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문제 정의
- 한강홍수통제소에서 운용되고 있는 비슬산 이중편파 강우 레이더의 다양한 관측변수들 중 차등반사도와 비차등위상차를 이용한 강우 추정(이하 이중편파 레이더 추정강우라 한다) 및 수평반사도 정보만을 이용한 강우 추정(이하 단일편파 레이더 추정강우라 한다)을 수행하였으며, 지상관측자료와의 비교를 통한 시공간적인 오차 및 이중편파 레이더 추정강우의 정확도 향상정도를 제시하고자 한다. 또한, 추정된 레이더 강우로부터 유역평균강우량을 산정하고 이를 유출해석에 적용하여 이중편파 레이더 추정강우의 홍수 예보 활용가능성에 대해 분석 및 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 비슬산 레이더 사이트에서 반경 100 km 지역을 대상으로 추정된 레이더 강우의 특성을 평가하고자 하며, 홍수해석을 위해 대상유역으로 남강댐 상류유역을 선정하였다. 남강댐 상류유역은 지리산(E.
- 여기서 강우량 입력자료는 모형의 목적에 따라 과거 관측자료, 강우예보자료 등이 사용될 수 있으며, 특히 레이더 추정 강우도 홍수예보 목적에 직접 활용될 수 있다. 본 연구에서는 이중편파 레이더 추정강우의 홍수예보 활용성을 검토하고자 평가 호우사상에 대하여 대상유역인 남강댐 유역의 매 시간별 유출량을 산정하였다. 전체 모의기간 동안(2012년 6∼8월)에 추정된 매개변수와 AWS 강우를 입력하여 유출량을 모의한 후, 이벤트 기간에서는 레이더 강우로 교체하여 유출량을 재산정하였다.
- 본 연구에서는 특정 호우사상에 대하여 이중편파 레이더의 홍수예보 활용성을 평가하고자 한다. 한강홍수통제소에서 운용되고 있는 비슬산 이중편파 강우 레이더의 다양한 관측변수들 중 차등반사도와 비차등위상차를 이용한 강우 추정(이하 이중편파 레이더 추정강우라 한다) 및 수평반사도 정보만을 이용한 강우 추정(이하 단일편파 레이더 추정강우라 한다)을 수행하였으며, 지상관측자료와의 비교를 통한 시공간적인 오차 및 이중편파 레이더 추정강우의 정확도 향상정도를 제시하고자 한다.
- 본 연구에서는 홍수예보에 있어서 이중편파 레이더 추정강우의 활용성을 분석하였다. 이를 위해 비슬산 레이더 반경(100 km)를 대상으로 사례기간을 선정하여 단일편파및 이중편파 레이더 강우를 추정하고, 거리 및 강우강도 증가에 따른 정확도를 분석하였다.
- 이의 원인을 분석하고자 본 연구에서는 Case 4(2012. 08.27 14:00∼30 13:00)를 대상으로 남강댐 유역을 포함한 레이더 반경 내(100 km) AWS 및 레이더 누적강우의 분포도를 도시하였으며(Fig. 8), 그 중 AWS에 대해서는 관측소별 점유면적인 티센망도를 같이 나타내었다.
- 본 연구에서는 특정 호우사상에 대하여 이중편파 레이더의 홍수예보 활용성을 평가하고자 한다. 한강홍수통제소에서 운용되고 있는 비슬산 이중편파 강우 레이더의 다양한 관측변수들 중 차등반사도와 비차등위상차를 이용한 강우 추정(이하 이중편파 레이더 추정강우라 한다) 및 수평반사도 정보만을 이용한 강우 추정(이하 단일편파 레이더 추정강우라 한다)을 수행하였으며, 지상관측자료와의 비교를 통한 시공간적인 오차 및 이중편파 레이더 추정강우의 정확도 향상정도를 제시하고자 한다. 또한, 추정된 레이더 강우로부터 유역평균강우량을 산정하고 이를 유출해석에 적용하여 이중편파 레이더 추정강우의 홍수 예보 활용가능성에 대해 분석 및 제시하고자 한다.
제안 방법
- 5개 호우사상을 이용하여 남강댐 유역에 대한 유역평균 강우량을 산정 및 평가하였다. 다만, Case 1, Case 2 및 Case 5의 경우 남강댐 관측 유입량 자료품질이 낮아 평가에서 제외하였다.
