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문제 정의
- 특히 우리나라의 여름철 강우량은 수자원확보와 안정적인 용수공급 차원에서 ENSO와 관련한 대기순환 패턴 변화예측이 중요한 요소로 작용하고 있으므로 향후 더욱 활발한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 서로 다른 두 가지 형태의 엘니뇨가 한강유역의 여름철(6～9월) 강우량의 변동 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 기존의 일반적인 엘니뇨 사상과 새로운 형태의 엘니뇨 Modoki 사상으로 구분하여 한강유역의 중권역별 여름강우량을 대상으로 엘니뇨 패턴 변화에 따른 강우량의 변동 특성을 분석하였다. 이를 위하여 먼저 엘니뇨 사상과 엘니뇨 Modoki 사상을 구분하였으며, 각각의 기간에 해당하는 한강유역의 여름철 강우의 공간 분포 특성과 중호우사상(heavy rainy days)의 발생특성, 중권역별 강우의 변동계수(CV; coefficient of variation)를 분석하였다.
- 해수면 온도의 패턴 변화에 따른 전 지구적 기후체계의 상호작용과 변화의 결과는 다양한 형태로 지역적 수자원의 변동을 야기시키는 요인으로 작용되고 있으며, 장기적인 측면에서 수자원의 정확한 예측 및 안정적인 용수공급을 위하여 기상인자와 수문자료간의 관계를 규명하는 일은 매우 중요하다. 본 연구에서는 서로 다른 형태의 ENSO 가 한강유역의 수자원에 미치는 영향을 분석하였으며, 주요 결과를 정리하면 다음과 같다.
- 3(b)). 서로 다른 형태의 엘니뇨 해의 SSTA (sea surface temperature anomaly)의 변화 패턴에 대한 자세한 설명은 Kug et al. (2009), Feng et al. (2010)과 Ren and Jin (2011)의 연구를 참고할 수 있으며, 본 연구에서는 엘니뇨의 물리적 현상을 다루기보다 서로 다른 ENSO 패턴 변화에 따른 한강유역의 강우량과의 연관관계에 대한 분석으로 한정하고자 한다.
제안 방법
- 다음으로, 전형적인 엘니뇨 사상의 구분은 Niño3 지수에 대하여 표준화된 3개월 이동평균(moving window)값을 산정하고 상위분위(upper quartile) 0.45 이상을 기준으로 하여, 엘니뇨가 발달하기 시작하는 해(developing year) 의 7월에서 그 다음해 즉, 쇠퇴하기 시작하는 해(decaying year)의 2월까지 8개월 동안 Anomaly가 0.45 이상 지속되는 기간을 기준으로 선정하였다.
- 다음은 한강유역의 소유역별 중호우일 수(heavy rainy days)를 분석하기 위하여 1966년부터 2007년까지의 유역평균 일강우량자료를 바탕으로 여름철(6～9월)에 해당하는 기간동안 30 mm/day와 50 mm/day를 초과한 강우일 수를 분석하였다. 다음 Fig.
- 또한, 엘니뇨 Modoki 사상의 구분은 EMI (El Niño Modoki index)에 대해서 표준화된 3개월 이동평균값을 산정하고 상위분위 0.66 이상인 값을 기준으로 하여, 엘리뇨가 발달하기 시작하는 해의 9월에서 그 다음해 즉, 쇠퇴하기 시작하는 해의 2월까지 6개월 동안 Anomaly가 0.66 이상 지속되는 기간을 기준으로 선정하였다.
- 서로 다른 ENSO에 따른 여름철 강우 특성 분석을 위하여 한강유역의 엘니뇨 해와 엘니뇨 Modoki 해의 여름철 강우량의 백분위 편차와 CV를 분석하였다. 다음 Fig.
- 서로 다른 ENSO에 따른 중호우사상 발생 특성 분석을 위하여 한강유역의 엘니뇨 해와 엘니뇨 Modoki 해의 여름철에 발생한 중호우사상의 발생 횟수를 분석하였으며, 30 mm/day를 초과하는 날과 50 mm/day를 초과하는 날의 발생빈도 대한 백분위 편차를 분석하였다. 다음 Fig.
