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제안 방법
- 2014년과 2015년 농업적 가뭄상황 분석을 위해 SC-PDSI지수를 산정하였다. 대상지점은 SPI 지수 산정지점과 동일하다.
- 2014년과 2015년의 가뭄빈도를 평가하기 위해 연강수량에 대한 최소치 빈도분석을 수행하였다. 이를 위해 5대강 수계, 임진강, 동해안, 서해안 유역의 면적강수량을 산정하여 1966년부터 2015년까지 50년간의 계열을 구성하였다.
- 2014년에서 2015년으로 이어진 가뭄에 대한 상황과 다양한 부분에서 평가하였다. 먼저 기상청강수량 자료뿐만 아니라 국토부, K-water관할의 관측소 자료로 2015년까지의 강수량분석을 수행하고, 이로 인한 전국의 유출량을 추정하였다.
- 2014년에서 2015년으로 이어진 이번 가뭄에 대한 상황과 다양한 부분에서 평가하였다. 2014년 전국 강수량은 1,042.
- 세 번째 단계는 댐, 하천, 저수지, 지하수 등 다양한 수원의 가뭄을 판단하는 기준을 만드는 과정이다. 댐의 경우 배분된 용수(하천유지용수, 농업용수, 생공용수)의 공급 가능 범위를 모의운영 및 분석하여 산정한 댐 용수공급조정기준을 준용하였으며, 하천의 경우 유량(수위)을 유황분석을 통해 가뭄 판단기준을 마련하였다. 마련된 판단기준의 전문가들의 의견과 관계기관의 협의를 통해 확정하였다.
- 먼저 기상청강수량 자료뿐만 아니라 국토부, K-water관할의 관측소 자료로 2015년까지의 강수량분석을 수행하고, 이로 인한 전국의 유출량을 추정하였다. 또한 기상학적, 농업적, 수문학적 가뭄지수로 가뭄상황을 분석하고, K-water의 가뭄정보분석시스템을 통해 가뭄상황을 재현해 분석하였다.
- 댐의 경우 배분된 용수(하천유지용수, 농업용수, 생공용수)의 공급 가능 범위를 모의운영 및 분석하여 산정한 댐 용수공급조정기준을 준용하였으며, 하천의 경우 유량(수위)을 유황분석을 통해 가뭄 판단기준을 마련하였다. 마련된 판단기준의 전문가들의 의견과 관계기관의 협의를 통해 확정하였다.
- 2014년에서 2015년으로 이어진 가뭄에 대한 상황과 다양한 부분에서 평가하였다. 먼저 기상청강수량 자료뿐만 아니라 국토부, K-water관할의 관측소 자료로 2015년까지의 강수량분석을 수행하고, 이로 인한 전국의 유출량을 추정하였다. 또한 기상학적, 농업적, 수문학적 가뭄지수로 가뭄상황을 분석하고, K-water의 가뭄정보분석시스템을 통해 가뭄상황을 재현해 분석하였다.
- 입력 인자별 월별 평균치를 이용하여 해당 월의 가중치를 계산한 후, 이를 앞서 계산된 비초과확률과의 MSWSI 계산식에 따라 최종적인 MSWSI값을 산정하게 된다. 본고에서는 2014~2015년 자료를 바탕으로 K-water의 가뭄정보시스템(국토해양부와 한국수자원공사, 2008)을 이용하여 MSWSI를 계산하고 가뭄을 분석하였다(그림 8).
- 대상지점은 기상청관할관측소중 30년 이상의 자료기간을 가진 관측소를 선정하였으며, 선정된 관측소는 남한 내륙의 58개 관측소이다. 이들 관측소의 월 강수량 자료를 이용하였고 최종적으로 크리깅 기법으로 공간보간하여 전국의 가뭄상황을 나타내었다(그림 6).
- 대상지점은 SPI 지수 산정지점과 동일하다. 이들 관측소의 월 강수량, 기온 자료를 이용하여 산정하였고, 결과를 크리깅 기법으로 공간보간하여 전국의 가뭄상황을 나타내었다(그림 7).
