본 연구는 수자원, 물환경 및 수생태계의 변이를 파악하는데 기초자료를 제공하고자 수평격자 27 km의 고해상도 기후변화 시나리오를 이용하여 15개 다목적댐 유역을 대상으로 기후변화를 분석하였다. 기온은 15개 다목적댐유역 모두 2100년까지 지속적으로 상승하는 경향을 보인 반면, 강수량은 2040년대에 급격히 증가하면서 2050년대 이후부터는 지역별로 서로 다른 증감 경향을 보였다. 강원지역에 위치한 소양강댐과 횡성댐 유역에서는 2050년대 이후 강수량 증가가 서서히 감소한 후 2090년대에 다시 급격히 증가하는 경향을 보인 반면, 경북지역에서 전남 해안지역에 이르는 중부지역에 위치한 7개 댐 유역에서는 2050년 이후 10년 주기의 증감 변화가 나타났으며, 남부지역에 위치한 6개 댐 유역에서는 2050년 이후 2060년대에 강수량 증가가 급격히 감소한 후 2090년대까지 서서히 증가하는 경향을 보였다. 20세기 후반(1971~2000년)에 비하여 21세기 후반(2071~2100년)에 강수일수는 약 3% 정도 증가하고 강수강도는 6~12% 정도 강해지는 것을 볼 수 있었다. 강수강도별 강수빈도는 남부지역을 제외한 모든 댐 유역에서 강수강도가 증가할수록 강수빈도는 증가하며, 남부지역에서는 10~30 mm $d^{-1}$ 범위의 강수강도에서 강수빈도가 감소하나 그 이상의 강수강도에서는 강수빈도가 다시 증가하는 특성을 보였다. 호우로 규정된 50 m $d^{-1}$ 이상의 강수강도에서 15개 댐유역 모두 강수빈도가 약 20~100% 이상 증가하였다.
본 연구는 수자원, 물환경 및 수생태계의 변이를 파악하는데 기초자료를 제공하고자 수평격자 27 km의 고해상도 기후변화 시나리오를 이용하여 15개 다목적댐 유역을 대상으로 기후변화를 분석하였다. 기온은 15개 다목적댐유역 모두 2100년까지 지속적으로 상승하는 경향을 보인 반면, 강수량은 2040년대에 급격히 증가하면서 2050년대 이후부터는 지역별로 서로 다른 증감 경향을 보였다. 강원지역에 위치한 소양강댐과 횡성댐 유역에서는 2050년대 이후 강수량 증가가 서서히 감소한 후 2090년대에 다시 급격히 증가하는 경향을 보인 반면, 경북지역에서 전남 해안지역에 이르는 중부지역에 위치한 7개 댐 유역에서는 2050년 이후 10년 주기의 증감 변화가 나타났으며, 남부지역에 위치한 6개 댐 유역에서는 2050년 이후 2060년대에 강수량 증가가 급격히 감소한 후 2090년대까지 서서히 증가하는 경향을 보였다. 20세기 후반(1971~2000년)에 비하여 21세기 후반(2071~2100년)에 강수일수는 약 3% 정도 증가하고 강수강도는 6~12% 정도 강해지는 것을 볼 수 있었다. 강수강도별 강수빈도는 남부지역을 제외한 모든 댐 유역에서 강수강도가 증가할수록 강수빈도는 증가하며, 남부지역에서는 10~30 mm $d^{-1}$ 범위의 강수강도에서 강수빈도가 감소하나 그 이상의 강수강도에서는 강수빈도가 다시 증가하는 특성을 보였다. 호우로 규정된 50 m $d^{-1}$ 이상의 강수강도에서 15개 댐유역 모두 강수빈도가 약 20~100% 이상 증가하였다.
This study analyzed the A1B climate change scenario provided by National Institute of Meteorological Research (NIMR), Korea, to investigate potential climate changes in watersheds of 15 multi-purpose dams in South Korea. The A1B climate change scenario is produced by Regional Climate Model (RCM) wit...