- 엘니뇨와 엘니뇨 Modoki에 의한 한강유역 여름철 강우량의 민감도평가(sensitivity assesment)와 불확실성 분석(uncertainty analysis)을 위하여, 6개의 엘니뇨 해와 8개의 엘니뇨 Modoki 해, 그리고 나머지 28개의 Neutral 해로 구분하여 핵밀도함수를 적용한 경험적 확률밀도함수(Empirical Probability Density Function)를 산정하였다. Fig.
- 본 연구에서는 서로 다른 두 가지 형태의 엘니뇨가 한강유역의 여름철(6～9월) 강우량의 변동 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 기존의 일반적인 엘니뇨 사상과 새로운 형태의 엘니뇨 Modoki 사상으로 구분하여 한강유역의 중권역별 여름강우량을 대상으로 엘니뇨 패턴 변화에 따른 강우량의 변동 특성을 분석하였다. 이를 위하여 먼저 엘니뇨 사상과 엘니뇨 Modoki 사상을 구분하였으며, 각각의 기간에 해당하는 한강유역의 여름철 강우의 공간 분포 특성과 중호우사상(heavy rainy days)의 발생특성, 중권역별 강우의 변동계수(CV; coefficient of variation)를 분석하였다. 또한 서로 다른 두 유형의 엘니뇨 기간의 강우량과 중호우사상의 30년 평년값과의 편차분석과 Monte Carlo Resampling Technique를 통한 유의성검정을 실시하였으며, 대규모 기상패턴 변화와 관련한 강우특성변화의 수문학적 연관관계를 분석하였다.
- 위의 기준에 따라 선택된 8개의 엘니뇨 Modoki 사상은 1967/1968, 1977/1978, 1986/1987, 1990/1991, 1991/1992, 1994/1995, 2002/2003, 2004/ 2005이다. 특이사항으로는 2002～2003년의 경우 모두 엘니뇨 사상과 엘니뇨 Modoki 사상으로 선택되지만 해수면온도패턴을 분석해본 결과 열대 태평양(Tropical Pacific)지역에서 중앙 태평양(Central Pacific)의 해수면온도가 넓게 분포하는 형태에 더 가까워 엘니뇨 Modoki 해로 분류하였다. 다음 Fig.
- 은 독립적으로 분포된 실 관측치, h는 n이 무한대로 갈 때 영(zero)으로 접근하는 값 (n→∞, h = h(n)→0)을 갖는 양의 광역폭(bandwidth)이 다. 핵밀도함수에 의한 결과는 자료의 Sample Size가 작은 대표적인 엘니뇨와 엘니뇨 Modoki 해의 한강유역의 여름철 강수특성변화에 대한 민감도와 불확실성 분석을 위하여 사용하였다. 또한 광역폭(h)는 normal optimal smoothing parameter를 선택하여 사용하였으며, Bowman and Azzalini (1997)의 논문을 참고하였다.
대상 데이터
- 또한, ENSO 자료는 Niño3(5°S-5°N, 150°E-90°W)지역에서 1966～2007년까지 42개년 동안 관측된 해수면온도의 anomaly 자료를 사용하였다.
- 본 연구에서 사용된 유역평균 강우량 자료와 유출량 자료는 1966～2007년의 42개년 기간치 자료를 국가 수자원 관리 종합정보시스템(WAMIS, 2012; http://wamis.go.kr/)에서 제공받아 사용하였으며, 유역 평균 강우량 자료는 한강유역 총 43개 관측지점을 대상으로 Thiessen polygon 방법에 의하여 산출된 값이다. 이러한 유역평균 수문자료는 유역단위 수문량의 변화특성 분석과 중장기 수자원계획을 세우는데 효과적이다.
- 유역단위 수문변량의 다양성과 대규모 대기순환패턴과의 관계규명을 위하여 Hadley Centre’s의 해수면 온도 관측자료를 이용하였으며, HadISST 자료는 1˚×1˚의 공간해상도를 갖고 매월 갱신이되며 다음의 Website (URL: http://www.cpc.ncep.noaa. gov/data/ indices)에서 내려 받아 사용하였다(Rayner et al., 2003).
데이터처리
- 이를 위하여 먼저 엘니뇨 사상과 엘니뇨 Modoki 사상을 구분하였으며, 각각의 기간에 해당하는 한강유역의 여름철 강우의 공간 분포 특성과 중호우사상(heavy rainy days)의 발생특성, 중권역별 강우의 변동계수(CV; coefficient of variation)를 분석하였다. 또한 서로 다른 두 유형의 엘니뇨 기간의 강우량과 중호우사상의 30년 평년값과의 편차분석과 Monte Carlo Resampling Technique를 통한 유의성검정을 실시하였으며, 대규모 기상패턴 변화와 관련한 강우특성변화의 수문학적 연관관계를 분석하였다.
