며 민감도를 살펴본 것이다.
강릉관측소에서 관측된 온도, 일조시간, 풍속, 상대습도 자료와 Eq. (3)의 단순화된 Penman공식을 이용하여 개방된 수체(open water body)에서의 증발량을 추정하고 이를 팬증발량과 비교하였다. 강릉관측소는 1912년에 관측을 시작하여 양질의 관측자료를 보유하고 있으며 특히 팬증발량 감소, 온도 증가, 일조시간 감소 등 본 연구에서 분석하고자 하는 현상을 가장 잘 나타낼 수 있는 관측소 중 하나라고 판단하여 선택하였다.
이를 통해 강수량 증가와 일조시간의 감소가 팬증발량과 서로 상관관계가 있음을 제시하였다. 나아가 잠재증발량을 산정하는 가장 일반적인 방법인 Penman식을 이용하여 잠재증발량을 산정하고 이를 팬증발량과 서로 비교 제시하였다.
팬증발량 관측자료의 변동성을 확인하기 위해 연시계열 자료의 경향성에 대한 분석을 수행하였다. 추세분석은 이론적으로 이해하기 쉽고 간단하여 가장 많이 사용되는 Linear Regression 검정을 사용하였으며, 이 기법에 대한 구체적인 설명은 Salas(1993)를 비롯한 참고서적과 논문에서 쉽게 찾아볼 수 있으므로 생략하였다.
본 연구에서 선정한 18개 지점 중에서 13개 지점에서 통계적으로 유의한 하향추세가 관찰되었으며, 특히 속초, 강릉, 대구, 부산, 목포는 연간 팬증발량 감소량이 5 mm 이상으로, 전체 분석기간인 45년간 꾸준히 5 mm가 매년 감소하였다면 225 mm가 넘는 큰 양이었다. 팬증발량의 감소현상을 확인하는 차원에서 한걸음 더 나아가, 이러한 감소현상을 설명할 수 있는 증발에 관련된 기후학적 인자들에 대해 지난 수십년간의 변화를 함께 관찰하였다. 이미 잘 알려진 강수량과 온도의 증가현상을 재확인 하였으며, 상대습도, 일조시간, 일조율이 분석기간 동안 감소하였음을 확인하였다.
대상 데이터
(3)의 단순화된 Penman공식을 이용하여 개방된 수체(open water body)에서의 증발량을 추정하고 이를 팬증발량과 비교하였다. 강릉관측소는 1912년에 관측을 시작하여 양질의 관측자료를 보유하고 있으며 특히 팬증발량 감소, 온도 증가, 일조시간 감소 등 본 연구에서 분석하고자 하는 현상을 가장 잘 나타낼 수 있는 관측소 중 하나라고 판단하여 선택하였다.
대형증발접시는 겨울철에 수면이 얼면 증발량 측정이 불가능할 뿐더러 증발접시가 파손될 우려가 있어 동계(11∼3월)에는 철거하여 실내에서 보존한다. 따라서 본 연구에서는 신뢰도에는 다소 문제가 있을 수 있으나 자료의 연속성과 공간적 분포를 고려해 소형증발접시자료를 사용하였다.
추세분석은 이론적으로 이해하기 쉽고 간단하여 가장 많이 사용되는 Linear Regression 검정을 사용하였으며, 이 기법에 대한 구체적인 설명은 Salas(1993)를 비롯한 참고서적과 논문에서 쉽게 찾아볼 수 있으므로 생략하였다. 선정된 18개 기상관측소의 팬증발량 하향추세 기울기(mm/year)를 contour line을 이용해 공간적으로 그리면 Fig. 1과 같다. Fig.
전국의 총 76개 기상관측소 중에서 1960년 이후부터 2007년에 이르기까지 35년 이상의 관측자료를 보유하고 있는 18개 지점을 선별하였으며, 이 지점들의 팬증발량, 강수량, 온도, 상대습도, 풍속, 일조시간을 분석에 이용하였다. Table 1은 분석에 사용된 관측지점과 자료길이를 정리한 것이다.