- 2004년 Wells 등은 PDSI가 지역적으로 일관된 기준 하에 산정되지 못하고 있음을 확인하였으며, 이러한 결과가 PDSI의 경험적인 상수 결정 시 지역 특성이 반영되지 못하기 때문임을 밝힌 바 있다. 이러한 검토 결과를 바탕으로 PDSI의 경험적인 상수가 해당 지역의 특성을 바탕으로 자가 보정될 수 있도록 방법을 수정한 SCPDSI(Self-Calibrating PDSI)를 제안하였다. SC-PDSI는 대상지역의 기후특성 등을 고려하여 자동보정할 수 있도록 하여 기존 PDSI의 한계를 개선한 지수이다.
- 먼저, 가뭄을 모니터링하고 예측하기 위해서는 각 지역의 물이 어디서 어떤 경로를 거쳐 각 가정으로 오는지를 알아야 한다. 이를 위해 K-water는 국토부와 환경부 협조를 받아 지자체 물공급 체계 조사를 일제히 시행하였으며, 전국 3,482개소 읍면동별로 물이 어디로(수원)부터 어떻게 공급되는 지(공급체계)를 파악하여 DB를 구축하였다.
대상 데이터
- 면적강수량 산정을 위한 자료로 기상청 산하 77개 지점, 국토교통부 산하 429개 지점, K-water 산하 163개 지점, 총 669개 지점에서 관측된 일 강수량 자료를 이용하였다. 내륙의 강수량은 제주도 4개 지점과 울릉도 등 도서지역 2개 지점을 제외한 663개 지점의 자료를 이용하였다. 유역별 면적강수량은 티센법(Thiessen method)을 이용하여 지점에 대한 유역별 티센계수를 산정한 후 월별 및 연도별로 강수량을 산정하고 평균값을 계산하였다.
- , 1993)를 산정하였다. 대상지점은 기상청관할관측소중 30년 이상의 자료기간을 가진 관측소를 선정하였으며, 선정된 관측소는 남한 내륙의 58개 관측소이다. 이들 관측소의 월 강수량 자료를 이용하였고 최종적으로 크리깅 기법으로 공간보간하여 전국의 가뭄상황을 나타내었다(그림 6).
- 전국유역조사 자료는 중권역별 일단위 자료이나, 2012년부터는 일단위 지점 자료를 면적강수량으로 산정하여야 한다. 면적강수량 산정을 위한 자료로 기상청 산하 77개 지점, 국토교통부 산하 429개 지점, K-water 산하 163개 지점, 총 669개 지점에서 관측된 일 강수량 자료를 이용하였다. 내륙의 강수량은 제주도 4개 지점과 울릉도 등 도서지역 2개 지점을 제외한 663개 지점의 자료를 이용하였다.
- 우리나라 전역의 강수량을 산정하기 위해 2012년까지는 기조사된 전국유역조사 자료를 사용하였고, 2013년부터는 국토교통부, 기상청, K-water가 관리하고 있는 TM 강우관측소의 자료를 사용하였다. 전국유역조사 자료는 중권역별 일단위 자료이나, 2012년부터는 일단위 지점 자료를 면적강수량으로 산정하여야 한다.
- 2014년과 2015년의 가뭄빈도를 평가하기 위해 연강수량에 대한 최소치 빈도분석을 수행하였다. 이를 위해 5대강 수계, 임진강, 동해안, 서해안 유역의 면적강수량을 산정하여 1966년부터 2015년까지 50년간의 계열을 구성하였다.
- , 1992)으로 추정하였다. 추정된 유역의 매개변수는 토양배수, 토양심도, 수문지질, 유역특성 인자를 사용한 군집분석(cluster analysis) 결과에 의해 113개 중권역에 할당하였다. 이러한 과정을 거쳐 ‘66년 ~ ‘15년의 자연유출량을 산정하였다(한국수자원공사, 2016a).
데이터처리
- MSWSI는 전국을 32개 유역으로 분할한 MSWSI 유역 단위로 계산된다. 각 유역별로 선정된 입력자료들의 월별 통계치(평균, 표준편차)를 계산한 후, 특정 월의 자료와 평균, 표준편차를 이용하여 비초과확률을 계산한다. 입력 인자별 월별 평균치를 이용하여 해당 월의 가중치를 계산한 후, 이를 앞서 계산된 비초과확률과의 MSWSI 계산식에 따라 최종적인 MSWSI값을 산정하게 된다.