This study analyzed the A1B climate change scenario provided by National Institute of Meteorological Research (NIMR), Korea, to investigate potential climate changes in watersheds of 15 multi-purpose dams in South Korea. The A1B climate change scenario is produced by Regional Climate Model (RCM) with 27 km horizontal grid spacings using a one-way nesting technique with Global Climate Model (GCM). Relative to present climate conditions (1971~ 2000), the modeled 10-year averaged daily temperatures at the watersheds of the 15 multi-purpose dams continuously increased to year 2100, whereas precipitation changes were varied regionally (north, central, and south regions of South Korea). At two watersheds located in Gangwon-province (north region), the modeled temporal variations of precipitation rapidly increased in the 2090's after a slow decrease that had occurred since the 2050's. At seven watersheds in the central region, including Gyeongsangbuk-province to Jeollanam-province, the modeled temporal variations of precipitation increase showed 10-year periodic changes. At six watersheds in the south region, the modeled temporal variations of precipitation increased since the 2070's after a rapid decrease in the 2060's. Compared to the climate conditions of the late of 20th century (1971~2000), the number of rainy days and precipitation intensity increased (3% and 6~12%, respectively) in the late 21st century (2071~2100). The frequency of precipitation events tended to increase with precipitation intensity in all regions. The frequency of heavy precipitation events (>50 mm $d^{-1}$) increased with >100% in the north region, 60~100% in the central region, and 20~60% in the south region.
This study analyzed the A1B climate change scenario provided by National Institute of Meteorological Research (NIMR), Korea, to investigate potential climate changes in watersheds of 15 multi-purpose dams in South Korea. The A1B climate change scenario is produced by Regional Climate Model (RCM) with 27 km horizontal grid spacings using a one-way nesting technique with Global Climate Model (GCM). Relative to present climate conditions (1971~ 2000), the modeled 10-year averaged daily temperatures at the watersheds of the 15 multi-purpose dams continuously increased to year 2100, whereas precipitation changes were varied regionally (north, central, and south regions of South Korea). At two watersheds located in Gangwon-province (north region), the modeled temporal variations of precipitation rapidly increased in the 2090's after a slow decrease that had occurred since the 2050's. At seven watersheds in the central region, including Gyeongsangbuk-province to Jeollanam-province, the modeled temporal variations of precipitation increase showed 10-year periodic changes. At six watersheds in the south region, the modeled temporal variations of precipitation increased since the 2070's after a rapid decrease in the 2060's. Compared to the climate conditions of the late of 20th century (1971~2000), the number of rainy days and precipitation intensity increased (3% and 6~12%, respectively) in the late 21st century (2071~2100). The frequency of precipitation events tended to increase with precipitation intensity in all regions. The frequency of heavy precipitation events (>50 mm $d^{-1}$) increased with >100% in the north region, 60~100% in the central region, and 20~60% in the south region.
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문제 정의
본 연구는 수자원, 물환경 및 수생태계의 변이를 파악하는데 기초자료를 제공하고자 수평격자 27 km의 고해상도 기후변화 시나리오를 이용하여 15개 다목적댐 유역을 대상으로 기후변화를 분석하였다. 기온은 15개 다목적댐유역 모두 2100년까지 지속적으로 상승하는 경향을 보인 반면, 강수량은 2040년대에 급격히 증가하면서 2050 년대 이후부터는 지역별로 서로 다른 증감 경향을 보였다.
본 연구에서는 기후변화에 따른 수자원, 물환경 및 국내수생태계의 변이를 파악하는데 기초자료를 제공하고자국내 15개 다목적댐 유역에 대한 미래 기후 전망을 분석하였다. 분석은 기상청에서 제공하고 있는 수평격자 27km의고해상도 기후변화 시나리오 자료를 이용하였으며, 기온과강수량 분석을 중심으로 20세기 후반(1971~2000) 대비 21세기 후반(2071~2100)에 대한 기후 전망을 제시하였다.
제안 방법
15개 댐 유역에 대한 기후변화 시나리오 자료를 얻기 위하여 27km의 기후변화 시나리오 자료를 각 댐 유역으로 내삽하여 그 변화 경향을 분석하였다. 내삽방법은 각유역 을 중심으로 영 향반경 (radius of information)^ 에들어온 모형격자 결과들을 거리의 제곱에 반비례하는 가중치를 주어 구하였다(Guo and Chen, 1993).
