[논문]기후변화 시나리오에 따른 강정천 유역의 유출특성 분석

이준호; 양성기; 김민철

doi:10.5322/jesi.2015.24.12.1649

기후변화 시나리오에 따른 강정천 유역의 유출특성 분석
Runoff Analysis of Climate Change Scenario in Gangjung Basin 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.24 no.12, 2015년, pp.1649 - 1656

이준호 (제주대학교 토목공학과) , 양성기 (제주대학교 토목공학과) , 김민철 (제주대학교 토목공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Jeju Island is the highest rain-prone area in Korea that possesses affluent water resources, but future climate changes are predicted to further increase vulnerabilities as resultant of increasing of extreme events and creating spatial-temporal imbalance in water resources. Therefore, this study aimed to provide basic information to establish a proper water resources management plan by evaluating the effects of climate change on water resources using climate change scenario. Direct runoff ratio for 15 years (2000~2014) was analyzed to be 11~32% (average of 23%), and average direct runoff ratio for the next 86 years (2015~2100) was found as 28%, showing an increase of about 22% compared to the present average direct runoff ratio (23%). To assess the effects of climate change on long-term runoff, monthly runoff variation of future Gangjeong watershed was analyzed by dividing three time periods as follows: Present (2000~2030), Future 1 (2031~2070) and Future 2 (2071~2100). The estimated results showed that average monthly runoff increases in the future and the highest runoff is shown by Future 2. Extreme values has been expected to occur more frequently in the future as compared to the present.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

또한, 안정적인 수자원의 공급 및 확보를 위해 장기적이고 효율적인 수자원계획이 요구되지만, 기후변화로 인해 변동성이 커지게 된다면 수자원 확보에 대한 불확실성도 커질 것이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화시나리오를 활용하여 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하여 수자원관리계획 수립에 필요한 기초정보를 제공하고자 하였다.
, 2014). 이 연구에서는 국내 기후변화정보센터에서 제공하고 있는 RCP 8.5를 이용하여 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 분석하였다.
이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 기후변화시나리오를 활용하여 SWAT 모형을 이용하였으며 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가하여 수자원관리계획 수립에 필요한 기초정보를 제공하고자 하였다.

제안 방법

2) 강정천 유역의 2100년까지 미래 유출량을 모의하기 위해 매개변수 민감도 분석 결과를 바탕으로 보정을 실시하였다. 2011년 7월부터 2014년 12월까지 최신 정밀 관측기기인 ADCP(Acoustuc Doppler Current Profiler)를 이용한 현장실측자료를 이용하여 보정을 실시하였다.
4) 기후변화가 장기유출에 미치는 영향을 평가하기 위해 Present: 2000 2030년, Future 1: 2031 ~ 2070년, Future 2: 2071 ~ 2100년 3개의 유형으로 나누어 미래 강정천유역에서의 월별 유출 변동성 분석을 수행하였다. 미래로 갈수록 월평균 유출량이 증가하고, Future 2(2070 2100년) 일 때 유출량이 가장 증가와 미래로 갈수록 극치값이 현재보다 자주 발생할 것으로 전망되었다.
IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) 5차 평가 보고서에서는 인간 활동이 대기에 미치는 복사량으로 온실가스 농도를 결정하였다. RCP(represen -tative concentration pathways)시나리오는 최근 온실가스 농도 변화경향을 반영하였으며 최근 예측모델에 맞게 해상도 등을 업데이트 하였다. 통상 미래 기후 및 수문 시나리오를 생산하기 위해서는 선정된 온실가스 배출시나리오를 기반으로 기후모델을 이용하여 예측 시나리오를 생산하고 수문 모형에 적용하여 수문 시나리오를 생산하는 단계를 거치게 된다(Lee et al.
따라서 기후변화가 장기유출에 미치는 영향을 평가하기 위해 Present: 2000 2030년, Future 1: 2031 ~ 2070년, Future 2: 2071 ~ 2100년 3개의 유형으로 나누어 미래 강정천유역에서의 월별 유출 변동성 분석을 수행하였다(Fig.
본 논문에서는 강정천 유역에 각 지형자료를 SWAT 모형에 적용하여 대상유역으로 장기유출을 모의하였으며, 2100년까지 미래 유출량의 변화를 비교하기 위하여 현재의 유출량 보정에 적용되었던 매개변수를 그대로 적용하였다.
환경부에서는 대분류, 중분류, 세분류의 해상도에 해 당하는 토지이용도를 제공하고 있으며, 2007년 Landset 위성영상을 이용하여 피복 분류된 자료를 이용하였다. 연구대상유역의 토지피복도(landuse map) 자료의 중분류 토지용도를 GIS 프로그램을 이용하여 구축하였다 (Fig 2(a)). 자연초지(PAST)는 전체유역의 약 55.
장기유출 모델인 SWAT모형을 이용하여 강정천 유역의 2100년까지 미래 유출량을 모의하기 위해 매개변수 민감도 분석 결과를 바탕으로 보정을 실시하였다.