Table 1은 분석에 사용된 관측지점과 자료길이를 정리한 것이다. 팬증발량의 경우 속초(Sokcho), 대구(Daegu), 울산(Ulsan), 통영(Tongyeong)은 1990년에 관측이 중단되었으며, 서울(Seoul), 청주(Cheongju), 포항(Pohang), 전주(Jeonju), 광주(Gwangju)는 1990년 이후 결측값이 존재하였으나 자료의 길이가 20년 이상으로 길고 신뢰할만하다고 판단되어 별도의 보정 없이 관측값만을 이용하여 분석하였다. 팬증발량이외의 기상자료들은 관측이 시작된 이후 결측년이 없이 비교적 양질의 관측자료를 보유하고 있다.
데이터처리
Table 1에서 설명한 18개 지점들을 대상으로 증발에 결정적 역할을 하는 것으로 알려진 강수량, 온도, 상대습도, 풍속, 일조시간, 일조율 등의 기후학적 인자들에 대해 Linear regression을 이용하여 추세분석을 실시하였다. Fig.
본 연구에서는 선정된 18개 기후관측소에 대해 팬증발량과 6개의 기후학적 인자들에 대한 산점도를 그려 상관성을 살펴보았다. 기후관측소 마다 서로 다른 평균과 분산을 가지고 있으므로 이를 통일하기 위해 각 지점의 자료는 각각 평균과 표준편차를 이용해 표준화한 후 분석에 사용하였다.
팬증발량 관측자료의 변동성을 확인하기 위해 연시계열 자료의 경향성에 대한 분석을 수행하였다. 추세분석은 이론적으로 이해하기 쉽고 간단하여 가장 많이 사용되는 Linear Regression 검정을 사용하였으며, 이 기법에 대한 구체적인 설명은 Salas(1993)를 비롯한 참고서적과 논문에서 쉽게 찾아볼 수 있으므로 생략하였다. 선정된 18개 기상관측소의 팬증발량 하향추세 기울기(mm/year)를 contour line을 이용해 공간적으로 그리면 Fig.
성능/효과
Fig. 3(a)의 팬증발량과 강수량과의 산점도를 살펴보면, 두 변수가 음의 상관관계에 있음을 짐작할 수 있게 하는데, 실제로 상관계수를 계산해보면 -0.4 정도로 상당히 강한 상관관계가 있음을 확인할 수 있다. 이는 한반도에서 발생한 강수량 증가현상과 팬증발량 감소현상이 통계적으로 유의한 상관관계를 가지고 있음을 의미한다.
Figs. 3(e) and 3(f)의 팬증발량과 일조시간, 일조량과의 산점도에서는 양의 상관관계가 관찰되었고 상관계수 역시 각각 0.42와 0.47로 매우 높아 팬증발량 감소현상이 일조시간, 일조율의 감소현상과 무관하지 않음을 다시 한번 확인할 수 있었다.
18개 지점 중에서 13개 지점에서 통계적으로 유의한 하향추세가 관찰되었는데, 이는 약 45년간 한반도에서 팬증발량의 감소경향이 매우 뚜렷하게 나타났음을 증명하고 있다. 지역적으로 서울, 수원, 청주 등 중서부 지방에 위치한 관측소에서의 팬증발량 감소현상이 관찰되지 않았으나 남서부와 동부에서는 감소현상이 뚜렷하였다.
4는 강릉관측소의 연단위 팬증발량(Epan), 온도(T), 상대습도(RH), 풍속(u), 일조시간(n)을 표준화하여 그래프로 나타낸 것이다. Fig. 4에서 팬증발량과 일조시간 시계열들이 서로 상관성이 뚜렷함을 확인할 수 있는데, 두 시계열의 상관계수는 0.68로 상당히 높았다. 풍속의 경우 팬증발량과의 상관계수가 0.
증발량의 변화를 보다 자세히 살펴보기 위해 강릉관측소 자료를 이용한 사례연구를 수행하였다. Penman공식에 의한 수표면의 잠재증발량을 구하고 이를 팬증발량과 비교하였는데, 기후학적 인자들을 입력하여 Penman공식에 의해 추정된 증발량에서는 아주 미세한 감소현상을 보일 뿐이었으며, 이는 팬증발량 관측값에서 보여준 뚜렷한 감소추세와는 매우 상반된 결과였다. 따라서 팬증발량 관측값과 Penman공식에 의해 추정된 증발량과는 큰 차이가 있음을 확인하였다.