기상연구소에서는 유엔 기후변화 협약에 대응하기 위하여 온실가스 배출시나리오에 따른 전 지구 및 한반도에 대한 기후적 영향을 분석하고자 2005 년부터 2008년까지 지역기후 시나리오 활용기술을 개발하였다. IPCC SRES 중에서 A1B, A2, B1 시나리오를 전 지구 기후모형 (GCM)인 ECHO-G에 입력하여, 온실가스증가에 따른 장기간(1986~2100년) 전지구 기후변화 시나리오를 생산하였다. ECHO-G는 독일 막스 플랑크 기상연구소에서 개발한 대기-해양 결합모형으로, 대기모형 (ECHAM4)과 해 빙-해 양모형 (HOPE) 그리고 두 모형의 결합을 위하여 OASIS라는 소프트웨어를 이용하였다.
본 연구에서 제시한 기온, 강수량, 강수강도 및 강수빈도의 변화는 댐 유역의 유입 . 유출량 등 수문학적 요소뿐만아니라 녹조현상, 수중 탁도 및 탁수의 입자분포 등의 수환경에도 중요하게 작용할 수 있다(Shine£aZ.
분석은 기온과 강수량을 중심으로 19기년부터 2100년까지 10년 단위로 평균치를 구한 후 19기년부터 2000년까지의 30년 평균치를 제거하여 20세기 후반 기후에 대한 21세기 후반의 기후변화 경향을 파악하였다.
대상 데이터
분석은 기상청에서 제공하고 있는 수평격자 27km의고해상도 기후변화 시나리오 자료를 이용하였으며, 기온과강수량 분석을 중심으로 20세기 후반(1971~2000) 대비 21세기 후반(2071~2100)에 대한 기후 전망을 제시하였다.
성능/효과
20세기 후반(1971~2000년)에 비하여 21세기 후반(2071~2100년)에강수일수는 약 3% 정도 증가하고 강수강도는 6~ 12% 정도 강해지는 것을 볼 수 있었다. 강수강도별 강수빈도는남부지역을 제외한 모든 댐 유역에서 강수강도가 증가할수록 강수빈도는 증가하며, 남부지 역에서는 10~30 mm d1 범위의 강수강도에서 강수빈도가 감소하나 그 이상의 강수강도에서는 강수빈도가 다시 증가하는 특성을 보였다. 호우로 규정된 50 mm d1 이상의 강수강도에서 15개 댐유역 모두 강수빈도가 약 20-100% 이상 증가하였다.
강원도 지역 CNorth, )에 위치한 소양강댐과 횡성댐 유역에서는 강수강도가 증가할수록 강수빈도도 증가하며, 호우 빈도수는 20세기 후반에 비하여 100% 이상 증가함을보임으로써 이 지역에는 호우발생이 매우 빈번해 질 것으로 전망되었다. 경북지역에서 전남해안지역에 이르는중부지 역 (Central, )에 위치한 7개 댐 유역에서도 강수강도가 증가할수록 강수빈도도 증가하며, 임하댐 유역을 제 외하고 호우 빈도가 20세기 후반 대비 60% 이상 증가함 을 보였다.
기온은 15개 다목적댐유역 모두 2100년까지 지속적으로 상승하는 경향을 보인 반면, 강수량은 2040년대에 급격히 증가하면서 2050 년대 이후부터는 지역별로 서로 다른 증감 경향을 보였다. 강원지역에 위치한 소양강댐과 횡성댐 유역에서는 2050년대 이후 강수량 증가가 서서히 감소한 후 2090년대에 다시 급격히 증가하는 경향을 보인 반면, 경북지역에서 전남 해안지역에 이르는 중부지역에 위치한 7개 댐 유역에서는 2050년 이후 10년 주기의 증감 변화가 나타났으며, 남부지역에 위치한 6개 댐 유역에서는 2050년 이후 2060년대에 강수량 증가가 급격히 감소한 후 2090년대까지 서서히 증가하는 경향을 보였다. 20세기 후반(1971~2000년)에 비하여 21세기 후반(2071~2100년)에강수일수는 약 3% 정도 증가하고 강수강도는 6~ 12% 정도 강해지는 것을 볼 수 있었다.
