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문제 정의
- 본 연구에서는 우리나라 76개 기상관측소의 30년(1980-2010)간의 겨울철 (October-April) 강설자료를 이용하여 기존의 5개 대설지역을 재분류한 후, 1980년부터 2000년까지를 과거기간(A), 1990년부터 2010년까지를 최근기간(B) 그리고 1980년부터 2010년까지 전 기간(C)으로 구분하여 대설 빈도와 적설량 추세의 시계열 분석과 더불어 공간적 변화를 살펴보므로서, 2000년 들어 발생하고 있는 폭설의 시공간적 특징을 파악하고자 한다.
제안 방법
- 본 연구에서는 Mann-Kendall 검정과 Hotelling-Pabst 검정을 이용하여 5개의 대설지역을 대상으로 A, B, C기간의 경우에서 적설량 자료에 대하여 표준정규변량을 산정하여 90%, 95%, 99% 신뢰도에서 경향성을 보이는지를 분석하였고, 대설이 내린 빈도를 확인하기 위하여 적설량 5 cm 이상인 경우를 추출하여 경향성 분석을 수행하였다(Table 2, 3). 1973년부터 기상관측소가 급격히 증가하였기 때문에 신뢰성 있는 자료의 구축과 분석을 위해 경향성 분석기간은 30년씩이 아닌 20년씩 1991년부터 2000년까지 공통기간을 두어 과거와 최근으로 구분하여 분석하고 최종적으로 전체 기간인 1980년부터 2010년까지 분석하여 전체적인 경향성을 분석하였다.
- 대관령과 인제의 경우, 영동지역과 태백산맥 서쪽 지역에 동시에 대설을 나타내어 기존연구지역 구분 시 제외되었으나 대관령과 인제는 각각 연평균 243.5 cm, 50 cm의 눈이 오는 지역으로 분석에 반드시 필요하다고 판단하여 본 연구에서 대관령은 대설지역을 영동북부해안에서 영동북부로 수정하여 포함시켰고, 인제는 서태백산맥 지역에 포함시켜 분석하였다. 또한, 우리나라 서쪽 지역의 대설지역 구분시 해안지역에만 나타나는 강설 사례는 배제하기 위하여 기존연구와 같이 해안에 인접한 관측지점들(강화, 인천, 서산, 보령, 부안, 군산, 목포 등)은 분석에서 제외하였다.
- 장기간의 평균 적설량을 살펴보면 울릉도, 영동북부, 소백산맥 북서부는 연 평균 50 cm 이상으로 우리나라의 대표적인 대설지역으로 구분된다(최진식, 1990; 최광용과 김준수, 2010). 대설지역을 구분하기 위하여 기존 연구 결과들을 바탕으로 울릉도, 영동북부, 소백산맥 북서부, 서태백산맥과 남해안으로 구분하였다(Table 1).
- 대설지역의 공간적 경향성 분석을 위하여 시계열 경향성 분석기간과 같이 A, B 기간으로 구분하여 대설주의보와 대설경보가 발생한 빈도를 역거리 가중치(Inverse Distance Weighting; IDW)법을 이용하여 공간적으로 도시하고, A와 B기간을 공간적으로 비교분석하였다(Fig. 4). 적설량의 공간적 경향성을 분석하기 위해 연별 적설량의 평균을 계산하여 같은 방법으로 도시하였다(Fig.
- 본 연구에서는 Mann-Kendall 검정과 Hotelling-Pabst 검정을 이용하여 5개의 대설지역을 대상으로 A, B, C기간의 경우에서 적설량 자료에 대하여 표준정규변량을 산정하여 90%, 95%, 99% 신뢰도에서 경향성을 보이는지를 분석하였고, 대설이 내린 빈도를 확인하기 위하여 적설량 5 cm 이상인 경우를 추출하여 경향성 분석을 수행하였다(Table 2, 3). 1973년부터 기상관측소가 급격히 증가하였기 때문에 신뢰성 있는 자료의 구축과 분석을 위해 경향성 분석기간은 30년씩이 아닌 20년씩 1991년부터 2000년까지 공통기간을 두어 과거와 최근으로 구분하여 분석하고 최종적으로 전체 기간인 1980년부터 2010년까지 분석하여 전체적인 경향성을 분석하였다.
- 우리나라 대설지역의 빈도분석을 하기 위하여 대설의 기준이 필요하다. 본 연구에서는 대설의 기준을 대설주의보와 대설경보일 때로 구분하여 대설의 빈도를 각각 분석하였다(Fig. 3).