이론/모형
- 서로 다른 ENSO에 따른 여름철 강우 특성 분석을 위하여 한강유역의 엘니뇨 해와 엘니뇨 Modoki 해의 여름철 강우량의 백분위 편차와 CV를 분석하였다. 다음 Fig. 8은 한강유역의 엘니뇨 해와 엘니뇨 Modoki 해로 구분하여 여름철 계절강우의 백분위 편차의 변화량과 변동특성을 분석하여 통계적으로 유의한 경향이 있는 유역을 사선으로 나타낸 결과이며, 유의성 검증에는 Bootstrap Resampling 방법을 적용하였다. Table 3은 서로 다른 두 유형의 ENSO에 대한 여름철 강우량과 백분위 편차의 변화량 그리고 변동계수 값을 산정한 결과이다.
- 핵밀도함수에 의한 결과는 자료의 Sample Size가 작은 대표적인 엘니뇨와 엘니뇨 Modoki 해의 한강유역의 여름철 강수특성변화에 대한 민감도와 불확실성 분석을 위하여 사용하였다. 또한 광역폭(h)는 normal optimal smoothing parameter를 선택하여 사용하였으며, Bowman and Azzalini (1997)의 논문을 참고하였다.
- 본 연구에서는 전형적인 엘니뇨(Conventional El Niño) 사상의 구분을 위하여 HadISST 의 Niño3 Index를 사용하였으며, 엘니뇨 Modoki 사상의 구분을 위하여 EMI를 산정하였다.
성능/효과
- 다음 Fig. 4(a)에서 보는 바와 같이 전형적인 엘니뇨 해의 경우 일본의 동쪽해안에서 평년보다 높은 Anomaly 값을 보이나 한반도 지의 강우량의 편차는 0에 가까운 값을 보이고 있어 여름철 평년강우를 유지하는 것으로 나타났다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강유역을 포함한 한반도 지역의 강우량의 편차가 0.
- 여기서 주목할만한 점은 Fig. 5(a)에서도 확인할 수 있듯이 연평균강우량의 경우 30개 전체 소유역에서 고르게 분포하고 있으며, 지역의 강우의 변동폭 또한 크지않은 것으로 분석되었다(CV=5.5%). 반면에 Fig.
- 1) 엘니뇨 Modoki 해에는 비정상적인 해수면 온도의 상승이 중앙태평양지역에 위치하며, SSTA패턴이 급격히 쇠퇴하는 경향이 있음을 확인하였다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강유역 강우량의 편차가 0.
- 2) 전형적인 엘니뇨 해에는 강우량의 Empirical PDF의 첨두가 낮고 계절합성편차의 분산이 커서 수문변량의 민감도와 변동특성이 크게 발생하는 것으로 분석 되었으며, PDF의 평균이 음의 구간으로 치우쳐 있어 평년에 비하여 여름철강우의 감소 경향이 있으나, 엘니뇨 Modoki 해에는 PDF의 평균이 양의 구간에 치우쳐 있으며, 계절합성편차의 분산이 작게 나타나 수자원 확보 및 관리에 유리한 것으로 분석되었다.
- 3) 여름철 강우량의 경우 전형적인 엘니뇨 해에는 평년보다 적게 나타나는 경향을 보였으며, 엘니뇨 Modoki 해에는 증가하는 특성을 보이고 있음을 확인하였다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강 남부 대부분 유역 (11개 중권역)에서 강우량의 증가 경향이 통계적으로 유의한 것으로 나타났으며, CV값의 평균이 0.
- 48일로 나타났다. 30 mm/day를 초과하는 강우는 한강하류(ID:1024) 유역에서 17.86%로 가장 크게 나타났고, 충주댐(ID:1003) 유역에서 -20.50%로 가장 작게 나타났으며, 전체유역 평균은 0.88%로 나타났다. 또한 50 mm/day를 초과하는 강우는 평화의댐(ID: 1009) 유역에서 11.