전망되었다. 경북지역에서 전남해안지역에 이르는중부지 역 (Central, )에 위치한 7개 댐 유역에서도 강수강도가 증가할수록 강수빈도도 증가하며, 임하댐 유역을 제 외하고 호우 빈도가 20세기 후반 대비 60% 이상 증가함 을 보였다. 남부지역 （South，）에 위치한 6개 댐 유역에서 는 10~30mm d-1의 강수일수는 감소하나, 30~50mm d-1 의 강수일수는 증가하는 것으로 나타나며, 50 mm r1 이상의 호우빈도는 20~40% 정도 증가하는 경향을 보였다.
경북지역에서 전남해안지역에 이르는중부지 역 (Central, )에 위치한 7개 댐 유역에서도 강수강도가 증가할수록 강수빈도도 증가하며, 임하댐 유역을 제 외하고 호우 빈도가 20세기 후반 대비 60% 이상 증가함 을 보였다. 남부지역 （South，）에 위치한 6개 댐 유역에서 는 10~30mm d-1의 강수일수는 감소하나, 30~50mm d-1 의 강수일수는 증가하는 것으로 나타나며, 50 mm r1 이상의 호우빈도는 20~40% 정도 증가하는 경향을 보였다. 따라서,21세기 후반 15개 다목적댐 유역의 강수강도별 강수빈도는 남부지역을 제외한 지역에서는 강수강도가 강해질수록 증가하는 경향을 보이며, 특히, 호우일수는 모든 지역에서 증가하는 경향을 나타냄으로서 수자원의 이용과 관리에 현재보다 효과적인 대응이 필요할 것으로 전망되었다.
남부지역 （South，）에 위치한 6개 댐 유역에서 는 10~30mm d-1의 강수일수는 감소하나, 30~50mm d-1 의 강수일수는 증가하는 것으로 나타나며, 50 mm r1 이상의 호우빈도는 20~40% 정도 증가하는 경향을 보였다. 따라서,21세기 후반 15개 다목적댐 유역의 강수강도별 강수빈도는 남부지역을 제외한 지역에서는 강수강도가 강해질수록 증가하는 경향을 보이며, 특히, 호우일수는 모든 지역에서 증가하는 경향을 나타냄으로서 수자원의 이용과 관리에 현재보다 효과적인 대응이 필요할 것으로 전망되었다.
이러한 강수 모의 특성에도 불구하고, 전반적으로 ECHO-G가 동아시아 지역의 종관장(synoptic (xmditioii)을 비교적 잘 모의하였고, 많은 연구들을 통해서 중규모 기상현상(mesoscale phenomena)을 재생산함에 있어서 성능을 인정받고 있는 지역 기후모형인 MM5로부터 생산된 상세 기후시나리오 자료는 미래 기후를 전망하는데 있어서 비교적신뢰성 있는 자료로 판단된다. 또한 이 연구에서는 현재기후(20세기 후반)에 대한 21세기 후반의 평균적인 기후변화 경향성에 대한 분석이므로 모형이 갖고 있는 계통적 오차(읂ystematie bias)는 결과에 영향을 주지 않을 것으로 판단된다.
겨울철 기온과 강수에 대한 모의 수준은 평균기후뿐 아니라 변동성 모의에서도 대체적으로 다른 모델에 비하여 우수한 편에 속하였다. 또한, 여름철 동아시아 지역의 수분 수렴지역이 강수가 집중되는 지역과 잘 일치하고, 겨울철 수분속은 동아시아의 북서쪽에서 남동쪽으로 수증기가 빠져나가고 일본 남쪽 해상에서 발산되는 형태를 대체로 잘 모의하였다.
