$\require{mediawiki-texvc}$

연합인증

연합인증 가입 기관의 연구자들은 소속기관의 인증정보(ID와 암호)를 이용해 다른 대학, 연구기관, 서비스 공급자의 다양한 온라인 자원과 연구 데이터를 이용할 수 있습니다.

이는 여행자가 자국에서 발행 받은 여권으로 세계 각국을 자유롭게 여행할 수 있는 것과 같습니다.

연합인증으로 이용이 가능한 서비스는 NTIS, DataON, Edison, Kafe, Webinar 등이 있습니다.

한번의 인증절차만으로 연합인증 가입 서비스에 추가 로그인 없이 이용이 가능합니다.

다만, 연합인증을 위해서는 최초 1회만 인증 절차가 필요합니다. (회원이 아닐 경우 회원 가입이 필요합니다.)

연합인증 절차는 다음과 같습니다.

최초이용시에는
ScienceON에 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 로그인 (본인 확인 또는 회원가입) → 서비스 이용

그 이후에는
ScienceON 로그인 → 연합인증 서비스 접속 → 서비스 이용

연합인증을 활용하시면 KISTI가 제공하는 다양한 서비스를 편리하게 이용하실 수 있습니다.

소양강댐 유역에 대한 지표수문모형의 구축
Development of Land Surface Model for Soyang river basin 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.50 no.12, 2017년, pp.837 - 847  

이재현 (홍익대학교 토목공학과) ,  조희대 (미국 케네소주립대학교 서던폴리테크닉공과대학 토목건설공학과) ,  최민하 (성균관대학교 수자원대학원 수자원학과) ,  김동균 (홍익대학교 토목공학과)

초록
AI-Helper 아이콘AI-Helper

본 연구에서는 소양강댐 유역의 수문기상인자들의 시공간적 변동성을 명확히 파악하기 위하여 지표해석모형을 구축하였다. 지표해석 모형으로는 Variable Infiltration Capacity (VIC) 모형을 사용하였으며, 모형의 공간 해상도는 10 km, 시간 해상도는 1일로 정하였다. 2007~2010년 기간의 일유량자료를 바탕으로 Isolated Particle Swarm Optimization 알고리즘을 사용하여 모형의 7개 매개변수를 보정하였고, 2011~2014년 기간의 일유량자료를 사용하여 모형을 검증하였다. 보정된 모형은 보정기간과 검증기간 모두에 대하여 0.90의 Nash-Sutcliffe Coefficient값과 0.95의 상관계수를 보였다. 소양강댐유역에 대하여 산출된 인자들은 여름철에 강우가 집중되어있는 우리나라의 계절적인 특성과 기온변화로 인한 장 단파 복사량의 변화와, 지표면 온도의 변화, 이로 인해 피복층에서의 증발과 식생 증산의 변화가 고려되어 총 증발산이 변화하는 경향이 잘 반영된 것으로 나타났다. 산출된 수문인자를 검증하기 위하여 지상관측토양수분자료와 비교하였다. 겨울철을 제외한 4~11월의 비교결과 두 자료의 추세선의 기울기는 1.087로 나타났고, 상관계수는 0.723의 값을 나타냈다. 이러한 본 연구의 결과는 지표해석모형이 우리나라 주요 댐 유역의 수문기상인자의 시공간적인 변화를 정확히 파악하는데 활용될 수 있으며, 나아가서는 더욱 정밀하고 효율적인 수자원계획을 수립하는 데에도 활용될 수 있다는 점을 시사한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Land Surface Model (LSM) was developed for the Soyang river basin located in Korean Peninsula to clarify the spatio-temporal variability of hydrological weather parameters. Variable Infiltration Capacity (VIC) model was used as a LSM. The spatial resolution of the model was 10 km and the time resolu...

주제어

AI 본문요약
AI-Helper 아이콘 AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 연구에서는 우리나라의 수자원계획에서 가장 중요한 역할을 담당하는 지역 중의 하나인 소양강댐의 유역에 대하여 VIC 모형을 구축하여 그 적용성을 평가하였다. 본 연구가 우리나라에서 이미 수행되었던 연구들과 비교하였을 때 구분되는 점은 (1) 유량뿐만이 아닌 토양수분의 관점에서도 모형의 정확성을 평가하였고; (2) Particle Swarm 기반의 최적화 알고리즘을 사용하여 모형의 매개변수를 교정하여, 모형이 높은 시간(1일) 해상도를 가졌음에도 불구하고 모형의 정확도가 매우 높게 산출되었다(유량에 대한 Nash-Sutcliff Coefficient: 0.
  • 본 연구에서는 지표해석 모형을 이용하여 각 격자에서의 수문기상 인자들을 산출해 내는데 목적이 있다. VIC model은 대기와 식생 및 토양의 상호작용을 이용하여 에너지 플럭스를 모의하여 여러 수문 기상인자들을 파악할 수 있다.
  • 본 연구에서는 지표해석모형을 구축하기 위하여 대상 유역을 선정하고, 선정된 대상유역에 대하여 모형의 입력 자료를 구축하였다. 대상유역은 비교적 정확한 유량 관측 자료를 얻을 수 있는 소양강댐 유역을 선정하였다(Fig.

