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문제 정의
- 상술한 연구들은 전 세계적으로도 흔치 않은 내용이며, 우리나라에서도 수준 높은 연구 및 적용 사례들을 보인바 있다. 이러한 연구를 남한과 북한에 동시에 적용하여 그에 대한 결과를 분석하여 제시한다면 남북 관계에 있어 선구적인 연구사례가 될 뿐만 아니라 대북지원 사업 및 경제교류 사업에 있어 큰 도움이 될 수 있으므로 본 연구를 수행하였다.
제안 방법
- RIE은 연 최대 연속 강수일수인 CWD와 연 3일 최대 강수량인 R3day와 연 최대 일 강수량인 AMDR로 구성하였다. RIF는 강우일수로 지정된 날의 수인 NWD와 지점빈도해석을 이용하여 200년 빈도 확률강수량을 구한 Freq200으로 구성하였다(Table 1).
- 관측 시작년도부터 2000년까지(P1)과 2001년부터 2010년까지(P2) 일강수량을 사용하여 강수지표들을 산정하고 이에 대한 평균값을 2000년 이전 결과(P1)와 2001년∼2010년의 결과(P2)를 비교한다.
- 관측 시작년도부터 2000년까지(P1)과 2001년부터 2010년까지(P2) 일강수량을 사용하여 강수지표들을 산정하고 이에 대한 평균값을 2000년 이전 결과(P1)와 2001년∼2010년의 결과(P2)를 비교한다. 두 번째는 각 지점별 평균 변화율에 대한 정량적인 지표를 이용하여 최근 10년간 강수량의 변화 특성을 제시한다. 세 번째는 각 지표별 경향성 분석을 수행하여 강수 지표의 시간적 변화양상을 확인한다.
- 북한의 RIA에 해당하는 SDW, TotalDR, Prcp50, Prcp80을 27개의 대상관측소의 관측시작년도에서부터 2000년(P1), 2001∼2010년까지(P2)의 평균값을 계산하였다. 또한 북한 9개의 도단위 행정구역(함경북도(HB), 함경남도(HN), 강원도(GW), 자강도(JG), 양강도(YG), 평안남도(PN), 평안북도(PB), 황해북도(HWB), 황해남도(HWN))과 개성시(GS), 평양시(PY)등의 자료를 행정구역에 따라 평균하였으며 이를 요약해서 제시하면 Fig. 2와 같다. 대상 27개 관측소의 SDW 평균값은 2000년까지 14.
- 남한의 RIA에 해당하는 SDW, TotalDR, Prcp50, Prcp80을 65개 대상관측소의 관측시작년도에서부터 2000년(P1), 2001∼2010년까지(P2)의 평균값을 계산하였다. 또한 우리나라 9개의 도 단위 행정구역(경기도(GG), 강원도(GW), 충청북도(CB), 충청남도(CN), 전라북도(JB), 전라남도(JN), 경상북도(GB), 경상남도(GN))과 서울시(Seoul)로 나누어 지표의 평균값을 산정하였으며 이를 요약해서 제시하면 Fig. 2와 같다. 대상 65개 관측소의 SDW 평균값은 2000년까지 16.
- RIA는 강수량의 정량적인 측면에서 연총 강수량인 TotalDR과, 1 mm/day 이상의 강수량을 나타낸 날을 wet-day로 지정하고 연 총 강수량을 연 강우일수로 나눈 SDW 값을 인자로 정의하였다. 또한 일 강수량이 50 mm 이상인 날의 수인 Prcp50과 80 mm 이상인 날의 수인 Prcp80을 추가하였다. RIE은 연 최대 연속 강수일수인 CWD와 연 3일 최대 강수량인 R3day와 연 최대 일 강수량인 AMDR로 구성하였다.