이론/모형
- 2014년과 2015년 기상학적 가뭄상황을 분석하기 위하여 지속기간 6개월의 SPI 지수(McKee et. al., 1993)를 산정하였다. 대상지점은 기상청관할관측소중 30년 이상의 자료기간을 가진 관측소를 선정하였으며, 선정된 관측소는 남한 내륙의 58개 관측소이다.
- 3변수 Weibull 분포형의 매개변수는 통계적으로 가장 효율적인 매개변수 추정값을 얻을 수 있는 최우도법(maximum likelihood method)을 사용하였다. 최우도법으로 매개변수를 찾지 못하는 경우에는 L-모멘트법으로 구해진 매개변수를 사용하였다.
- 최우도법으로 매개변수를 찾지 못하는 경우에는 L-모멘트법으로 구해진 매개변수를 사용하였다. Weibull 확률분포함수와 추정된 매개변수를 사용하여 전국 및 주요 유역의 재현기간별 최소강수량을 표 3과 같이 구하였다.
- 따라서 현재 상황에서 한강, 낙동강, 금강 및 영산·섬진강 유역의 장기간의 자연유출량 자료를 수위-유량 관계곡선에 의해 산정하는 것은 자료의 가용성 부족 및 신뢰성 면에서 적용이 어려우므로, 월단위 강우-유출모형인 abcd 모형(Thomas, 1981)을 이용하였다. abcd 모형에 융적설로 인한 강수의 지체현상을 고려하기 위해 McCabe와 Markstrom(2007)가 제안한 일종의 온도지수법 방법을 추가하였다. 전국적으로 인위적 물사용 인프라가 적은 24개 유역을 선정하고, 융적설을 포함한 월단위 강우-유출 모형의 매개변수를 SCE-UA 전역최적화 알고리즘(Duan et.
- 따라서 현재 상황에서 한강, 낙동강, 금강 및 영산·섬진강 유역의 장기간의 자연유출량 자료를 수위-유량 관계곡선에 의해 산정하는 것은 자료의 가용성 부족 및 신뢰성 면에서 적용이 어려우므로, 월단위 강우-유출모형인 abcd 모형(Thomas, 1981)을 이용하였다.
- 내륙의 강수량은 제주도 4개 지점과 울릉도 등 도서지역 2개 지점을 제외한 663개 지점의 자료를 이용하였다. 유역별 면적강수량은 티센법(Thiessen method)을 이용하여 지점에 대한 유역별 티센계수를 산정한 후 월별 및 연도별로 강수량을 산정하고 평균값을 계산하였다. 그림 1에 2015년까지 우리나라 연강수량의 변화를 나타내었다.
- abcd 모형에 융적설로 인한 강수의 지체현상을 고려하기 위해 McCabe와 Markstrom(2007)가 제안한 일종의 온도지수법 방법을 추가하였다. 전국적으로 인위적 물사용 인프라가 적은 24개 유역을 선정하고, 융적설을 포함한 월단위 강우-유출 모형의 매개변수를 SCE-UA 전역최적화 알고리즘(Duan et. al., 1992)으로 추정하였다. 추정된 유역의 매개변수는 토양배수, 토양심도, 수문지질, 유역특성 인자를 사용한 군집분석(cluster analysis) 결과에 의해 113개 중권역에 할당하였다.
- 최소 강우량 빈도분석에 사용한 확률분포형은 3변수 Weibull 분포형으로 하였다. Weibull 분포형은 T y p e-Ⅲ 극치분포라고도 하며, GEV(Generalized Extreme Value) 분포에서 형상 매개변수가 ‘0’보다 큰 경우로 하한값이 ‘0’이다.
- 3변수 Weibull 분포형의 매개변수는 통계적으로 가장 효율적인 매개변수 추정값을 얻을 수 있는 최우도법(maximum likelihood method)을 사용하였다. 최우도법으로 매개변수를 찾지 못하는 경우에는 L-모멘트법으로 구해진 매개변수를 사용하였다. Weibull 확률분포함수와 추정된 매개변수를 사용하여 전국 및 주요 유역의 재현기간별 최소강수량을 표 3과 같이 구하였다.
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