가설 설정

  • VIC model은 표층토양수분의 측면이동은 없는 것으로 가정한다. 따라서 VIC model의 표층토양수분의 거동은 1차원 Richard 방정식으로 모의된다.
본문요약 정보가 도움이 되었나요?

질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
VIC 모형은 무엇인가요? VIC 모형은 1994년 미국 University of Washington에서 개발된 수문 모형으로, 대기와 식생 그리고 토양의 상호작용 등의 수문과정을 기반으로 물과 에너지 플럭스(Water and Energy Flux)를 모의하는 모형이다(Liang et al, 1994). 모형은 크게 물수지(Water Balance), 하도추적(Channel routing), 에너지수지(Energy Balance) 등으로 구성되어 있다.
지표해석모형에 입력되는 자료는? , 2003), 이를 사용하여 유역내의 물과 에너지의 시공간적 분포를 모의하기 위한 연구 또한 다수 존재한다. 입력 자료로는 지표면의 초기 상태를 나타내는 초기조건, 강우 및 온도 등 의 기상강제입력자료와 토양의 상태변수와 플럭스를 나타내는 경계조건, 그리고 토양, 식생, 지형 등을 나타내는 유역특성 변수를 필요로 하며 모의를 통해 상태변수(토양수분 및 증발산), 플럭스(잠열, 현열, 지열), 유출량 등의 결과자료를 산출한다. 초기 지표해석모형은 식생이 물과 에너지의 순환에 미치는 영향을 고려할 수 있도록 개발되었다.
지구온난화의 증가로 인한 피해는? 지구온난화는 점진적으로 증가하여 최근에는 해수면 상승, 가뭄, 홍수, 태풍, 폭염, 폭설 등의 재난을 통해 자연과 인류에게 직접적인 피해를 주기에까지 이르렀다. 지난 100년간 전 지구 평균기온은 0.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (47)

  1. Andreadis, K. M., Clark, E. A., Wood, A. W., Hamlet, A. F., and Lettenmaier, D. P. (2005). "Twentieth-century drought in the conterminous United States." Journal of Hydrometeorology, Vol. 6, No. 6, pp. 985-1001. 

  2. Arnold, J. G., Williams, J. R., Nicks, A. D., and Sammons, N. B. (1990). SWRRB; a basin scale simulation model for soil and water resources management 

  3. Bae, D. H., Son, K. H., and Kim, H. (2013). "Derivation & evaluation of drought threshold level considering hydro-meteorological data on South Korea." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 46, No. 3, pp. 287-299. 

  4. Bae, D. H., Son, K. H., Ahn, J. B., Hong, J. Y., Kim, G. S., Chung, J. S., Jung, U. S., and Kim, J. K. (2012). "Development of real-time drought monitoring and prediction system on Korea & East Asia region." Atmosphere, Vol. 22, No. 2, pp. 267-277. 

  5. Blondin, C. (1991). "Parameterization of land-surface processes in numerical weather prediction." In Land Surface Evaporation, Springer New York, pp. 31-54. 

  6. Bras, R. L. (1990). Hydrology: an introduction to hydrologic science. Addison Wesley Publishing Company. 

  7. Burnash, R. J., Ferral, R. L., and McGuire, R. A. (1973). A generalized streamflow simulation system, conceptual modeling for digital computers. 

  8. Chen, F., Crow, W. T., Starks, P. J., and Moriasi, D. N. (2011). "Improving hydrologic predictions of a catchment model via assimilation of surface soil moisture." Advances in Water Resources, Vol. 34, No. 4, pp. 526-536. 

  9. Chen, F., Janjic, Z., and Mitchell, K. (1997). "Impact of atmospheric surface-layer parameterizations in the new land-surface scheme of the NCEP mesoscale Eta model." Boundary-Layer Meteorology, Vol. 85, No. 3, pp. 391-421. 

  10. Cho, H., Kim, D., Olivera, F., and Guikema, S. D. (2011). "Enhanced speciation in particle swarm optimization for multi-modal problems." European Journal of Operational Research, Vol. 213, No. 1, pp. 15-23. 

  11. Choi, M., and Jacobs, J. M. (2008). "Temporal variability corrections for Advanced Microwave Scanning Radiometer E (AMSR-E) surface soil moisture: case study in Little River region, Georgia, US." Sensors, Vol. 8, No. 4, pp. 2617-2627. 