- 본 연구는 남한 전역에 고르게 분포되어있는 65개의 관측소들과 북한 27개의 관측소들을 대상으로 과거에서부터 기록된 강수량 자료를 사용하여 강수지표를 산출하였고 지표의 성격에 따라 크게 RIA, RIE, RIF로 분류하여 강수의 빈도와 규모에 대해 시공간적증 · 감률과 각 강수지표의 경향성을 남한과 북한에 따라 비교분석하여 아래와 같은 결과를 확인하였다.
- 본 연구에서는 1990년 이전부터 운영된 남한 65개의 관측소들과 북한 27개의 관측소들을 대상으로 강수량 데이터를 사용하여 강수 지표들을 산출해 냄으로써, 지역별 강수특성을 살펴보며 시공간적인 증·감률에 대한 결과를 제시하여 남·북한을 비교하여 분석한다.
- 본 연구에서는 강수특성을 크게 총량(Amount), 극치(Extremes)와 빈도(Frequency)로 분류하고 각각의 지수를 RIA (Rainfall Index for Amount), RIE (Rainfall Index for Extremes), RIF (Rainfall Index for Frequency)로 정의하였으며 RIA, RIE, RIF 각각에 해당하는 인자(indicator)를 Table 1과 같이 선정하였다. RIA는 강수량의 정량적인 측면에서 연총 강수량인 TotalDR과, 1 mm/day 이상의 강수량을 나타낸 날을 wet-day로 지정하고 연 총 강수량을 연 강우일수로 나눈 SDW 값을 인자로 정의하였다.
- 본 연구에서는 관측소별로 강수량자료에 대하 유의 수준을 5%로 하여 Mann-Kendall 검정을 실시하였으며 경향성 분석 결과를 관측시작 연도부터 2000년까지와 관측시작 연도부터 2010년까지의 경우로 구분하였다. 유의 수준에 대하여 통계적으로 의미 있는 값을 나타낸 관측소들에 한하여 Kendall’s τ 값을 표기하였으며 τ값의 +는 증가하는 경향을, - 값은 감소하는 경향을 나타내며 한반도 전체 관측소에 대한 분석결과는 Fig.
- 두 번째는 각 지점별 평균 변화율에 대한 정량적인 지표를 이용하여 최근 10년간 강수량의 변화 특성을 제시한다. 세 번째는 각 지표별 경향성 분석을 수행하여 강수 지표의 시간적 변화양상을 확인한다.
대상 데이터
- 또한 일 강수량이 50 mm 이상인 날의 수인 Prcp50과 80 mm 이상인 날의 수인 Prcp80을 추가하였다. RIE은 연 최대 연속 강수일수인 CWD와 연 3일 최대 강수량인 R3day와 연 최대 일 강수량인 AMDR로 구성하였다. RIF는 강우일수로 지정된 날의 수인 NWD와 지점빈도해석을 이용하여 200년 빈도 확률강수량을 구한 Freq200으로 구성하였다(Table 1).
- 본 연구는 크게 세 과정으로 구성되어 있다. 첫 번째로 남한의 기상청에서 관할하는 관측소 중 65개의 지상 관측지점을 선정하여 각 관측지점의 관측 시작년도부터 2010년까지의 자료를 분석하였고, 북한지역의 27개 관측소로부터 관측 시작년도부터 2010년까지의 자료를 분석한다(Fig. 1). 관측 시작년도부터 2000년까지(P1)과 2001년부터 2010년까지(P2) 일강수량을 사용하여 강수지표들을 산정하고 이에 대한 평균값을 2000년 이전 결과(P1)와 2001년∼2010년의 결과(P2)를 비교한다.
데이터처리
- 남한의 RIA에 해당하는 SDW, TotalDR, Prcp50, Prcp80을 65개 대상관측소의 관측시작년도에서부터 2000년(P1), 2001∼2010년까지(P2)의 평균값을 계산하였다.
- 본 연구에서는 1990년 이전부터 운영된 남한 65개의 관측소들과 북한 27개의 관측소들을 대상으로 강수량 데이터를 사용하여 강수 지표들을 산출해 냄으로써, 지역별 강수특성을 살펴보며 시공간적인 증·감률에 대한 결과를 제시하여 남·북한을 비교하여 분석한다. 또한 Mann-Kendall 검정을 실시하여 통계적 경향성도 확인하였다.