- 남강댐 유역에 대한 유출해석을 수행하기 위해 SURR 모형의 입력변수로 활용될 지형자료를 구축하였다. DEM과 토지피복도는 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)으로부터 구축하였으며, 정밀토양도와 속성정보는 농업과학기술원으로부터 구축하였다. 본 연구에서는 GIS를 활용하여 구축된 지형자료로부터 각 소유역 별 평균값을 산정하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다.
- 특히, 남강댐 최상류 부근에는 돌발홍수 피해가 빈번한 지리산 일대가 포함되어 있어 홍수예보 활용성 평가에 적합한 지역으로 판단된다. SURR 모형 적용을 위해 남강댐 소유역을 6개로 구분하였으며, 구분 현황 및 하도망 구성은 Fig. 2와 같다. 총 유역면적은 2,294.
- 남강댐 유역에 대한 유출해석을 수행하기 위해 SURR 모형의 입력변수로 활용될 지형자료를 구축하였다. DEM과 토지피복도는 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)으로부터 구축하였으며, 정밀토양도와 속성정보는 농업과학기술원으로부터 구축하였다.
- 또한, 모형 매개변수 추정을 위해 2006∼2010년 남강댐 관측 유입량 자료를 구축하였다.
- 7은 선정된 호우사상별 유출량 산정결과를 나타낸 것으로 남강댐의 관측유량, AWS 지상관측강우를 이용한 유출량, 레이더 추정강우를 이용한 유출량 산정 결과이다. 또한, 비교평가를 위해 티센법을 활용하여 산정한 남강댐 유역의 AWS 유역평균강우량을 함께 표현하였다. Case 3의 경우 단일편파 레이더 강우를 통한 유출량은 관측에 비해 과소추정되었고, 이중편파의 경우 과대추정됨을 알수 있다.
- 레이더와 지상강우관측소는 강우관측방법이 상이하므로 지상강우와의선형상관성 및 오차를 평가한다. 또한, 홍수를 유발하는 태풍, 집중호우 등 강한 강우강도에서 레이더 추정 강우를 평가하기 위해 강우강도의 증가에 따른 정확도를 분석한다.
- 레이더 관측반경과 강우강도 증가에 따른 이중 및 단일 편파 레이더 추정강우의 정확도 평가를 수행하였다. 정확도 비교를 위해 레이더 관측반경인 100 km 이내의 지상관측지점을 활용하였으며, Hit rate 기법을 이용하여 거리에 따른 단일 및 이중편파 레이더의 강우탐지 능력을 비교 평가하였다.
- 레이더 추정강우의 정확도 평가 및 홍수예보 활용성을 평가하기 위해 레이더 반사도와 강우강도간의 관계식을 사용하여 레이더 강우추정을 수행하였다. 단일편파 레이더의 경우 주로 사용되는 Z-R 관계식(Z = aR b)을 사용하였으며, 이 때 계수는 a=300, b=1.
- 이중편파 레이더 강우의 홍수예보 활용을 위해서는 추정강우의 정확도 확보 및 평가가 선행되어야 한다. 레이더에 수신된 전파에 의해 추정되는 레이더 강우는 강우탐지 능력에 있어서 빔 차폐, 전파 이상 등의 영향으로 오차를 유발할 수 있으므로 지상관측 강우자료와의 비교를 통해 강우탐지 능력을 평가한다. 통상, 레이더 강우는 지상관측강우에 비해 과소추정되는 경향이 있어 정성적인 정확도 평가뿐만 아니라 정량적인 평가가 요구된다.
- 통상, 레이더 강우는 지상관측강우에 비해 과소추정되는 경향이 있어 정성적인 정확도 평가뿐만 아니라 정량적인 평가가 요구된다. 레이더와 지상강우관측소는 강우관측방법이 상이하므로 지상강우와의선형상관성 및 오차를 평가한다. 또한, 홍수를 유발하는 태풍, 집중호우 등 강한 강우강도에서 레이더 추정 강우를 평가하기 위해 강우강도의 증가에 따른 정확도를 분석한다.
- 1과 같다. 먼저 적용대상 레이더 지점의 호우 사상별 레이더 반사도 자료에 단일편파와 이중편파 레이더의 강우 추정 알고리즘을 적용하여 강우를 추정한다. 이중편파 레이더 강우의 홍수예보 활용을 위해서는 추정강우의 정확도 확보 및 평가가 선행되어야 한다.