- 4) 엘니뇨 Modoki 해의 경우 중호우사상을 초과하는 강우의 발생빈도가 전반적으로 증가하는 경향이 있으며 중남부지역의 대부분 유역에서 통계적으로 유의한 결과를 보였다. 반면 전형적인 엘니뇨해에는 전반적으로 강우가 감소하는 경향이 있는 것으로 분석되었다.
- 4일로 나타나 가장 빈번하게 발생하는 것으로 분석되었으며(Fig. 6(a)), 50 mm/ day 이상 중호우사상은 고미탄천(ID: 1020) 유역에서 4.43%에 해당하는 5.4일로 한강 전체유역에서 가장 발생빈도가 큰 것으로 나타났다(Fig. 6(b().
- 전형적인 엘니뇨 해의 경우, 유역전반에 걸쳐 중호우사상을 초과하는 강우의 발생빈도가 감소하는 경향이 있는 것으로 분석되었으며, 30 mm/day를 초과하는 강우는 섬강 (ID: 1006) 유역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 감소경향이 있는 것으로 분석되었고(Fig. 9(a)), 50 mm/day 를 초과하는 강우는 남한강상류(ID: 1001), 섬강(1006), 인북천(ID: 1011), 홍천강(ID: 1016), 안성천(ID: 1101), 양양 남대천(ID: 1301) 그리고 강릉남대천(ID: 1302)의 총7개 중권역에서 통계적으로 유의한 감소경향이 있는 것으로 분석되었다(Fig. 9(c)).
- 다음으로 엘니뇨 Modoki 해의 경우, 유역전반에 걸쳐 중호우사상을 초과하는 강우의 발생빈도가 증가하는 경향이 있는 것으로 분석되었으며, 30 mm/day를 초과하는 강우는 충주댐(ID: 1003), 충주댐하류(ID: 1005), 섬강(ID:1006), 남한강하류(ID: 1007), 경안천(ID: 1016) 그리고 안성천(ID: 1101)의 총6개 중권역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 증가경향이 있는 것으로 분석되었고(Fig. 9(b)), 50 mm/day를 초과하는 강우는 남한강상류(ID: 1001), 평창강(ID: 1002), 충주댐(ID: 1003), 달천(ID: 1004), 충주댐하류(ID: 1005), 섬강(ID: 1006), 남한강하류(ID: 1007), 의암댐(ID: 1013), 홍천강(ID: 1014), 청평댐(ID: 1015), 경안천 (ID: 1016), 팔당댐(ID: 1017), 한강서울(ID: 1018), 안성천 (ID: 1101) 그리고 양양남대천(ID: 1301)의 총15개 중권역에서 통계적으로 유의한 증가경향이 있는 것으로 분석되었다(Fig. 9(d)).
- 9(d)). 다음으로 30 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 남한강하류(ID: 1007)와 청평댐(ID: 1015) 유역에서 평균 11.5일로 가장 크게 나타났고, 삼척오십천 (ID: 1303) 유역에서 평균 8.12일로 가장 작으며, 전체 유역 평균은 9.92일로 나타났다. 또한 50 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 청평댐(ID: 1015) 유역에서 평균 7.
- 다음으로 엘니뇨 Modoki 해의 경우, 여름철 유역평균강우량은 983.4 mm로 나타나 엘니뇨 Modoki 해에 전형적인 엘니뇨 해에 비하여 여름철 강우량이 18.0% 이상 증가하는 것으로 분석되었다. Fig.
- 다음으로 엘니뇨 Modoki 해의 경우, 유역전반에 걸쳐 중호우사상을 초과하는 강우의 발생빈도가 증가하는 경향이 있는 것으로 분석되었으며, 30 mm/day를 초과하는 강우는 충주댐(ID: 1003), 충주댐하류(ID: 1005), 섬강(ID:1006), 남한강하류(ID: 1007), 경안천(ID: 1016) 그리고 안성천(ID: 1101)의 총6개 중권역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 증가경향이 있는 것으로 분석되었고(Fig. 9(b)), 50 mm/day를 초과하는 강우는 남한강상류(ID: 1001), 평창강(ID: 1002), 충주댐(ID: 1003), 달천(ID: 1004), 충주댐하류(ID: 1005), 섬강(ID: 1006), 남한강하류(ID: 1007), 의암댐(ID: 1013), 홍천강(ID: 1014), 청평댐(ID: 1015), 경안천 (ID: 1016), 팔당댐(ID: 1017), 한강서울(ID: 1018), 안성천 (ID: 1101) 그리고 양양남대천(ID: 1301)의 총15개 중권역에서 통계적으로 유의한 증가경향이 있는 것으로 분석되었다(Fig.