- 북한의 RIA에 해당하는 SDW, TotalDR, Prcp50, Prcp80을 27개의 대상관측소의 관측시작년도에서부터 2000년(P1), 2001∼2010년까지(P2)의 평균값을 계산하였다.
성능/효과
- (1) 남북한 각 지점들에 있어 과거대비 최근 강수지표의 증감률을 평균하여 분석하였으며, 그 결과 남한은 NWD를 제외한 모든 지표에서 증가율을 보인반면, 북한은 SDII, TotalDR 및 Freq200의 지표만이 증가율을 보였다. 200년 빈도 강수량을 나타내는 Freq200은 북한이 5.
- (3) 지표의 경향성 분석결과 과거 감소의 경향을 나타내던 각 관측지점이 최근에 이르러서는 경향성의 역전 현상을 보인 곳이 나타났으므로, 구간 구분없이 경향성분석을 실시할 경우 정확한 경향성 변동양상을 파악하는데 다소 어려움이 발생할 수 있음을 확인하였다.
- (1) 남북한 각 지점들에 있어 과거대비 최근 강수지표의 증감률을 평균하여 분석하였으며, 그 결과 남한은 NWD를 제외한 모든 지표에서 증가율을 보인반면, 북한은 SDII, TotalDR 및 Freq200의 지표만이 증가율을 보였다. 200년 빈도 강수량을 나타내는 Freq200은 북한이 5.8% 남한이 0.7로 유일하게 남한보다 큰 증가율을 나타냈으며 다른 지표들에서는 남한보다 낮은 증가율을 보였고 극치 관련 지표에서는 모두 과거대비 최근의 평균값이 감소하는 모습을 나타냈다.
- 3 mm/day로 가장 큰 값을 나타냈다. Fig. 3에 제시된바와 같이 서울이 2000년 이전과 이후 모두 가장 큰 값을 보였으며 또한 최근 10년간 23.0 mm/day나 증가하였다. 경기도, 강원도, 전남과 경남도 큰 값을 보였고 증가율도 크게 나타났다.
- 4 days로 가장 크게 나타났다. Fig. 3으로부터 행정구역단위로 살펴보면 전남이 5.3 days에서 6.4 days로 크게 증가하였으며 서울과 경기도를 제외한 지역은 모두 증가하였고 충북, 충남, 전북, 전남, 경북과 경남은 약 1 day 정도 증가한 것으로 나타났다. 대상 65개 관측소의 R3day의 평균값은 2000년까지 평균 186.
- 4와 같다. NWD는 모든 관측지점에서 값이 감소하였으며, 2000년까지 60.8일/yr에서 최근 10년간 50.9 days로 북한 전체 지표 값의 변화율 중 가장 큰 폭으로 감소함을 알 수 있다. 북한의 200년 빈도 확률강수량에 있어 평양, 평안남도와 평안북도를 제외한 모든 지역에서 증가하였으며 남한과의 비교시 증가율이 보다 크게 나타남을 알 수 있다.
- 4% 감소하였다. Prcp50과는 다르게 함경북도와 평안남도의 Prcp80은 감소하는 모습을 보였으며 Prcp50에서 감소하는 경향을 나타냈던 자강도는 Prcp80에서 증가함을 알 수 있다.
- 북한의 CWD는 과거 감소하는 경향성을 가졌던 대부분의 지역들 중 보다 감소 경향이 커진 중강만을 제외하곤 경향을 갖지 않는 것으로 나타났다. R3day는 과거와 근래 모두 경향을 갖는 지역이 없었으며 AMDR는 개성과 청진만이 최근 들어 증가 경향을 갖는 것으로 나타났다.