  12. Cosgrove, B. A., Lohmann, D., Mitchell, K. E., Houser, P. R., Wood, E. F., Schaake, J. C., Robock, A., Sheffield, J., Duan, Q., Luo, L., Higgins, R. W., Pinker, R. T., Tarpley, J. D., and Meng, J. (2003). "Real-time and retrospective forcing in the North American Land Data Assimilation System (NLDAS) project." Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 108, 8842, doi: 10.1029/2002JD003118. 

  13. Crosson, W. L., Laymon, C. A., Inguva, R., and Schamschula, M. P. (2002). "Assimilating remote sensing data in a surface fluxsoil moisture model." Hydrological Processes, Vol. 16, No. 8, pp. 1645-1662. 

  14. Dai, Y., Zeng, X., Dickinson, R. E., and Baker, I. (2003). "The common land model." Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 84, No. 8, pp. 1013. 

  15. Dickinson, R. E. (1984). "Modeling evapotranspiration for threedimensional global climate models." Climate processes and Climate Sensitivity, pp. 58-72. 

  16. Dickinson, R. E. (1986). Biosphere/atmosphere transfer scheme (BATS) for the NCAR community climate model. Technical report. 

  17. Dickinson, R. E., Kennedy, P. J., and Henderson-Sellers, A. (1993). "Biosphere-atmosphere transfer scheme (BATS) version 1e as coupled to the NCAR community climate model." National Center for Atmospheric Research, Climate and Global Dynamics Division. 

  18. Ducroude, N., Laval, K., and Perrier, A. (1993). "A new set of parameterizations of the hydrologic exchanges at the landatmosphere interface within the LMD atmospheric general circulation model." Journal of Climate, Vol. 6, No. 2, pp. 248-273. 

  19. Famiglietti, J. S., and Wood, E. F. (1994). "Multiscale modeling of spatially variable water and energy balance processes." Water Resources Research, Vol. 30, No. 11, pp. 3061-3078. 

  20. Fatichi, S., Ivanov, V. Y., and Caporali, E. (2011). "Simulation of future climate scenarios with a weather generator." Advances in Water Resources, Vol. 34, No. 4, pp. 448-467. 

  21. Fowler, H. J., Blenkinsop, S., and Tebaldi, C. (2007). "Linking climate change modelling to impacts studies: recent advances in downscaling techniques for hydrological modelling." International Journal of Climatology, Vol. 27, No. 12, pp. 1547-1578. 

  22. Franchini, M., and Pacciani, M. (1991). "Comparative analysis of several conceptual rainfall-runoff models." Journal of Hydrology, Vol. 122, No. 1-4, pp. 161-219. 

  23. Houser, P. R., Shuttleworth, W. J., Famiglietti, J. S., Gupta, H. V., Syed, K. H., and Goodrich, D. C. (1998). "Integration of soil moisture remote sensing and hydrologic modeling using data assimilation." Water Resources Research, Vol. 34, No. 12, pp. 3405-3420. 

  24. IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) (2013). Climate change 2013: the physical science basis. 

  25. Kilsby, C. G., Jones, P. D., Burton, A., Ford, A. C., Fowler, H. J., Harpham, C., James, P., Smith, A., and Wilby, R. L. (2007). "A daily weather generator for use in climate change studies." Environmental Modelling & Software, Vol. 22, No. 12, pp. 1705-1719. 

  26. Kim, D., Cho, H., Onof, C., and Choi, M. (2016). "Let-It-Rain: a web application for stochastic point rainfall generation at ungaged basins and its applicability in runoff and flood modeling." Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, pp. 1-21. 

  27. Kim, J. G., Kwon, H. H., and Kim, D. (2017). "A hierarchical Bayesian approach to the modified Bartlett-Lewis rectangular pulse model for a joint estimation of model parameters across stations." Journal of Hydrology, Vol. 544, pp. 210-223. 

  28. Koster, R. D., and Suarez, M. J. (1994). "The components of a 'SVAT' scheme and their effects on a GCM's hydrological cycle." Advances in Water Resources, Vol. 17, No. 1-2, pp. 61-78. 

  29. Liang, X., Lettenmaier, D. P., Wood, E. F., and Burges, S. J. (1994). "A simple hydrologically based model of land surface water and energy fluxes for general circulation models." Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 99, No. D7, pp. 14415-14428. 

  30. Lohmann, D., Nolte-Holube, R., and Raschke, E. (1996). "A largescale horizontal routing model to be coupled to land surface parametrization schemes." Tellus A, Vol. 48, No. 5, pp. 708-721. 

  31. Lohmann, D., Raschke, E., Nijssen, B., and Lettenmaier, D. P. (1998). "Regional scale hydrology: I. Formulation of the VIC-2L model coupled to a routing model." Hydrological Sciences Journal, Vol. 43, No. 1, pp. 131-141. 