- 모형의 매개변수인 지표유출 지체계수(SURLAG), 측방흐름 경사길이(LHIL), 중간유출 지체계수(LATLAG), 지하수함양지체시간(GWLDELAY), 기저유출 감수상수 (ALPHA_BF), 지하수유출 발생 가능한 임계수위(AQMIN), 유역저류상수(Ksb), 유역저류상수(Psb), 유역도달시간 (LAGSB), 하도 저류상수(Kch), 하도 저류상수(Pch,)는 관측유량과의 매개변수 검보정 과정을 통해 추정하였다. 유역 유출매개변수 산정결과는 Table 4와 같고, 하도추적매개변수 Kch 및 Pch는 각각 4000, 1.
- DEM과 토지피복도는 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS)으로부터 구축하였으며, 정밀토양도와 속성정보는 농업과학기술원으로부터 구축하였다. 본 연구에서는 GIS를 활용하여 구축된 지형자료로부터 각 소유역 별 평균값을 산정하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다. 소유역 면적(AKM) 및 유역평균경사(SLP)는 DEM을 이용하였고, 토양근권역 깊이(Z), 포화된 상태에서의 토양수분 비(SAT), 포장용수량 상태에서의 토양수분 비(FC), 영구위조점 상태에서의 토양수분 비(WP), 포화수리전도도(KS)는 정밀토양도와 속성정보를 이용하여 산정하였다.
- 한편, 강우강도 증가에 따른 단일 및 이중편파의 오차를 평가하였다. 선정된 호우사상에 대해 AWS 관측소별 평균 강우강도를 계산하고, AWS 지점에 해당하는 레이더 격자점에서의 평균 강우강도를 산정하였다. 강우강도 증가에 따른 오차를 평가하기 위해 RMSE 증가율(기울기)을 활용하였으며, 이를 Fig.
- 본 연구에서는 GIS를 활용하여 구축된 지형자료로부터 각 소유역 별 평균값을 산정하였으며, 그 결과는 Table 4와 같다. 소유역 면적(AKM) 및 유역평균경사(SLP)는 DEM을 이용하였고, 토양근권역 깊이(Z), 포화된 상태에서의 토양수분 비(SAT), 포장용수량 상태에서의 토양수분 비(FC), 영구위조점 상태에서의 토양수분 비(WP), 포화수리전도도(KS)는 정밀토양도와 속성정보를 이용하여 산정하였다. 또한 AMC II 조건에서의 유출곡선지수(CN2)는 토지피복도와 정밀토양도의 수문학적 토양군 정보를 이용하여 산정하였고, 이때 각 토지피복조건과 수문학적 토양군 조건에 따른 유출곡선지수 (CN)값은 Bae et al.
- 레이더 반사도 자료의 경우 비술산 레이더가 설치된 이후 자료 품질이 안정적으로 제공되기 시작한 2012년 이후의 자료를 활용하였으며, 이들 자료는 국토교통부의 레이더 품질관리 절차에 따라 처리된 UF 형태의 이진(binary) 자료이다. 수집된 AWS 및 레이더 추정강우로부터 홍수예보의 활용성 평가를 위한 적정 이벤트를 선정하였으며, 주요 현황은 Table 3과 같다. Case 1∼Case 3은 장마, Case 4 및 Case 5는 태풍사례이며, AWS에 측정된 시간당 최대 강우량은 33.
- 본 연구에서는 홍수예보에 있어서 이중편파 레이더 추정강우의 활용성을 분석하였다. 이를 위해 비슬산 레이더 반경(100 km)를 대상으로 사례기간을 선정하여 단일편파및 이중편파 레이더 강우를 추정하고, 거리 및 강우강도 증가에 따른 정확도를 분석하였다. 또한, 레이더 추정강우의 유역평균강우량을 산정 및 평가하고, 남강댐 유역을대상으로 SURR (Sejong University Rainfall Runoff) 모형에 적용하여 유출해석을 수행하였다.
- 전체 모의기간 동안(2012년 6∼8월)에 추정된 매개변수와 AWS 강우를 입력하여 유출량을 모의한 후, 이벤트 기간에서는 레이더 강우로 교체하여 유출량을 재산정하였다.
