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문제 정의
- 본 연구에서는 Rodriguez-Iturbe et al.(1999)에 의해 제안된 아래와 같은 토양수분 동역학 지배방정식에 기초하여 추계학적 모형을 유도하고자 하였다.
- 단, 일 최대·최소기온과 강수량과 같은 일부 2차원 변수들의 경우 2001-2100년 동안의 일별 자료가 이용 가능하다. 구체적인 기후변화 시나리오로는 IPCC SRES A2 기후변화 시나리오가 본 연구를 위하여 채택되었다.
- 본 연구에서는 상기 연구들을 바탕으로 한 한수희와 김상단(2008)의 추후 연구로서 기존의 토양수분 방정식을 좀 더 현실적으로 접근하기 위하여 손실 항목을 세가지 단계로 나누었으며 강우의 추계학적인 특성 역시 반영하여 지배 방정식을 유도한 후 이를 수치적 기법으로 해석하고자 하였다. 또한 구축된 모형을 토대로 하여 기후변화 시나리오를 적용, 기후변화 시에 미래 토양수분이 어떠한 형태로 거동하게 될 것인지 예측하고자 하였다.
- 본 연구에서는 상기 연구들을 바탕으로 한 한수희와 김상단(2008)의 추후 연구로서 기존의 토양수분 방정식을 좀 더 현실적으로 접근하기 위하여 손실 항목을 세가지 단계로 나누었으며 강우의 추계학적인 특성 역시 반영하여 지배 방정식을 유도한 후 이를 수치적 기법으로 해석하고자 하였다. 또한 구축된 모형을 토대로 하여 기후변화 시나리오를 적용, 기후변화 시에 미래 토양수분이 어떠한 형태로 거동하게 될 것인지 예측하고자 하였다.
- 8℃상승할 수 있다고 보고하였다. 이에 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 바탕으로 변화된 강수량과 기온을 적용하여 향후 100년의 기후변화가 토양수분에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.
- 토양수분의 보다 나은 이해를 위해, 본 연구에서는 이에 대한 동역학을 추계학적 기법을 이용하여 기후변화에 따른 영향평가에 대한 적용을 염두에 둔 추계학적토양수분모형을 제시하고자 하였다. 이에 손실 항목을 세 가지 단계로 구분하여 강우와 손실에 따른 토양 수분의 확률적인 거동을 살펴보고자 하였으며 특히 강우의 추계학적인 성분을 고려한 토양수분 모형을 개발하여 기상학적 요소의 변동성을 보다 더 고려하고자 하였다. 토양수분 동역학의 유도과정에서 토양수분 확률밀도함수에 대한 연속 방정식을 유도하였으며, 모형화에 필요한 매개변수들은 농업기상정보 시스템 및 기상청에서 확보한 관측자료를 이용하거나 이를 이용한 최적화기법으로 산정하여 사용하였다.
- 토양수분의 보다 나은 이해를 위해, 본 연구에서는 이에 대한 동역학을 추계학적 기법을 이용하여 기후변화에 따른 영향평가에 대한 적용을 염두에 둔 추계학적토양수분모형을 제시하고자 하였다. 이에 손실 항목을 세 가지 단계로 구분하여 강우와 손실에 따른 토양 수분의 확률적인 거동을 살펴보고자 하였으며 특히 강우의 추계학적인 성분을 고려한 토양수분 모형을 개발하여 기상학적 요소의 변동성을 보다 더 고려하고자 하였다.
가설 설정
- L은 기후, 토양 및 식생 조건에 따른 토양수분의 손실과 관련된 함수이며, I는 강수 R로부터 토양에 공급되는 수분 양, s는 토양수분, k는 공간적 확산계수이다. 본 연구에서는 모형의 단순화를 위하여 토양수분의 공간적 확산현상은 크지 않다고 가정하여 토양수분 동역학의 공간적 변동성을 무시함으로써 Eq. (1)은 다음과 같이 간단하게 나타내었다.
- 위 식을 해석하기 위한 초기 조건으로 초기에는 토양수분이 전 영역에 걸쳐 균등하게 분포되어 있는 것으로 가정하였으며, 이러한 초기 균등분포의 효과는 추후 다시 살펴보게 될 것이다. 초기 조건을 수식으로 표현하면 다음과 같다.
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