- 9(c)). 다음으로, 30 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 의암댐(ID: 1013)과 한강하류(ID: 1024) 유역에서 평균 11일로 가장 크게 나타났고, 충주댐(ID:1003) 유역에서 평균 6.33일로 가장 작게 나타났으며, 전체 유역 평균은 8.49일로 나타났다. 또한 50 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 한강하류(ID: 1024)유역에서평균 5.
- 특히, 남한 강유역에 해당하는 평창강(ID: 1002), 충주댐(ID: 1003), 달천(ID: 1004), 충주댐 하류(ID: 1005), 섬강(ID: 1006), 남한강 하류(ID: 1007), 청평 댐(ID: 1015), 경안천(ID: 1016), 팔당댐(ID: 1017), 한강서울(ID: 1018) 그리고 안성천(ID:1101)의 총11개 중권역에서 통계적으로 유의한 증가패턴이 나타나는 것으로 분석되었다. 다음으로, 엘니뇨 Modoki 해의 변동계수 평균을 분석한 결과, 한강이북지역에서 약간의 변동성이 나타나고 있지만 전형적 엘니뇨 해에 비해서 그 변화폭은 크지 않음을 확인할 수 있다(Fig. 8(d)).
- 또한, Monte Carlo resampling technique를 적용하여 여름철 강우의 변동성을 분석한 결과 평창강(ID: 1002)과 인북천(ID: 1011) 유역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 증가 패턴이 나타나는 것으로 분석되었다. 다음으로, 전형적인 엘니뇨 해의 변동계수 평균을 분석한 결과, 서울인근 유역을 포함한황해 근처 유역에서 변동계수(CV=0.40)가 비교적 값이 크게 나타남을 확인하였다(Fig. 8(c)).
- 9% 작게 산정되었다. 따라서 엘니뇨 Modoki 해에 예상되는 여름철 강우특성이 한강전체 중권역에 걸쳐 뚜렷하게 나타날 가능성이 있음을 확인하였다.
- 81%로 분석되었다. 따라서 엘니뇨 Modoki 해에는 전형적인 엘니뇨 해에 비하여 강우량 증가와 더불어 중호우사상의 발생빈도가 증가할 것으로 예상되며, 주로 한강유역의 남쪽 중권역에서 통계적으로 유의한 증가패턴을 보이는 것으로 분석된다.
- 4(b)). 따라서 엘니뇨 Modoki가 발생할 것으로 예상되는 해에는 한반도를 포함한 한강유역의 여름철 강우량이 다소 증가하는 경향을 보일 것으로 분석된다.
- 2%)작게 산정되었다. 또한 1966년부터 2007년까지 42년의 여름철 강우량 자료에 대하여 평년값과의 편차를 산정한 결과, 엘니뇨 해에 유역평균 값이 -2.23%, 엘니뇨 Modoki 해에는 15.71%로 평년보다 크게 나타났다. 다음 Fig.
- 92일로 나타났다. 또한 50 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 청평댐(ID: 1015) 유역에서 평균 7.0일로 가장 크게 나타났고, 삼척오십천(ID: 1303) 유역에서 평균 3.38일로 가장 작게 나타났으며, 전체 유역 평균은 5.4일로 분석되었다. 그리고 중호우사상의 백분위 편차가 30 mm/day를 초과하는 강우는 인북천(ID: 1011) 유역에서 35.
- 49일로 나타났다. 또한 50 mm/day를 초과하는 강우의 발생일 수는 한강하류(ID: 1024)유역에서평균 5.67일로 가장 크며, 인북천(ID: 1011) 유역에서 평균 1.67일로 가장 작게 나타났으며, 전체 유역 평균은 3.48일로 나타났다. 30 mm/day를 초과하는 강우는 한강하류(ID:1024) 유역에서 17.
- 3) 여름철 강우량의 경우 전형적인 엘니뇨 해에는 평년보다 적게 나타나는 경향을 보였으며, 엘니뇨 Modoki 해에는 증가하는 특성을 보이고 있음을 확인하였다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강 남부 대부분 유역 (11개 중권역)에서 강우량의 증가 경향이 통계적으로 유의한 것으로 나타났으며, CV값의 평균이 0.23 으로 강우의 변동특성이 작은 것으로 분석되었다.