이러한 연구결과는 비습윤지역인 우리나라에서 기존에 팬증발량 관측값에 일정한 증발접시계수를 곱하여 잠재증발량이나 저수지 수표면에서의 증발량을 추정하는 방식에 큰 위험성을 내포하고 있음을 확인한 것이라 할 수 있다. 강릉관측소에 대해 Penman공식과 입력변수들을 이용하여 민감도 분석을 실시한 결과 일조시간(태양복사에너지)에 의한 증발량의 변화가 가장 크고, 온도에 의한 변화가 다음으로 민감하였다. 상대습도, 풍속에 의한 증발량의 변화는 미미하였다.
이미 잘 알려진 강수량과 온도의 증가현상을 재확인 하였으며, 상대습도, 일조시간, 일조율이 분석기간 동안 감소하였음을 확인하였다. 강수량, 일조시간, 일조율의 증감은 팬증발량의 감소와 지역적인 분포로도 상관성이 있음을 확인하였다. 일조시간과 일조율의 감소는 증발에 결정적인 영향을 미치는 기후변수로서, 태양복사에너지의 감소를 의미하는 것이다.
(3))에 의해 추정된 저수지 수표면에서의 증발량(Ep)과 팬증발량(Epan)을 비교한 것이다. 두 시계열 모두 특정 연도에서 증발량이 함께 증가하거나 감소하는 것을 확인할 수는 있으나, 분석기간 동안의 추세에는 큰 차이를 보였다. Ep의 경우 분석기간 중에 하향추세가 거의 관찰되지 않는 반면 팬증발량의 하향추세는 매우 뚜렷하였다.
증발량 추정값이 일조시간 n의 변화에 대해 가장 민감하고, 다음으로 온도 T에 민감한 것으로 나타났으며, 상대습도 RH와 풍속 u에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.따라서 강릉관측소의 경우 일조시간이 감소하였으나 온도가 증가하여 서로 상쇄작용이 발생하여, 결과적으로 증발량 추정값은 시간에 따라 약간 감소할 수 있으나 그 감소폭이 유의할 만하지 않은 결과로 도출되었음을 추론할 수 있다.
상대습도, 풍속에 의한 증발량의 변화는 미미하였다. 따라서 일사량의 감소와 온도의 증가는 잠재증발량을 서로 감소 또는 증가시키는 역할을 하여 일부 상쇄되어 전체적인 감소현상은 거의 없음을 확인할 수 있었다.
Penman공식에 의한 수표면의 잠재증발량을 구하고 이를 팬증발량과 비교하였는데, 기후학적 인자들을 입력하여 Penman공식에 의해 추정된 증발량에서는 아주 미세한 감소현상을 보일 뿐이었으며, 이는 팬증발량 관측값에서 보여준 뚜렷한 감소추세와는 매우 상반된 결과였다. 따라서 팬증발량 관측값과 Penman공식에 의해 추정된 증발량과는 큰 차이가 있음을 확인하였다. 이러한 연구결과는 비습윤지역인 우리나라에서 기존에 팬증발량 관측값에 일정한 증발접시계수를 곱하여 잠재증발량이나 저수지 수표면에서의 증발량을 추정하는 방식에 큰 위험성을 내포하고 있음을 확인한 것이라 할 수 있다.
Ep의 경우 분석기간 중에 하향추세가 거의 관찰되지 않는 반면 팬증발량의 하향추세는 매우 뚜렷하였다. 따라서 팬증발량에 팬증발계수를 곱하여 수표면에서의 증발량을 추정하는 방법은 Penman공식과 기후변수를 이용하여 추정된 증발량과 큰 차이가 있을 수 있음을 확인하였으며, 특히 장기간에 걸친 잠재증발량이나 실제증발량의 변화 등을 검토하기 위해서 팬증발량을 이용하기 위해서는 세심한 주의가 필요함을 확인하였다.