5는 20세기 후반 대비 21세 기 후반의 강수일수, 강수강도의 변화를 각 댐 유역별로 보인 것이다. 모든 유역에서 강수일수는 약 3% 정도 증가하며, 강수강도도 6~ 12% 정도 강해졌다. 강원도 지역에 위치한 소양강댐과횡성댐 유역에서 비교적 큰 강수강도를 보이며, 나머지댐 유역에서는 비교적 유사한 강수강도의 증가를 보임으로서 21세기 후반에는 강수일도 많아지고 강수강도도 강해지는 것을 전망할 수 있다.
본 연구의 분석에 사용된 기후변화 시나리오는 기상청에서 제공하고 있는 수평격자 27 km의 고해상도 지역 기후모형 (MM5; Penn State University/National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model version 5)의수치모의 결과이다. 기상연구소에서는 유엔 기후변화 협약에 대응하기 위하여 온실가스 배출시나리오에 따른 전 지구 및 한반도에 대한 기후적 영향을 분석하고자 2005 년부터 2008년까지 지역기후 시나리오 활용기술을 개발하였다.
또한 남부지역에서는 연강수량이 7% 증가하고 연강수일수는 14% 감소하며 강수강도는 18% 증가하는 것으로 분석되 었다 (Choi, 2002). 이상의 결과를 종합해 볼 때, 우리나라는 기후변화의 영향으로 강수발생일수 감소, 연 강수량 증가, 강수강도 증가현상이나타남을 예상할 수 있으며, 특히, 강수강도의 증가와 강수발생일수의 감소는 각각 홍수와 가뭄의 발생가능성을 증가시킨다고 할 수 있다(Bae et al ., 2008a).
강수강도별 강수빈도는남부지역을 제외한 모든 댐 유역에서 강수강도가 증가할수록 강수빈도는 증가하며, 남부지 역에서는 10~30 mm d1 범위의 강수강도에서 강수빈도가 감소하나 그 이상의 강수강도에서는 강수빈도가 다시 증가하는 특성을 보였다. 호우로 규정된 50 mm d1 이상의 강수강도에서 15개 댐유역 모두 강수빈도가 약 20-100% 이상 증가하였다.
후속연구
, 2003). 따라서, 향후수자원, 물환경 및 수생태계 변이를 파악하는데 기초자료가 될 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 본 연구에서 분석한 기후변화 시나리오는 전지구 기후모형인 ECHO-G 의 단일 결과만을 경계자료로 사용하여 생산한 상세 기후 시나리오 자료라는 것과 지역 기후모형의 강수자료의 경우 격자영역내의 공간평균 자료로서 극치호우를 반영하지 못한다는 것과 적분이 길어질수록 모형오차는 증가하는 것 등을 고려하면 미래 기후에 대한 정확한 판단을 규정하기에는 한계가 있다고 할 수 있다.
따라서, 향후수자원, 물환경 및 수생태계 변이를 파악하는데 기초자료가 될 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 본 연구에서 분석한 기후변화 시나리오는 전지구 기후모형인 ECHO-G 의 단일 결과만을 경계자료로 사용하여 생산한 상세 기후 시나리오 자료라는 것과 지역 기후모형의 강수자료의 경우 격자영역내의 공간평균 자료로서 극치호우를 반영하지 못한다는 것과 적분이 길어질수록 모형오차는 증가하는 것 등을 고려하면 미래 기후에 대한 정확한 판단을 규정하기에는 한계가 있다고 할 수 있다. 향후 개선된 기후변화 시나리오에 대한 적용과 보다 다양한 방법에 의한 기후 전망의 시도가 필요할 것으로 사료되었다.
또한, 본 연구에서 분석한 기후변화 시나리오는 전지구 기후모형인 ECHO-G 의 단일 결과만을 경계자료로 사용하여 생산한 상세 기후 시나리오 자료라는 것과 지역 기후모형의 강수자료의 경우 격자영역내의 공간평균 자료로서 극치호우를 반영하지 못한다는 것과 적분이 길어질수록 모형오차는 증가하는 것 등을 고려하면 미래 기후에 대한 정확한 판단을 규정하기에는 한계가 있다고 할 수 있다. 향후 개선된 기후변화 시나리오에 대한 적용과 보다 다양한 방법에 의한 기후 전망의 시도가 필요할 것으로 사료되었다.
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