대상 데이터

2) 강정천 유역의 2100년까지 미래 유출량을 모의하기 위해 매개변수 민감도 분석 결과를 바탕으로 보정을 실시하였다. 2011년 7월부터 2014년 12월까지 최신 정밀 관측기기인 ADCP(Acoustuc Doppler Current Profiler)를 이용한 현장실측자료를 이용하여 보정을 실시하였다. 매개변수 적용은 CN_2를 -4 하향 고정, ESCO +0.
SWAT 모형의 매개변수 중에서 지리적 특수성을 띄고 있는 제주도 하천에 대하여 선행된 연구를 참고하였으며 (Jung et al., 2009; Han et al., 2009; Kang et al., 2013, 대상 연구유역의 유출량 자료는 ‘제주형 물순환 해석 및 수자원 관리 기반 구축(MLTMA and KICTEP, 2015)’ 연구를 통해 2011년 7월부터 2014년 12월까지 최신 정밀 관측기기인 ADCP(acoustuc doppler current profiler)를 이용한 현장실측자료를 이용하여 보정을 실시하였으며, Fig. 3은 최근 자료인 2004년부터 제시하였다.
본 연구에서는 대상유역의 DEM을 30 m × 30 m 해상도의 DEM을 이용해 가공하여 사용하였으며, 대상유역에 대한 DEM은 Fig. 1과 같다.
1) 현재와 미래의 기후변화에 따른 직접유출량을 모의하기 위하여 준분포형 유출모형인 SWAT 모형을 재주도 남부지역의 강정천 유역에 적용하였다. 입력 자료인 수문기상 자료는 기상청, 기후변화시나리오는 기후변화정보센터에서 자료를 받아 구축하였으며, DEM, 토양도, 토지피복도를 각각 구축하였다.
토양도(soil type map) 자료는 농업과학기술원의 농업토양정보시스템에서 제공하고 있는 1:25,000 축척의 정밀 토양도를 사용하였다. 토지이용도와 같이 동일한 공간해상도로 가공하여 구축하였으며(Fig.
23 km²이며 하상경사가 1/12 ~ 1/37 로 비교적 급경사를 이루고 있다(Table 1). 해당 유역의 특성인자를 분석 유역의 형상을 나타내는 수치표고모델 (digital elevation model; DEM), 토지이용상황을 나타내는 토지이용 혹은 토지피복도, 그리고 토양의 특성을 나타내는 토양도 등의 GIS 데이터를 사용하였다.

이론/모형

1) 현재와 미래의 기후변화에 따른 직접유출량을 모의하기 위하여 준분포형 유출모형인 SWAT 모형을 재주도 남부지역의 강정천 유역에 적용하였다. 입력 자료인 수문기상 자료는 기상청, 기후변화시나리오는 기후변화정보센터에서 자료를 받아 구축하였으며, DEM, 토양도, 토지피복도를 각각 구축하였다.