- 1) 엘니뇨 Modoki 해에는 비정상적인 해수면 온도의 상승이 중앙태평양지역에 위치하며, SSTA패턴이 급격히 쇠퇴하는 경향이 있음을 확인하였다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강유역 강우량의 편차가 0.5 mm/day 이상으로 나타나 6～9월의 4개월 동안 지속될 경우 평년에 비하여 약 60 mm 정도 증가할 것으로 분석되었다.
- 4(a)에서 보는 바와 같이 전형적인 엘니뇨 해의 경우 일본의 동쪽해안에서 평년보다 높은 Anomaly 값을 보이나 한반도 지의 강우량의 편차는 0에 가까운 값을 보이고 있어 여름철 평년강우를 유지하는 것으로 나타났다. 또한 엘니뇨 Modoki 해에는 한강유역을 포함한 한반도 지역의 강우량의 편차가 0.4 mm/day 이상으로 6～9월의 4개월 동안의 강우가 평년에 비하여 약 60 mm 정도 증가하는 것으로 분석되었다(Fig. 4(b)).
- 전형적인 엘니뇨 해에는 Neutral 해와 엘니뇨 Modoki 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 낮고 왼쪽으로 치우쳐져 있으며, 오른쪽 tail이 두껍게 나타나 자료의 평균은 작으나 극치수문사상의 발생 확률이 클 것으로 분석되었다. 또한 엘니뇨 Modoki 해의 경우 Neutral 해와 엘니뇨 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 오른쪽으로 치우쳐있어 평년에 비하여 한강유역의 여름철 평균강우량이 크게 발생할 확률이 클 것으로 분석되었다.
- 8(d)). 또한 유역 전반에 걸쳐 평균 변동계수(CV=0.23) 값이 전형적인 엘니뇨 해에 비하여 42.9% 작게 산정되었다. 따라서 엘니뇨 Modoki 해에 예상되는 여름철 강우특성이 한강전체 중권역에 걸쳐 뚜렷하게 나타날 가능성이 있음을 확인하였다.
- 62%로 나타났다. 또한 중호우사상의 백분위 편차가 50 mm/day 를 초과하는 강우는 섬강(ID: 1006) 유역에서 74.11%로 가장 크며, 삼척오십천(ID: 1303) 유역에서 -4.48%로 가장 작게 나타났으며, 전체유역 평균은 37.81%로 분석되었다. 따라서 엘니뇨 Modoki 해에는 전형적인 엘니뇨 해에 비하여 강우량 증가와 더불어 중호우사상의 발생빈도가 증가할 것으로 예상되며, 주로 한강유역의 남쪽 중권역에서 통계적으로 유의한 증가패턴을 보이는 것으로 분석된다.
- 8(a)에서 보는 바와 같이, 전형적인 엘니뇨 해에는 남한강유역에서 여름철 강우가 감소하는 경향이 있으며, 황해와 한강 중상류 유역에서는 다소 증가하는 특성을 보임을 확인할 수 있다. 또한, Monte Carlo resampling technique를 적용하여 여름철 강우의 변동성을 분석한 결과 평창강(ID: 1002)과 인북천(ID: 1011) 유역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 증가 패턴이 나타나는 것으로 분석되었다. 다음으로, 전형적인 엘니뇨 해의 변동계수 평균을 분석한 결과, 서울인근 유역을 포함한황해 근처 유역에서 변동계수(CV=0.
- 반면 전형적인 엘니뇨해에는 전반적으로 강우가 감소하는 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한, 엘니뇨 Modoki 해의 30 mm/day초과 강우일 수는 9.92일, 50 mm/day초과 강우일 수는 5.4일로 분석되었으며, 백분위 편차는 전형적인 엘니뇨해 보다 각각 17.74%와 50.94% 높게 나타났다.
- 7%). 또한, 여름철 계절강우량의 경우 서울을 비롯한 한강유역 중서부지 역과 한강북부지역에서 강우가 편중되어 나타나 강우량의 지역적 편차가 크게 발생하는 것으로 분석되었다. 이러한 강우량의 계절적 편중 및 지역적 편차는 수자원을 효율적으로 관리하는데 어려움이 따르며, 최근의 기후변화 또한 수문기상 예측에 대한 불확실성을 더욱 가중시키는 요인으로 작용되고 있다.