- 레이더 관측반경과 강우강도 증가에 따른 이중 및 단일 편파 레이더 추정강우의 정확도 평가를 수행하였다. 정확도 비교를 위해 레이더 관측반경인 100 km 이내의 지상관측지점을 활용하였으며, Hit rate 기법을 이용하여 거리에 따른 단일 및 이중편파 레이더의 강우탐지 능력을 비교 평가하였다. Fig.
- 한편, 강우강도 증가에 따른 단일 및 이중편파의 오차를 평가하였다. 선정된 호우사상에 대해 AWS 관측소별 평균 강우강도를 계산하고, AWS 지점에 해당하는 레이더 격자점에서의 평균 강우강도를 산정하였다.
- 한편, 유량모의결과의 정량적 정확도 평가를 위해서는 CC, RMSE 이외에 유출용적오차(Relative Error in Volume, 이하 REV), 첨두유량오차(Relative Error in Peak Flow, 이하 REPE)를 활용하였다. REV는 총 관측유량에 대한 모의유량의 오차를 백분율로 나타낸 값이며, REPE는 첨두유량오차는 모의기간동안 첨두유량에 대한 관측치와 모의치의 오차를 관측치에 대한 백분율로 나타낸 것이다.
대상 데이터
- CC와 RMSE를 이용하여 단일 및 이중편파 레이더 추정강우와 지상관측강우의 정확도를 정량적으로 평가하였으며, 비교대상은 레이더 반경 내 123개 AWS 관측소이다. Table 5는 사상별로 레이더 강우와 지상강우의 CC와 RMSE를 명시한 것이며, 이 중 굵게 표현된 수치는 CC가 가장 높거나 RMSE가 가장 작은 경우를 뜻한다.
- 2와 같이 추출하였으며, 60분 간격의 강우강도를 산출하여 활용하였다. 레이더 반사도 자료의 경우 비술산 레이더가 설치된 이후 자료 품질이 안정적으로 제공되기 시작한 2012년 이후의 자료를 활용하였으며, 이들 자료는 국토교통부의 레이더 품질관리 절차에 따라 처리된 UF 형태의 이진(binary) 자료이다. 수집된 AWS 및 레이더 추정강우로부터 홍수예보의 활용성 평가를 위한 적정 이벤트를 선정하였으며, 주요 현황은 Table 3과 같다.
- 통상 수문모형을 이용하여 유출해석을 수행할 경우 실측 호우사상에 근거하여 해당 모형에 대한 매개변수 검·보정 후 유출해석을 수행하게 된다. 본 연구에서 SURR 모형에 대한 매개변수 보정기간은 2006년 7월 1일부터 8월 18일, 검증기간은 2007년 8월 1일부터 9월 30일 및 2010년 7월 7일부터 9월 30일로 선정하였다. 다만, 2008년과 2009년의 자료는 댐 관측 유입량의 시 변동성이 크고 정상적인 수문곡선 형태를 갖지 못하여 평가에서 제외하였다.
- 지상강우 관측자료는 기상청에서 운영 중인 547개소 AWS 관측소 중에서 본 연구 대상유역인 비슬산 레이더 반경 내 존재하는 123개소를 Fig. 2와 같이 추출하였으며, 60분 간격의 강우강도를 산출하여 활용하였다. 레이더 반사도 자료의 경우 비술산 레이더가 설치된 이후 자료 품질이 안정적으로 제공되기 시작한 2012년 이후의 자료를 활용하였으며, 이들 자료는 국토교통부의 레이더 품질관리 절차에 따라 처리된 UF 형태의 이진(binary) 자료이다.
- SURR 모형에서는 Penman-Monteith 방법을 이용하여 잠재증발산량을 산정하는데 이를 위해서는 기온, 상대습도, 풍속, 일사량의 기상자료가 요구된다. 현재 우리나라에서는 기상청에서 이들 자료를 제공하고 있으며, 남강댐 유역에서는 6개의 기상관측소가 가용하였다. 기상자료를 분석한 결과 일사량 자료에서 결측치가 상당수 존재하여 연속적인 자료를 구축 및 적용에는 어려움이 있는 것으로 판단되었다.