  32. Mahrt, L., and Pan, H. (1984). "A two-layer model of soil hydrology." Boundary-Layer Meteorology, Vol. 29, No. 1, pp. 1-20. 

  33. Mitchell, K. E., Lohmann, D., Houser, P. R., Wood, E. F., Schaake, J. C., Robock, A., Cosgrove, B. A., Sheffield, J., Duan, Q., Luo, L., Higgins, R. W., Pinker, R. T., Tarpley, J. D., Lettenmaier, D. P., Marshall, C. H., Entin, J. K., Pan, M., Shi, W., Koren, V., Meng, J., Ramsay, B. H., and Bailey, A. A. (2004). "The multi-institution North American Land Data Assimilation System (NLDAS): Utilizing multiple GCIP products and partners in a continental distributed hydrological modeling system." Journal of Geophysical Research: Atmospheres, Vol. 109, D07S90, doi: 10.1029/203JD003823. 

  34. Monteith, J. L., and Unsworth, M. H. (1990). Principles of environmental physics, Edited by Arnold, S.E., London, UK. 

  35. Moran, M. S., Peters-Lidard, C. D., Watts, J. M., and McElroy, S. (2004). "Estimating soil moisture at the watershed scale with satellite-based radar and land surface models." Canadian Journal of Remote Sensing, Vol. 30, No. 5, pp. 805-826. 

  36. Nijssen, B., Lettenmaier, D. P., Liang, X., Wetzel, S. W., and Wood, E. F. (1997). "Streamflow simulation for continental-scale river basins." Water Resources Research, Vol. 33, No. 4, pp. 711-724. 

  37. Nijssen, B., Schnur, R., and Lettenmaier, D. P. (2001). "Global retrospective estimation of soil moisture using the variable infiltration capacity land surface model, 1980-93." Journal of Climate, Vol. 14, No. 8, pp. 1790-1808. 

  38. Pauwels, V., Hoeben, R., Verhoest, N. E., and De Troch, F. P. (2001). "The importance of the spatial patterns of remotely sensed soil moisture in the improvement of discharge predictions for smallscale basins through data assimilation." Journal of Hydrology, Vol. 251, No. 1, pp. 88-102. 

  39. Rodell, M., Houser, P. R., Jambor, U. E. A., Gottschalck, J., Mitchell, K., Meng, C. J., Arsenault, K., Cosgrove, B., Radakovich, J., Bosilovich, M., Entin, J. K., Walker, J. P., Lohmann, D., and Toll, D. (2004). "The global land data assimilation system." Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 85, No. 3, pp. 381-394. 

  40. Rudiger, C., Calvet, J. C., Gruhier, C., Holmes, T. R., De Jeu, R. A., and Wagner, W. (2009). "An intercomparison of ERS-Scat and AMSR-E soil moisture observations with model simulations over France." Journal of Hydrometeorology, Vol. 10, No. 2, pp. 431-447. 

  41. Sellers, P. J., Mintz, Y. C. S. Y., Sud, Y. E. A., and Dalcher, A. (1986). "A simple biosphere model (SiB) for use within general circulation models." Journal of the Atmospheric Sciences, Vol. 43, No. 6, pp. 505-531. 

  42. Son, K. H., Bae, D. H., and Chung, J. S. (2011). "Drought analysis and assessment by using land surface model on South Korea." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 44, No. 8, pp. 667-681. 

  43. Son, K. H., Lee, J. D., and Bae, D. H. (2010). "The application assessment of global hydrologic analysis models on South Korea." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 43, No. 12, pp. 1063-1074. 

  44. Son, K. H., Lee, M. H., and Bae, D. H. (2012). "Runoff analysis and assessment using land surface model on East Asia." Journal of Korea Water Resources Association, Vol. 45, No. 2, pp. 165-178. 

  45. Stocker, T. F., and Raible, C. C. (2005). "Climate change: water cycle shifts gear." Nature, Vol. 434, No. 7035, pp. 830-833. 

  46. Xue, Y., Sellers, P. J., Kinter, J. L., and Shukla, J. (1991). "A simplified biosphere model for global climate studies." Journal of Climate, Vol. 4, No. 3, pp. 345-364. 

  47. Yang, Z. L., and Dickinson, R. E. (1996). "Description of the Biosphere-Atmosphere Transfer Scheme (BATS) for the Soil Moisture Workshop and evaluation of its performance." Global and Planetary Change, Vol. 13, No. 1, pp. 117-134. 

저자의 다른 논문 :

LOADING...
섹션별 컨텐츠 바로가기

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

AI-Helper 아이콘
AI-Helper
안녕하세요, AI-Helper입니다. 좌측 "선택된 텍스트"에서 텍스트를 선택하여 요약, 번역, 용어설명을 실행하세요.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.

선택된 텍스트

맨위로