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위성토양수분과 지점강우량을 이용한 지역 선행습윤조건 분석
Analysis of Regional Antecedent Wetness Conditions Using Remotely Sensed Soil Moisture and Point Scale Rainfall Data 원문보기

대한원격탐사학회지 = Korean journal of remote sensing, v.30 no.5, 2014년, pp.587 - 596  

선우우연 (성균관대학교 수자원전문대학원 수자원학과) ,  김다은 (한양대학교 건설환경공학과) ,  황석환 (건설기술연구원 수자원연구실) ,  최민하 (성균관대학교 수자원전문대학원 수자원학과)

초록
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토양수분의 시공간적 변동성은 유역의 수문학적인 반응과 지표 대기간의 상호작용에서 중요한 관심사로 특히, 강우유출 예측 시 유역의 강우사상에서 사전 토양수분 상태 즉, 선행습윤조건(antecedent wetness conditions, AWC)이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 선행습윤조건을 알아보기 위한 지표로 토양 습윤지수(SWI), 5일 선행강우지수($API_5$), 위성토양수분($SM_{rs}$), 5일 지점토양수분($SM_{g5}$)을 선정하여 한반도 4개 지점에 대한 선행수분조건을 파악하였다. 토양수분 자료는 AMSR-E로 관측된 자료를 활용하였으며, 이에 따라 각 지역별로 2011년의 강우사상을 선택하여 Soil Conservation Service-Curve Number (SCS-CN)법과 강우량을 활용하여 직접유출고와 최대잠재보유량을 산정하였다. 이를 토양의 습윤상태를 나타내는 4개 지표와의 관계를 살펴본 결과 최대잠재보유량과 SWI가 평균 -0.73의 높은 상관계수를 보였다. 또한 토양수분의 시간적 변동성을 나타내는 time length를 산정한 결과 지역 별로 상이하게 나타났으며 이는 연구지역 및 토양 특성을 반영한 것으로 판단된다. 추후 관측된 토양수분이 지표의 습윤상태를 예측하는데 정량적인 정보를 제공할 수 있으므로 이에 대한 지속적인 모니터링 및 분석이 필요할 것으로 사료된다.

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Soil moisture is one of the most important interests in hydrological response and the interaction between the land surface and atmosphere. Estimation of Antecedent Wetness Conditions (AWC) which is soil moisture condition prior to a rainfall in the basin should be considered for rainfall-runoff pred...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구의 목적은 시공간 분석이 가능한 위성토양수분자료를 이용하여 수문순환 분석을 위한 중요 요소로서의 적용성 및 연구지역의 선행습윤상태를 분석하는 것으로, 이를 위해 AWC 4개 지표를 선정하여 SCS-CN법으로 도출된 최대잠재보유수량과의 상관관계 분석을 통해 AWC를 정량적으로 추정하기 위한 개선방안을 모색하고자 한다.

가설 설정

  • 유역의 수문해석에 있어 강우량에서 침투량과 유효우량을 분리하기 위해 많은 경험식이 제시되고 있으며, 미국 농무성(United States Department of Agriculture, USDA)에서 1954년에 개발된 Soil Conservation Service-Curve Number(SCS-CN)법으로 토양의 종류, 토지이용상태, 식생의 피복상태 및 선행토양함수조건(Antecedent Soil Moisture Conditions, AMC)를 고려하여 유효우량을 산정할 수 있다. SCS-CN법에서는 강우사상이 발생하기 전 해당 유역의 토양수분특성인 선행습윤조건(Antecedent Wetness Conditions, AWC)을 선행강우지수(Antecedent Precipitation Index, API)인 선행 5일 강우로 나타내며, 누적된 강우량에 따라 AMC-I, AMC-II, AMC-III의 3단계로 분류하여 누적된 강우량이 높을수록 유출률이 높은 것으로 가정한다. 이 방법은 농림지, 주거지 등에서 강우 발생 동안 일어나는 표면 유출을 추정하는 데 가장 많이 사용되는 간단하지만 안정된 방법이며 이해와 적용이 쉬워 세계적으로 많이 활용되고 있다(Mishira and Singh, 2003).
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
강우-유출모형 불확실성의 원인으로 무엇을 들 수 있는가? 강우-유출모형 불확실성의 원인은 강우자료 입력, 매개변수추정 방법, 모형의 수학적 특성, 토양의 수분특성, 토양의 종류 등 여러 요소들의 불확실성을 들 수 있다. 또한 유역의 습윤상태 또는 함수상태에 따라 유출량이 영향을 받기 때문에 강우의 유출현황을 파악하기 위해서 유역의 선행습윤상태를 살펴보는 것이 중요하다.
강우유출 예측 시 무엇이 고려되어야 하는가? 토양수분의 시공간적 변동성은 유역의 수문학적인 반응과 지표 대기간의 상호작용에서 중요한 관심사로 특히, 강우유출 예측 시 유역의 강우사상에서 사전 토양수분 상태 즉, 선행습윤조건(antecedent wetness conditions, AWC)이 고려되어야 한다. 본 연구에서는 선행습윤조건을 알아보기 위한 지표로 토양 습윤지수(SWI), 5일 선행강우지수($API_5$), 위성토양수분($SM_{rs}$), 5일 지점토양수분($SM_{g5}$)을 선정하여 한반도 4개 지점에 대한 선행수분조건을 파악하였다.
강우가 내리기 전 유역의 습윤조건을 유출분석 시 필수적으로 고려해야 하는 이유는? 강우-유출모형 불확실성의 원인은 강우자료 입력, 매개변수추정 방법, 모형의 수학적 특성, 토양의 수분특성, 토양의 종류 등 여러 요소들의 불확실성을 들 수 있다. 또한 유역의 습윤상태 또는 함수상태에 따라 유출량이 영향을 받기 때문에 강우의 유출현황을 파악하기 위해서 유역의 선행습윤상태를 살펴보는 것이 중요하다. 따라서 강우가 내리기 전 유역의 습윤조건은 유출분석 시에 필수적으로 고려되어야 하는 사항이다(Aronica and Candela, 2004; Brocca et al.
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참고문헌 (26)

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  23. Wagner, W., S. Hahn, R. Kidd, M. Melzer, Z. Bartalis, S. Hasenauer, J. Figa-Saldan, P. Rosnay, A. Jann, S. Schneider, J. Komma, G. Kubu, K. Brugger, C. Aubrecht, J. Zuger, U. Gangkofner, S. Kienberger, L. Brocca1, Y. Wang, G. Bloschl, J. Eitzinger, K. Steinnocher, P. Zeil, and F. Rubel, 2013. The ASCAT soil moisture product: a review of its specifications, validation results, and emerging applications, Meteorologische Zeitschrift, 22(1): 5-33. 

  24. Rural Development Administration: www.weather.rda.go.kr 

  25. AMSR-E: www.geoservices.falw.vu.nl 

  26. Water Management Information System: www.wamis.go.kr 

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