데이터처리
- 전체 모의기간 동안(2012년 6∼8월)에 추정된 매개변수와 AWS 강우를 입력하여 유출량을 모의한 후, 이벤트 기간에서는 레이더 강우로 교체하여 유출량을 재산정하였다. 유출모의결과의 통계적 평가를 위해 REV, REPE, RMSE, CC를 산정 하였다.
- 정량적인 평가방법으로 상관계수(Correlation Coefficient, 이하 CC) 및 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, 이하 RMSE)를 적용하였다. CC는 추정치(Ri)와 관측치(Oi)의 차이의 선형상관성을 측정하는 계수이며, RMSE는 추정치와 관측치의 차이를 제곱근하여 평균을 취한 것으로 잔차, 불확실성 등에 따라 좌우되는 강우추정 정확도의 척도이다.
이론/모형
- 레이더 추정강우의 정확도 평가 및 홍수예보 활용성을 평가하기 위해 레이더 반사도와 강우강도간의 관계식을 사용하여 레이더 강우추정을 수행하였다. 단일편파 레이더의 경우 주로 사용되는 Z-R 관계식(Z = aR b)을 사용하였으며, 이 때 계수는 a=300, b=1.4로 여름철 호우특성에 맞게 대류성 강우에 적합한 경험적인 계수를 활용하였다. 본 연구에서는 단일편파 레이더 강우를 R(Z)로 표현하였으며, 다음 Eq.
- 소유역 면적(AKM) 및 유역평균경사(SLP)는 DEM을 이용하였고, 토양근권역 깊이(Z), 포화된 상태에서의 토양수분 비(SAT), 포장용수량 상태에서의 토양수분 비(FC), 영구위조점 상태에서의 토양수분 비(WP), 포화수리전도도(KS)는 정밀토양도와 속성정보를 이용하여 산정하였다. 또한 AMC II 조건에서의 유출곡선지수(CN2)는 토지피복도와 정밀토양도의 수문학적 토양군 정보를 이용하여 산정하였고, 이때 각 토지피복조건과 수문학적 토양군 조건에 따른 유출곡선지수 (CN)값은 Bae et al. (2003)과 Lee et al. (2003)이 제안한 결과를 이용하였다.
- 이를 위해 비슬산 레이더 반경(100 km)를 대상으로 사례기간을 선정하여 단일편파및 이중편파 레이더 강우를 추정하고, 거리 및 강우강도 증가에 따른 정확도를 분석하였다. 또한, 레이더 추정강우의 유역평균강우량을 산정 및 평가하고, 남강댐 유역을대상으로 SURR (Sejong University Rainfall Runoff) 모형에 적용하여 유출해석을 수행하였다. 본 연구의 주요 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 레이더 추정강우의 정확도 평가를 위해 정성적인 평가 방법으로 강우의 유무 판단능력에 대해 제시하는 Hit rate 를 사용하였으며, 다음 Table 2에 따라 Eq. (10)을 적용하였다.
- 추정된 레이더 강우는 수문모형과의 연계해석을 통해 홍수예보에 활용되며, 이때 강우 입력자료로 활용되는 유역평균강우량은 홍수예보의 정확도 확보에 있어서 중요 하다. 이를 위해 산정된 레이더의 유역평균강우량에 대한 정확도를 평가하고, SURR (Sejong University Rainfall Runoff) 모형에 적용하여 유출결과를 비교분석한다.
- 기상자료를 분석한 결과 일사량 자료에서 결측치가 상당수 존재하여 연속적인 자료를 구축 및 적용에는 어려움이 있는 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 일조시간과 관측소 위도 정보만으로 일사량을 추정할 수 있는 Angstrom formular 방법(Allen et al., 1989)을 이용하였다. 또한, 모형 매개변수 추정을 위해 2006∼2010년 남강댐 관측 유입량 자료를 구축하였다.
성능/효과
- 1) 이중편파 및 단일편파 레이더의 강우탐지 능력을 Hit rate 기법을 이용하여 평가한 결과, 관측반경 10 km 이내의 Hit rate 값은 0.88, 90∼100 km 사이의 0.84로 거리가 증가함에 따라 강우탐지 능력이 감소하는 것으로 나타났다.