본 연구에서 선정한 18개 지점 중에서 13개 지점에서 통계적으로 유의한 하향추세가 관찰되었으며, 특히 속초, 강릉, 대구, 부산, 목포는 연간 팬증발량 감소량이 5 mm 이상으로, 전체 분석기간인 45년간 꾸준히 5 mm가 매년 감소하였다면 225 mm가 넘는 큰 양이었다. 팬증발량의 감소현상을 확인하는 차원에서 한걸음 더 나아가, 이러한 감소현상을 설명할 수 있는 증발에 관련된 기후학적 인자들에 대해 지난 수십년간의 변화를 함께 관찰하였다.
바람의 세기는 전반적으로는 다소 감소현상을 나타내었는데 한반도를 양분해 동쪽의 하향추세가 서쪽에 비해 뚜렷하였다. 수원과 대전관측소에서 통계적으로 유의한 상향추세가 관찰되었고 충주, 청주, 진주, 여수, 통영에서는 통계적으로 유의한 추세가 검증되지 않았다.
연간 총 증발량의 경우 대관령, 청주, 통영, 진주지점에서 상향 기울기를 보이고 있으나 통계적으로 유의하지 않으며, 서울과 수원지점에서의 하향 기울기 역시 통계적으로 유의하지 않은 것으로 확인되었다. 여수를 제외한 13개 지점에서는 연간과 계절별 모두에서 95% 신뢰수준에서 통계적으로 유의한 하향 기울기가 있음을 확인할 수 있다. 속초의 경우 연간 팬증발량 감소량이 약 19 mm인 것으로 나타났으나 Table 1에서 밝힌 바와 같이 팬증발량의 길이가 23년간으로 짧고 1991년 이후에는 관측이 이루어지지 않았음을 감안한다면 신뢰할만한 결과는 아니다.
Table 2는 18개 기상관측소 팬증발량의 연간과 계절별의 추세 기울기를 표로 정리한 것으로, 95% 신뢰수준에서 통계적으로 유의한 기울기는 굵게 표시하였다. 연간 총 증발량의 경우 대관령, 청주, 통영, 진주지점에서 상향 기울기를 보이고 있으나 통계적으로 유의하지 않으며, 서울과 수원지점에서의 하향 기울기 역시 통계적으로 유의하지 않은 것으로 확인되었다. 여수를 제외한 13개 지점에서는 연간과 계절별 모두에서 95% 신뢰수준에서 통계적으로 유의한 하향 기울기가 있음을 확인할 수 있다.
위 결과들을 정리해보면, 강수량과 온도는 상승하고 있으며 강수량은 동해안 지역인 속초, 강릉, 울산에서 증가현상이 뚜렷한 반면 온도는 한반도 전역에서 통계적으로 유의한 증가현상이 관찰되었고 특히 수원, 청주, 대전 등의 서해안 중부지방에서 큰 상향추세를 나타내었다. 상대습도는 온도와 정반대로 모든 지점에서 감소하였으며 마찬가지로 수원, 청주, 대전에서 큰 하향추세를 나타내었다.
따라서 팬증발량 관측값과 Penman공식에 의해 추정된 증발량과는 큰 차이가 있음을 확인하였다. 이러한 연구결과는 비습윤지역인 우리나라에서 기존에 팬증발량 관측값에 일정한 증발접시계수를 곱하여 잠재증발량이나 저수지 수표면에서의 증발량을 추정하는 방식에 큰 위험성을 내포하고 있음을 확인한 것이라 할 수 있다. 강릉관측소에 대해 Penman공식과 입력변수들을 이용하여 민감도 분석을 실시한 결과 일조시간(태양복사에너지)에 의한 증발량의 변화가 가장 크고, 온도에 의한 변화가 다음으로 민감하였다.
팬증발량의 감소현상을 확인하는 차원에서 한걸음 더 나아가, 이러한 감소현상을 설명할 수 있는 증발에 관련된 기후학적 인자들에 대해 지난 수십년간의 변화를 함께 관찰하였다. 이미 잘 알려진 강수량과 온도의 증가현상을 재확인 하였으며, 상대습도, 일조시간, 일조율이 분석기간 동안 감소하였음을 확인하였다. 강수량, 일조시간, 일조율의 증감은 팬증발량의 감소와 지역적인 분포로도 상관성이 있음을 확인하였다.