성능/효과

3) 보정된 매개변수를 활용하여 실측치에 가까운 모사가 가능하였으며 15년간(2000 ~ 2014년)의 직접유출률은 11 ~ 32%(평균 23%)으로 분석되었고, 2100년까지 미래 유출량의 변화를 비교하기 위하여 현재의 유출량 보정에 적용되었던 매개변수를 그대로 적용하였다. 미래(2015 2100) 86년간의 평균 직접유출률은 28%, 현재의 평균 직접유출율(23%)에 비해 약 22% 증가하는 것으로 나타났으며, 직접유출의 증가에 가장 큰 영향으로 미래로 갈수록 극치값이 현재보다 자주 발생할 것으로 전망되었다.
75, SOL_AWSC +0.03 상향하였으며(Table 3.) 모의결과 값을 보정한 결과, 결정계수 R² 값은 0.83, 평균제곱근오차(root mean square error; RMSE) 값은 0.51으로 나타났다(Fig. 4.
). 미래로 갈수록 월평균 유출량이 증가하고, Future 2(2070 ~ 2100년) 일 때 유출량이 가장 증가 할 것으로 전망되었으며 Box-Plot를 확인 결과, 미래로 갈수록 극치값이 현재보다 자주 발생할 것으로 전망되었다.
). 보정된 매개변수를 활용하여 실측치에 가까운 모사가 가능하였으며 15년간(2000 2014년)의 직접유출율은 11 ~ 32%(평균 23%)으로 분석되었다.
연구대상유역의 토지피복도(landuse map) 자료의 중분류 토지용도를 GIS 프로그램을 이용하여 구축하였다 (Fig 2(a)). 자연초지(PAST)는 전체유역의 약 55.8%, 주거지역(URLD)이 19.0%로 분포하는 것으로 나타났으며, 그 외 밭지역(AGRR) 15.0%, 침엽수림지역 (FRSE) 3.0% 순으로 분포한다.

후속연구

이러한 기후변화에 따른 수자원의 영향을 분석하기 위해서는 과거의 수문현상 분석과 미래의 수문변동에 대한 합리적인 예측이 필요하다. 향후 예상되는 극치사상의 증가와 수자원의 시공간적 불균형은 더욱 취약성을 증가시킬 것으로 보이며, 안정적인 수자원의 공급 및 확보를 위해서는 장기적이고 효율적인 수자원계획이 요구되지만 기후변화로 인해 변동성이 커지게 된다면 수자원확보에 대한 불확실성도 더욱 커질 것으로 예측하고 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	본 연구에서 SWAT 모형의 입력 자료는 어떻게 구축하였는가?	1) 현재와 미래의 기후변화에 따른 직접유출량을 모의하기 위하여 준분포형 유출모형인 SWAT 모형을 재주도 남부지역의 강정천 유역에 적용하였다. 입력 자료인 수문기상 자료는 기상청, 기후변화시나리오는 기후변화정보센터에서 자료를 받아 구축하였으며, DEM, 토양도, 토지피복도를 각각 구축하였다.
	기후변화란 무엇인가?	기후변화란 광의적인 의미로 현재의 기후계가 자연적인 요인과 인위적인 요인에 의해 점차 변화하는 현상을 말한다. 최근 기후변화의 중요한 요인은 주로 인위적인 요인에 의해 기존의 기후변화 속도가 급격하게 증가하는 현상으로 정의하고 있다(Song and Choi, 2012).
	기후변화의 중요한 요인으로 정의되고 있는 것은 무엇인가?	기후변화란 광의적인 의미로 현재의 기후계가 자연적인 요인과 인위적인 요인에 의해 점차 변화하는 현상을 말한다. 최근 기후변화의 중요한 요인은 주로 인위적인 요인에 의해 기존의 기후변화 속도가 급격하게 증가하는 현상으로 정의하고 있다(Song and Choi, 2012). 지구온난화로 인해 지난 100여 년 동안 지구의 평균기온은 약 0.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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