- 본 연구에서는 우리나라의 대설지역을 바탕으로 1980년부터 2010년까지 일별 최심신적설량을 이용하여 적설량 추세와 대설빈도를 분석하고 과거, 최근과 전 기간을 비교하기 위하여 A, B, C기간으로 구분하고 시공간적 경향성 분석을 수행하였다. 본 연구를 요약하면 다음과 같다.
- 우리나라 5개의 대설지역을 대상으로 연별 총 적설량의 변화추이를 분석하기 위하여 C기간 동안의 일별 최심신적설을 기상청에서 제공받아 연별 총합으로 시계열 변화 추이를 분석하였다(Fig. 2).
대상 데이터
- 예를 들어, 본 연구에서 나타낸 2010년은 2009년 10월 1일부터 2010년 4월 30일까지의 자료임을 의미한다. Fig. 1은 분석에 사용된 우리나라 76개 기상관측소이다.
- 기존 연구 결과들을 바탕으로 대설지역을 울릉도, 영동북부(대관령, 속초, 강릉), 소백산맥 북서부(정읍, 부안, 대전 등), 서태백산맥(인제, 춘천, 홍천 등)과 남해안(해남, 완동, 장흥 등)지역으로 세분화하고 1979년 10월 1일부터 2011년 4월 30일까지 기상청으로부터 제공받은 최심신적설량을 이용하여 5개의 대설지역을 대상으로 시계열 경향성 분석과 공간적 경향성 분석을 수행하였다. 시계열 경향성 분석 결과, A 기간은 적설량과 빈도에서 감소경향을 나타내었고, 특히 서태백산맥에서 감소경향을 뚜렷하게 나타내었으며 B기간은 일부 증가경향을 나타내었다.
- 우리나라의 경우 자료 보유 년 수가 짧기 때문에 신뢰성 있는 자료의 구축은 분석에 앞서 중요한 부분이다. 본 연구에서는 우리나라 속초, 대관령, 춘천, 강릉, 서울, 인천, 원주 등 총 76개의 기상관측소의 일별 최심신적설량자료를 이용하였으며 분석기간은 1979년 10월 1일부터 2011년 4월 30일까지이다. 겨울철을 10월 1일부터 다음해인 4월 30일까지로 판단하기 때문에 1980년부터 2010년까지로 나타낸다.
데이터처리
- 일반적으로 자료의 경향을 분석하는 방법으로 선형회귀분석, Mann-Kendall 검정, Hotelling-Pabst 검정, Wald-Wolfowitz 검정 등이 있다(박근애, 2008). 본 연구에서는 각 자료가 경향성을 갖고 있는지를 판단하기 위하여 Mann-Kendall 검정과 Hotelling-Pabst 검정을 수행하였다.
성능/효과
- 그리고 남해안은 해남에서만 대설량과 대설빈도가 감소하는 경향을 나타내었다. A기간과 B기간의 적설량 경향성을 비교 분석한 결과, A기간은 전체적으로 감소하는 경향을 나타낸 반면, B기간은 소백산맥북서부와 남해안에서 일부 증가하는 경향을 나타났다. 또한 전 기간인 C기간을 분석한 결과, 적설량과 대설빈도가 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
- A기간의 지역별 경향성 분석 결과, 울릉도는 적설량과 대설빈도가 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 영동북부 지역은 비경향인 것으로 나타났으며 서태백산맥지역에서는 인제, 양평, 이천, 수원을 제외한 지역에서 적설량과 대설빈도 모두 감소하는 경향을 나타내었다.
- 남해안의 경우 해남과 장흥에서 90%, 95% 신뢰수준에서 감소하는 경향을 보였다. B기간의 경향성 분석 결과, 울릉도는 90% 신뢰수준에서 증가하는 경향을 가지는 것으로 나타났고, 영동북부인 강릉은 적설량만 감소하는 경향을 나타내었다. 서태백산맥에서는 인제가 Mann-Kendall 검정에서 적설량만 감소하는 경향을 나타내었고 대설빈도는 비경향을 나타내었다.
- 5(c)). 결과적으로 우리나라의 대설패턴은 최근 들어 국부적으로 폭설이 빈번하게 나타나고 있으며 적설량은 영동은 증가, 호남은 감소하는 경향을 보였다.