증발량 추정값이 일조시간 n의 변화에 대해 가장 민감하고, 다음으로 온도 T에 민감한 것으로 나타났으며, 상대습도 RH와 풍속 u에는 큰 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
일조시간과 일조율의 감소는 증발에 결정적인 영향을 미치는 기후변수로서, 태양복사에너지의 감소를 의미하는 것이다. 표준화된 연자료들의 상관관계를 살펴본 결과, 팬증발량과 강수량은 -0.4 정도의 강한 음의 상관관계가, 팬증발량과 일조시간, 일조량은 각각 0.42와 0.47로 강한 양의 상관관계가 관찰되었다. 따라서 강수량의 증가와 일조시간의 감소는 곧 팬증발량의 감소를 의미하는 것으로 생각할 수 있다.
상대습도는 온도와 정반대로 모든 지점에서 감소하였으며 마찬가지로 수원, 청주, 대전에서 큰 하향추세를 나타내었다. 풍속도 동해안을 중심으로 감소하는 경향이 뚜렷하였으며, 일조시간과 일조율은 청주, 대전을 제외한 대부분의 지점에서 감소경향을 나타내었다.
후속연구
Brutsaert and Parlange(1998)가 비습윤지역에서 팬증발량의 감소와 실제증발량의 증가를 설명하기 위해 제안한 공식을 이용하여 강릉지점에서 팬증발량이 감소하고 실제증발량은 증가하며 서로 상호보완적인 상태에 있음을 보였다. 팬증발량의 감소가 실제증발량의 증가현상을 증명한다는 주장은 어느 정도 설득력이 있어 보이나, 보다 정확한 분석을 위해서는 향후 시험유역을 선정하여 실제증발량을 관측하고 이 관측결과를 팬증발량이나 잠재증발량과 비교, 분석하는 등의 보다 자세한 연구가 이어져야 할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
잠재증발량이란 무엇인가?
따라서 증발 과정에서 발생하는 각 인자들의 상호작용을 정확히 밝히는 것은 쉬운 일이 아니다. 잠재증발량은 수분공급에 제한을 받지 않는 토양 혹은 수표면에서 증발을 위해 주어진 증발환경에서 발생 가능한 증발량을 의미하는데, 잠재증발량 산정을 위한 가장 간단하고 흔한 방법이 증발접시(pan)를 이용해 팬증발량을 관측하고 여기에 증발접시계수(pan coefficient)를 곱하는 것이다. 이런 측면에서 본다면, 팬증발량의 감소는 잠재증발량의 감소를 의미한다고 할 수 있다.
증발 과정에서 발생하는 각 인자들의 상호작용을 정확히 밝히는 것은 쉬운 일이 아닌데, 그 이유는 무엇인가?
증발에 영향을 주는 인자들에 대해서는 오래전부터 알려져 있는데, 온도를 비롯한 태양복사에너지, 풍속, 기압, 습도와 같은 기상학적 인자들뿐만 아니라, 증발표면의 특성이나 수질까지도 복합적으로 영향을 미친다. 따라서 증발 과정에서 발생하는 각 인자들의 상호작용을 정확히 밝히는 것은 쉬운 일이 아니다.
팬증발량 감소 원인 두 가지는 무엇인가?
팬증발량 감소 원인에 대해서는 두가지 설명이 힘을 얻고 있는데, 하나는 증발접시 주위에서의 습도상황의 변화가 원인이라는 주장이고(Brutsaert and Parlange, 1998), 다른 하나는 구름과 에어로졸(aerosol)의 증가로 인한 일사량의 감소가 원인이라는 주장이다(Roderick and Farquhar, 2002). 먼저 Brutsaert and Parlange(1998)의 주장에 대해 살펴보면, 그들은 강우량과 구름량의 증가는 공기 중의 수증기의 증가를 의미하며, 이를 위해서는 지표면에서의 실제증발량이 증가해야 한다고 설명하였다.
참고문헌 (24)
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