- 3(a)). 엘니뇨 Modoki 해의 경우 평년에 비하여 비정상적으로 높은 해수면 온도가 중앙태평양지역에서 넓게 분포하고 있음을 확인할 수 있으며, 같은 시기에 동태평양과 서태평양 지역에서 평년보다 낮은 해수면 온도가 분포하고 있음을 확인할 수 있다(Fig. 3(b)).
- 6은 중권역별로 발생한 중호우일 수를 여름철 기간에 해당하는 전체 일수(122일)로 나누어 소유역별 백분위 환산 값을 나타내고 있다. 여름철 기간 동안 30 mm/day 이상의 호우는 평균적으로 7.36%에해당하는 9.0일 동안 발생하는 것으로 나타났으며, 50 mm/ day 이상의 호우는 평균적으로 3.51%에 해당하는 4.3일 동안 발생하는 것으로 나타났다. 한강유역의 중부 지역에 해당하는 청평댐(ID: 1015) 유역의 경우 30 mm/day 이상 중호우사상이 8.
- 6(b(). 전체적으로 황해와 근접해 있는 한강유역 북서부 지역과 한강유역 중부 지역에서 중호우사상의 발생횟수가 크게 나타났으며, 상대적으로 고지대에 해당하는 한강유역의 동남부 지역에서는 중호우사상의 발생횟수가 작게 나타나는 것으로 분석되었다.
- 7에서 보는 바와 같이 전형적인 엘니뇨 해와 엘니뇨 Modoki 해의 여름철 강우량의 분포특성이 Neutral 해에 비하여 달라지는 것을 확인할 수 있다. 전형적인 엘니뇨 해에는 Neutral 해에 비하여 여름철 평년값과의 합성편차(composite anomaly)에 대한 확률밀도함수의 첨두가 음의 값(negative skew)을 갖는 것으로 나타났으며, 엘니뇨 Modoki 해에는 Neutral 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 양의 값(positive skew)을 갖는 것을 확인할 수 있다. 전형적인 엘니뇨 해에는 Neutral 해와 엘니뇨 Modoki 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 낮고 왼쪽으로 치우쳐져 있으며, 오른쪽 tail이 두껍게 나타나 자료의 평균은 작으나 극치수문사상의 발생 확률이 클 것으로 분석되었다.
- 전형적인 엘니뇨 해에는 Neutral 해에 비하여 여름철 평년값과의 합성편차(composite anomaly)에 대한 확률밀도함수의 첨두가 음의 값(negative skew)을 갖는 것으로 나타났으며, 엘니뇨 Modoki 해에는 Neutral 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 양의 값(positive skew)을 갖는 것을 확인할 수 있다. 전형적인 엘니뇨 해에는 Neutral 해와 엘니뇨 Modoki 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 낮고 왼쪽으로 치우쳐져 있으며, 오른쪽 tail이 두껍게 나타나 자료의 평균은 작으나 극치수문사상의 발생 확률이 클 것으로 분석되었다. 또한 엘니뇨 Modoki 해의 경우 Neutral 해와 엘니뇨 해에 비하여 확률밀도함수의 첨두가 오른쪽으로 치우쳐있어 평년에 비하여 한강유역의 여름철 평균강우량이 크게 발생할 확률이 클 것으로 분석되었다.
- pl). 전형적인 엘니뇨 해의 경우 평년에 비하여 비정상적으로 높은 해수면 온도가 남아메리카 페루연안의 동태평양에서부터 중앙태평양까지 길게 늘어서 분포하고 있음을 확인할 수 있으며, 같은 시기에 평년보다 낮은 해수면 온도는 서태평양지역 전체에 걸쳐 발생하고 있음을 확인할 수 있다(Fig. 3(a)).
- 전형적인 엘니뇨 해의 경우, 유역전반에 걸쳐 중호우사상을 초과하는 강우의 발생빈도가 감소하는 경향이 있는 것으로 분석되었으며, 30 mm/day를 초과하는 강우는 섬강 (ID: 1006) 유역에서 신뢰구간 90%에서 통계적 유의한 감소경향이 있는 것으로 분석되었고(Fig. 9(a)), 50 mm/day 를 초과하는 강우는 남한강상류(ID: 1001), 섬강(1006), 인북천(ID: 1011), 홍천강(ID: 1016), 안성천(ID: 1101), 양양 남대천(ID: 1301) 그리고 강릉남대천(ID: 1302)의 총7개 중권역에서 통계적으로 유의한 감소경향이 있는 것으로 분석되었다(Fig.