- 이는 공통적으로 분석기간인 1991년부터 2000년까지보다 1980년부터 1985년, 2000년 이후의 적설량이 많고 대설이 온 빈도가 많기 때문인 것으로 판단되어진다. 공간적 경향성 분석 결과, 대설주의보인 경우보다 대설경보인 경우가 더 두드러지게 나타났으며, A 기간에 비해 B기간의 대설빈도는 전체적인 분포에서 집중적으로 변한 것으로 나타났고 적설량은 영동은 증가, 호남은 감소하는 추세로 나타났다. 이는 최근 폭설이 국지적으로 나타나고 있는 것으로 판단할 수 있다.
- 서태백산맥에서는 인제가 Mann-Kendall 검정에서 적설량만 감소하는 경향을 나타내었고 대설빈도는 비경향을 나타내었다. 그리고 제천은 Hotelling Pabst 검정에서 적설량과 대설빈도가 감소경향을 가지는 것으로 나타났다. 소백산맥북서부의 경우, 군산은 적설량이 증가하고 정읍과 광주는 적설량과 대설빈도 모두 증가경향을 보이는 것으로 나타났다.
- 울릉도의 경우 대설주의보일 때의 빈도는 449회, 대설경보일 때의 빈도는 87회로 대설지역 중 대설특보의 빈도가 가장 높게 나타났다. 대관령을 포함한 영동북부지역의 대설주의보의 빈도는 대관령이 411회, 속초가 134회, 강릉이 98회 대설경보의 빈도는 대관령이 97회, 속초가 32회, 강릉이 29회 나타났으며 이 지역의 대설주의보는 평균 214.3회, 대설경보는 52.7회 발생한 것으로 나타났다. 서태백산맥 지역의 경우 천안의 대설주의보 빈도가 88회로 가장 높았으며 대설경보는 이천이 4회로 가장 높았고 수원의 대설주의보 빈도가 54회로 가장 낮은 것으로 나타났고 대설주의보는 평균 71회, 대설경보는 1.
- 특히, B기간에 경북지역에 대설빈도가 증가한 것으로 나타났다. 대설경보의 빈도를 A기간과 B기간으로 구분하여 분석한 결과, 대설주의보에 비해 더 뚜렷한 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 과거에 비해 최근 대설패턴은 국지적으로 나타난 것이 특징이고, Fig.
- 대설주의보의 빈도를 A와 B기간으로 구분하여 분석한 결과, A기간은 기존 대설지역인 영동과 호남지역에 고루 분포되어 있는 것으로 나타났으나 B기간은 영동에 대설이 많이 온 것으로 나타났고 호남지역은 대설빈도가 줄어든 것을 확인할 수 있었다. 특히, B기간에 경북지역에 대설빈도가 증가한 것으로 나타났다.
- A기간과 B기간의 적설량 경향성을 비교 분석한 결과, A기간은 전체적으로 감소하는 경향을 나타낸 반면, B기간은 소백산맥북서부와 남해안에서 일부 증가하는 경향을 나타났다. 또한 전 기간인 C기간을 분석한 결과, 적설량과 대설빈도가 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 그림 2에서 나타난 것처럼 1980년부터 1985년까지는 공통적으로 분석기간인 1991년부터 2000년까지보다 적설량이 많기 때문에 감소경향을 나타낸 것으로 판단되어지며 2000년 이후 다시 증가하는 적설량으로 인해 최근 20년은 증가경향을 나타낸 것으로 판단되어진다.
- B기간의 경향성 분석 결과, 울릉도는 90% 신뢰수준에서 증가하는 경향을 가지는 것으로 나타났고, 영동북부인 강릉은 적설량만 감소하는 경향을 나타내었다. 서태백산맥에서는 인제가 Mann-Kendall 검정에서 적설량만 감소하는 경향을 나타내었고 대설빈도는 비경향을 나타내었다. 그리고 제천은 Hotelling Pabst 검정에서 적설량과 대설빈도가 감소경향을 가지는 것으로 나타났다.
- 영동북부 지역은 비경향인 것으로 나타났으며 서태백산맥지역에서는 인제, 양평, 이천, 수원을 제외한 지역에서 적설량과 대설빈도 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 소백산맥북서부에서는 보은, 대전, 임실이 90%, 95%와 99%의 유의수준에서 감소경향을 가지는 것으로 나타났다. 남해안의 경우 해남과 장흥에서 90%, 95% 신뢰수준에서 감소하는 경향을 보였다.
- 원주는 적설량과 대설빈도 모두 감소, 이천, 천안, 청주는 적설량만 감소, 충주와 제천은 대설빈도가 감소하는 경향을 나타내었다. 소백산맥북서부의 경우 부여와 전주는 대설빈도만 감소하는 경향을 나타내었고, 보은은 Mann-Kendall 검정에서는 적설량, Hotelling Pabst 검정에서는 대설빈도만 감소하는 경향을 보였다. 그리고 남해안은 해남에서만 대설량과 대설빈도가 감소하는 경향을 나타내었다.