- 2) 비슬산 레이더 전체반경 내의 지상관측 강우강도와 레이더 추정 강우강도를 비교한 결과 단일에 비해 이중편파 레이더 추정강우가 지상관측강우와 선형 상관성이 더 높게 나타났다. 단일편파 레이더 추정 강우와 이중편파 레이더 추정강우의 강우강도 증가에 따른 오차를 평균제곱근오차 증가율을 통해 분석한 결과, 차등반사도의 오차증가율은 0.
- 3) 단일 및 이중편파 레이더 유역평균강우량을 지상관측강우의 값과 비교한 결과 이중편파 레이더 추정강우가 단일편파 레이더 추정강우에 비해 관측치에 유사한 것으로 확인되었다. 강한 강우강도에서 이중편파 레이더 추정강우의 정확도가 향상됨을 보였다.
- 4) SURR 모형의 유출모의 수행결과, 관측유량자료의 품질이 불량한 호우사상을 제외하면 단일편파 레이더 추정강우의 모의유출량에 비해 이중편파의 REV 는 12∼63%, REPF는 30∼42% 감소하였으며, RMSE 또한 감소하는 것으로 나타났다.
- Case 4에서는 단일편파 보다 이중 편파 레이더 추정강우에서의 유출량이 관측유량과 유사하였으며, 특히, 차등반사도를 활용한 유출모의 시 AWS 보다 관측유량의 거동과 더 유사하였다. REV는 AWS 38.55, 단일편파 -51.98, 차등반사도 9.96, 비차등위상차-22.06%로 나타났으며, REPF는 16.16, -76.35, -12.90, -47.23%, RMSE는 5.11, 5.19, 5.13, 5.12 mm/hr, CC는 0.92, 0.83, 0.93, 0.90으로 차등반사도의 정확도가 높은 것으로 확인되었다.
- 3) 단일 및 이중편파 레이더 유역평균강우량을 지상관측강우의 값과 비교한 결과 이중편파 레이더 추정강우가 단일편파 레이더 추정강우에 비해 관측치에 유사한 것으로 확인되었다. 강한 강우강도에서 이중편파 레이더 추정강우의 정확도가 향상됨을 보였다.
- 현재 우리나라에서는 기상청에서 이들 자료를 제공하고 있으며, 남강댐 유역에서는 6개의 기상관측소가 가용하였다. 기상자료를 분석한 결과 일사량 자료에서 결측치가 상당수 존재하여 연속적인 자료를 구축 및 적용에는 어려움이 있는 것으로 판단되었다. 이에 본 연구에서는 일조시간과 관측소 위도 정보만으로 일사량을 추정할 수 있는 Angstrom formular 방법(Allen et al.
- 2) 비슬산 레이더 전체반경 내의 지상관측 강우강도와 레이더 추정 강우강도를 비교한 결과 단일에 비해 이중편파 레이더 추정강우가 지상관측강우와 선형 상관성이 더 높게 나타났다. 단일편파 레이더 추정 강우와 이중편파 레이더 추정강우의 강우강도 증가에 따른 오차를 평균제곱근오차 증가율을 통해 분석한 결과, 차등반사도의 오차증가율은 0.83, 비차등위상차는 0.92로 나타났다. 그에 반해 단일편파 레이더 추정강우의 평균증가율은 1.
- 레이더 강우의 경우 차등반사도, 비차등위상차 및 단일편파 순으로 추정강우 값이 크게 나타났다. 또한, AWS에 비해 레이더 추정 강우량 값은 모두 작았으나 레이더가 강우의 공간적인 분포를 더 잘 나타내었으며, 이러한 특징은 소유역 1, 2에서 두드러지게 나타났다.
- 반면, 약 5 mm/hr보다 낮은 강우 강도일 경우 단일 및 이중편파 레이더 유역평균강우량의 차이가 미비하였다. 또한, Case 3의 경우 비차등위상차의 유역평균강우량, Case 4에서는 차등반사도의 유역평균강우량이 AWS에 가장 근접하였으며, 소유역 1, 2의 경우 다른 유역에 비해 레이더 추정강우가 AWS에 비해 과소 추정되는 것으로 나타났다.
- 모든 호우사상에서 이중편파 레이더 추정강우는 단일에 비해, CC는 크고 RMSE는 작게 나타났다. 또한, 비차등위상차 (RKDP)는 차등반사도(RZDR)에 비해 Case 5를 제외한 모든 사상에서 정확도 높음을 알 수 있었다.