- 8(b)에서 보는 바와 같이 유역 전반에 걸쳐 강우가 증가하고 있음을 확인할 수 있으며, 특히 한강유역의 남서부에 위치한 유역에서 강한 강우의 증가를 보이고 있음을 확인할 수 있다. 특히, 남한 강유역에 해당하는 평창강(ID: 1002), 충주댐(ID: 1003), 달천(ID: 1004), 충주댐 하류(ID: 1005), 섬강(ID: 1006), 남한강 하류(ID: 1007), 청평 댐(ID: 1015), 경안천(ID: 1016), 팔당댐(ID: 1017), 한강서울(ID: 1018) 그리고 안성천(ID:1101)의 총11개 중권역에서 통계적으로 유의한 증가패턴이 나타나는 것으로 분석되었다. 다음으로, 엘니뇨 Modoki 해의 변동계수 평균을 분석한 결과, 한강이북지역에서 약간의 변동성이 나타나고 있지만 전형적 엘니뇨 해에 비해서 그 변화폭은 크지 않음을 확인할 수 있다(Fig.
- 동북아시아지역에 위치한 우리나라는 아시아 몬순의 영향으로 여름철에 강우량이 집중되어 발생한다. 특히, 한강유역은 여름철 집중호우에 의한 영향을 많이 받고 있는 지역이며, 1966～2007년까지 한강유역에 위치한 30개 소유역을 대상으로 연평균 강우량과 여름철 평균 강우량을 분석한 결과, 연평균강우량(1,259 mm)의 약 71%에 해당 하는 894 mm의 강우가 여름철에 발생함을 확인하였다 (Fig. 5). 여기서 주목할만한 점은 Fig.
- 3일 동안 발생하는 것으로 나타났다. 한강유역의 중부 지역에 해당하는 청평댐(ID: 1015) 유역의 경우 30 mm/day 이상 중호우사상이 8.55%에 해당하는 10.4일로 나타나 가장 빈번하게 발생하는 것으로 분석되었으며(Fig. 6(a)), 50 mm/ day 이상 중호우사상은 고미탄천(ID: 1020) 유역에서 4.
후속연구
- 결과적으로, 서로 다른 형태의 엘니뇨와 엘니뇨 Modoki 는 각각 한반도 한강유역의 여름철 수자원 변동성에 민감 하게 영향을 미치고 있음을 확인하였으며, 향후 우리나라와 같이 수자원의 계절적 변동과 불확실성이 큰 지역에서는 안정적인 용수공급을 위한 수문기상인자와 수문변량들 간의 추가적인 관계규명이 필요할 것으로 사료된다.
- 또한 GPCP 자료가 1979년부터 존재하므로 전형적인 엘니뇨 해는 1983, 1988 그리고 1998년의 값만을 적용하였으며, 엘니뇨 Modoki 해는 1987, 1991, 1992, 1995, 2003 그리고 2005년의 값을 적용하였다. 따라서 전체 기간의 특성을 반영한 결과라기 보다 최근 자료의 특성만을 반영한 결과로 해석이 될 것이다. 다음 Fig.
- 현재 새로운 형태의 엘니뇨에 대한 연구는 전 세계적으로 활발히 진행되고 있으나, 우리나라를 포함한 동북아시아 지역의 수문변량과 엘니뇨 Modoki와의 관계 규명에 대한 연구는 그리 많지 않은 실정이다. 특히 우리나라의 여름철 강우량은 수자원확보와 안정적인 용수공급 차원에서 ENSO와 관련한 대기순환 패턴 변화예측이 중요한 요소로 작용하고 있으므로 향후 더욱 활발한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 본 연구에서는 서로 다른 두 가지 형태의 엘니뇨가 한강유역의 여름철(6～9월) 강우량의 변동 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, 기존의 일반적인 엘니뇨 사상과 새로운 형태의 엘니뇨 Modoki 사상으로 구분하여 한강유역의 중권역별 여름강우량을 대상으로 엘니뇨 패턴 변화에 따른 강우량의 변동 특성을 분석하였다.
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