- 춘천과 문경은 각각 감소와 증가의 경향성을 나타내다가 최근에 들어서는 경향성을 보이지 않았다. R3day에 대한 결과를 보면 추풍령, 구미, 서귀포 등에서 증가 경향성이 최근에까지 이어지고 있으며 양평, 천안, 인제, 임실 등은 근래에 있어 증가 경향성을 확인되었다. NWD는 대체적으로 감소 경향성을 보였다.
- 0 mm/day나 증가하였다. 경기도, 강원도, 전남과 경남도 큰 값을 보였고 증가율도 크게 나타났다.
- 극치에 해당하는 RIE의 세부지표들에 대한 분석 결과, 남한의 CWD는 영주에서 과거와 동일한 경향을 나타내었으며 금산, 청주 등은 경향성을 나타내지 않다가 증가 경향을 나타내었다. 춘천과 문경은 각각 감소와 증가의 경향성을 나타내다가 최근에 들어서는 경향성을 보이지 않았다.
- 0% 감소하였다. 남한의 CWD 값은 지역별로 대부분 증가하였지만 북한은 대부분의 지역에서 감소하였으며 황해남도의 경우 한반도 전체를 통틀어 CWD 값이 가장 큰 증가율을 나타내었으며 개성은 반대로 가장 큰 폭의 감소를 나타내었다. 대상 27개 관측소의 R3day의 평균값은 2000년까지 평균 141.
- 2 days로 큰 차이는 없었다. 다른 지표들의 평균은 크게 증가하는 경향을 보인 반면, NWD는 큰 차이가 없는 것으로 보아 강수강도가 증가한 것으로 판단된다. 2000년 이전과 이후 울릉도가 104.
- 평양의 경우 한반도 전체 지역 중 가장 큰 증가량을 보였고 반대로 남포의 경우 가장 큰 감소율을 보였다. 대상 27개 관측소의 AMDR 평균값은 104.7 mm/day에서 96.4 mm/day로 약 8.0% 감소하는 것으로 나타났다. R3day와 마찬가지로 평양이 한반도 전체 지역 중 가장 큰 증가량을 보였고 남포는 가장 큰 감소율을 보였다.
- 대상 27개 관측소의 CWD 평균값은 2000년까지 평균 4.8 days에서 2001∼2010년 동안 평균 4.47 days로 약 6.0% 감소하였다.
- 대상 27개 관측소의 Prcp50 평균값은 2000년까지 3.1 days에서 2001∼2010년 동안 3.0 days로 약 3.1% 감소하였다.
- 남한의 CWD 값은 지역별로 대부분 증가하였지만 북한은 대부분의 지역에서 감소하였으며 황해남도의 경우 한반도 전체를 통틀어 CWD 값이 가장 큰 증가율을 나타내었으며 개성은 반대로 가장 큰 폭의 감소를 나타내었다. 대상 27개 관측소의 R3day의 평균값은 2000년까지 평균 141.6 mm/3days에서 131.0 mm/3days로 약 7.5% 감소하는 것으로 나타났다. 평양의 경우 한반도 전체 지역 중 가장 큰 증가량을 보였고 반대로 남포의 경우 가장 큰 감소율을 보였다.
- 대상 27개 관측소의 SDW 평균값은 2000년까지 14.7 mm/day에서 2001∼2010년 동안 15.3 mm/day로 약 4.1% 증가하였다.
- 대상 27개 관측소의 TotalDR 평균값은 2000년까지 735.7 mm/year에서 2001∼2010년 동안 783.8 mm/year로 약 6.5% 증가하였다.
- 이외에 강원도, 전북, 경북도 20 mm/3days 이상 증가하는 것으로 나타났다. 대상 65개 관측소의 AMDR 평균값은 128.6 mm/day에서 141.3 mm/day로 약 9.9% 증가하는 것으로 나타났다. 2000년까지는 경남 거제 지점에 184.
- 대상 65개 관측소의 CWD 평균값은 2000년까지 평균 5.5 days에서 2001∼2010년 동안 평균 6.3 days로 약 12.8% 증가하였다.