- 8), 그 중 AWS에 대해서는 관측소별 점유면적인 티센망도를 같이 나타내었다. 레이더 강우의 경우 차등반사도, 비차등위상차 및 단일편파 순으로 추정강우 값이 크게 나타났다. 또한, AWS에 비해 레이더 추정 강우량 값은 모두 작았으나 레이더가 강우의 공간적인 분포를 더 잘 나타내었으며, 이러한 특징은 소유역 1, 2에서 두드러지게 나타났다.
- Table 5는 사상별로 레이더 강우와 지상강우의 CC와 RMSE를 명시한 것이며, 이 중 굵게 표현된 수치는 CC가 가장 높거나 RMSE가 가장 작은 경우를 뜻한다. 모든 호우사상에서 이중편파 레이더 추정강우는 단일에 비해, CC는 크고 RMSE는 작게 나타났다. 또한, 비차등위상차 (RKDP)는 차등반사도(RZDR)에 비해 Case 5를 제외한 모든 사상에서 정확도 높음을 알 수 있었다.
- 3은 남강댐 관측지점을 대상으로 보정 및 검정기간의 관측 유량과 모의유량을 도시한 것이다. 보정 및 검정기간이 모두 한 달 이상 장기간의 모의결과임에도 불구하고 모의유량이 관측유량과 유사한 거동을 보이는 것으로 나타났다.
- 본 연구 수행결과, 홍수예보 측면에서 기존에 활용되었던 단일편파 레이더 추정강우에 비해 이중편파 레이더 추정강우의 활용성이 높은 것을 확인하였다. 특히, AWS의 강우관측 밀도가 낮고 강우의 공간적인 분포가 매우 상이한 경우에는 기존의 지상관측강우 보다 이중편파 레이더를 활용한 유출모의 결과가 더 정확한 사례가 있어 이를 통해, 홍수예보 시 이중편파 레이더 추정강우가 AWS와 연계하여 활용될 수 있음을 제시하였다.
- 그러나 이중편파 레이더 추정강우를 활용한 유출량 산정은 AWS 지상강우량에 의한 유출량 산정결과와 유사함을 알 수 있다. 통계적 평가 결과, REV는 AWS 38.55, 단일편파 -10.79, 차등반사도 64.69, 비차등위상차 50.30%, REPF는 16.16, -38.64, 46.92, 27.05%, RMSE는 5.11, 16.69, 30.04, 28.01 mm/hr이며, CC는 0.92, 0.94, 0.97, 0.98로 각각 나타났다. Case 4에서는 단일편파 보다 이중 편파 레이더 추정강우에서의 유출량이 관측유량과 유사하였으며, 특히, 차등반사도를 활용한 유출모의 시 AWS 보다 관측유량의 거동과 더 유사하였다.
- 본 연구 수행결과, 홍수예보 측면에서 기존에 활용되었던 단일편파 레이더 추정강우에 비해 이중편파 레이더 추정강우의 활용성이 높은 것을 확인하였다. 특히, AWS의 강우관측 밀도가 낮고 강우의 공간적인 분포가 매우 상이한 경우에는 기존의 지상관측강우 보다 이중편파 레이더를 활용한 유출모의 결과가 더 정확한 사례가 있어 이를 통해, 홍수예보 시 이중편파 레이더 추정강우가 AWS와 연계하여 활용될 수 있음을 제시하였다. 향후 지상강우관측소의 개수가 유역평균강우량에 미치는 영향과 호우특성별 강우사상을 추가한다면 홍수예보에 있어서 이중편파 레이더 추정 강우의 정량적인 활용기준을 제시할 수있다고 판단된다.
후속연구
- 특히, AWS의 강우관측 밀도가 낮고 강우의 공간적인 분포가 매우 상이한 경우에는 기존의 지상관측강우 보다 이중편파 레이더를 활용한 유출모의 결과가 더 정확한 사례가 있어 이를 통해, 홍수예보 시 이중편파 레이더 추정강우가 AWS와 연계하여 활용될 수 있음을 제시하였다. 향후 지상강우관측소의 개수가 유역평균강우량에 미치는 영향과 호우특성별 강우사상을 추가한다면 홍수예보에 있어서 이중편파 레이더 추정 강우의 정량적인 활용기준을 제시할 수있다고 판단된다.
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