- 기존 연구 결과들을 바탕으로 대설지역을 울릉도, 영동북부(대관령, 속초, 강릉), 소백산맥 북서부(정읍, 부안, 대전 등), 서태백산맥(인제, 춘천, 홍천 등)과 남해안(해남, 완동, 장흥 등)지역으로 세분화하고 1979년 10월 1일부터 2011년 4월 30일까지 기상청으로부터 제공받은 최심신적설량을 이용하여 5개의 대설지역을 대상으로 시계열 경향성 분석과 공간적 경향성 분석을 수행하였다. 시계열 경향성 분석 결과, A 기간은 적설량과 빈도에서 감소경향을 나타내었고, 특히 서태백산맥에서 감소경향을 뚜렷하게 나타내었으며 B기간은 일부 증가경향을 나타내었다. C기간을 분석한 결과 전체적으로 감소하는 경향을 나타내었다.
- A기간의 지역별 경향성 분석 결과, 울릉도는 적설량과 대설빈도가 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 영동북부 지역은 비경향인 것으로 나타났으며 서태백산맥지역에서는 인제, 양평, 이천, 수원을 제외한 지역에서 적설량과 대설빈도 모두 감소하는 경향을 나타내었다. 소백산맥북서부에서는 보은, 대전, 임실이 90%, 95%와 99%의 유의수준에서 감소경향을 가지는 것으로 나타났다.
- 우리나라의 대설지역별 평균 총 최심신적설량은 고도가 높은 태백산맥부터 소백산맥의 서부까지 대설의 강도가 높고, 남해안에 이르는 지역에서는 그 강도가 작았으며 속초, 강릉을 포함한 영동북부지역, 광주, 군산, 서산, 정읍, 임실, 장수, 부안을 포함한 소백산맥 북서사면 지역은 우리나라의 대표적인 대설지역임을 알 수 있고, 남해안으로 가까워질수록 대설의 빈도와 강도는 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 남해안의 경우, 대설의 빈도가 적은 이유는 다른 기상학적인 이유가 많겠지만 기온이 상대적으로 높아 겨울철 강수형태가 강설에서 강우로 변하기 때문인 것으로 이해될 수 있다.
- 서태백산맥인 경우, 홍천은 적설량만 감소하는 경향을 나타내었고 양평은 대설빈도만 감소하는 경향을 나타내었다. 원주는 적설량과 대설빈도 모두 감소, 이천, 천안, 청주는 적설량만 감소, 충주와 제천은 대설빈도가 감소하는 경향을 나타내었다. 소백산맥북서부의 경우 부여와 전주는 대설빈도만 감소하는 경향을 나타내었고, 보은은 Mann-Kendall 검정에서는 적설량, Hotelling Pabst 검정에서는 대설빈도만 감소하는 경향을 보였다.
- 4(c)에서 영동북부와 서태백산맥은 증가, 소백산맥북서부는 감소한 것으로 지역별 차이가 명확하게 드러났다. 적설량의 공간분포화를 분석한 결과, A기간에 비해 B기간의 적설량이 전체적으로 감소한 것으로 나타났으며 특히 서태백산맥과 소백산맥북서부가 감소하고 영동북부지역이 크게 증가한 것으로 나타났다(Fig. 5(c)).
- 대설경보의 빈도를 A기간과 B기간으로 구분하여 분석한 결과, 대설주의보에 비해 더 뚜렷한 결과를 얻을 수 있었다. 특히, 과거에 비해 최근 대설패턴은 국지적으로 나타난 것이 특징이고, Fig. 4(c)에서 영동북부와 서태백산맥은 증가, 소백산맥북서부는 감소한 것으로 지역별 차이가 명확하게 드러났다. 적설량의 공간분포화를 분석한 결과, A기간에 비해 B기간의 적설량이 전체적으로 감소한 것으로 나타났으며 특히 서태백산맥과 소백산맥북서부가 감소하고 영동북부지역이 크게 증가한 것으로 나타났다(Fig.
후속연구
- 이는 최근 폭설이 국지적으로 나타나고 있는 것으로 판단할 수 있다. 본 연구가 폭설이 증가하고 있는 산지지역에 다목적댐이 있는 경우 융설에 의한 영향이 미치는 연구에 필요한 기초자료가 될 것으로 사료된다.
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