- 4 days로 크게 증가하였으며 서울과 경기도를 제외한 지역은 모두 증가하였고 충북, 충남, 전북, 전남, 경북과 경남은 약 1 day 정도 증가한 것으로 나타났다. 대상 65개 관측소의 R3day의 평균값은 2000년까지 평균 186.8 mm/3days에서 203.5 mm/3days로 약 9.0% 증가하는 것으로 나타났다. 2000년까지는 경기도 강화지점이 262.
- 대상 65개 관측소의 SDW 평균값은 2000년까지 16.6 mm/day에서 2001∼2010년 동안 18.0 mm/일로 약 8.4% 증가하였다.
- 대상 65개 관측소의 TotalDR 평균값은 2000년까지 1292.8 mm/year에서 2001∼2010년 동안 1391.4 mm/year으로 약 7.6% 증가하였다.
- Prcp50과 Prcp80도 과거에 비해 경향성의 증가를 나타내는 관측점이 많아짐을 알 수 있다. 북한의 SDW는 관측시작 연도부터 2010년까지의 자료가 2000년까지의 자료에 비해 두 관측지점이 추가적으로 증가하는 경향을 보였으며, TotalDR은 과거에 있어 대부분의 지점에서 감소 경향성을 나타냈지만 2010년까지의 자료에 대한 경향성 분석에 있어서는 대부분의 지점에서 경향성이 확인되지 않았으며 개성의 경우는 증가 경향성이 확인되었다.
- 빈도에 해당하는 RIF의 세부지표들에 대한 분석 결과, NWD는 산술적으로 10개의 지역에서 감소의 경향만을 나타내던 것이 최근에 들어서는 4곳이 감소한 6개의 지역에서 감소의 경향을 나타내었으며 남포, 희천, 풍산 등은 최근에 까지 이어져 오던 감소 경향에 대한 Kendall’s τ 값이 대체로 작아짐을 알 수 있다.
- 총량을 나타내는 지표인 RIA의 세부지표들에 대한 경향성 분석 결과, 남한의 TotalDR은 관측시작 연도부터 2010년까지의 자료가 2000년까지의 자료에 비해 많은 관측지점에서 증가하는 경향을 보였다. Prcp50과 Prcp80도 과거에 비해 경향성의 증가를 나타내는 관측점이 많아짐을 알 수 있다.
- 1% 증가하였다. 하지만 남포, 청진, 중강, 희천, 삼지연, 풍산, 장진, 사리원 등의 지표 값들은 감소하였으며 그 중 남포는 15.1 mm/day에서 13.0 mm/day로 가장 많이 감소하는 것으로 나타났다. 평양은 최근 10년간 15.
- 1% 감소하였다. 한반도의 모든 지역 중 남포, 자강도, 평안북도의 지표들만이 최근 10년간 감소하였으며 북한지역 중 평양과 강원도는 지표가 크게 증가하였다. Prcp80은 1.
후속연구
- (2) 강우집중도가 서울, 평양과 같은 인구 밀집지역에서 증가하는 모습을 나타내 대도시의 홍수 관리에 보다 많은 투자가 이루어져야 하며, 남한과 북한 모두 연총 강수량이 증가하였는데 이는 보다 발전된 물 관리 계획을 적용한다면 이수측면에서 수자원 활용도를 증가시킬 수 있으리라 기대된다.
- (4) 뚜렷한 경향을 보이는 강수지표들로 말미암아 기후변화에 대한 강수의 비정상성을 확인할 수 있으며 미래의 수공구조물 설계시 강수의 비정상성을 고려한 설계가 이루어진다면 보다 효과적인 기후변화 적응전략 수립에 부합하리라 판단된다.
- 본 연구가 기후변화에 따른 물 관리 부분에 있어 남·북한 모두에 적용될 수 있다면 기후변화에 대한 영향 분석과 대응 대책 마련에 효율적으로 활용될 수 있으리라 판단된다.
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