증발접시증발량의 경우 저수지 증발량을 산정하는 간접적인 방법으로 유용하게 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 제안하였다. 이를 위해서 전국 12개 지역에서 관측된 증발접시 증발량과 비교를 통해 제안식을 유도하였다. 또한 전국 44개 지역에 대해서 본 연구에서 제안된 증발접시 증발량 산정식을 다른 기온자료에 기초한 식들뿐만 아니라, 여러 종류의 기상자료(기온, 풍속, 습도, 일조시간)를 필요로 하는 식들과 비교하여 적용성을 파악하였다. 연구결과에 의하면 본 연구에서 제안된 증발량 산정식들은 다른 기온자료에 기초한 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 본 연구에서 제안된 증발량 산정식의 경우 우리나라 56개 연구지역 대부분에서 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 따라서 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용한 증발접시 증발량 산정식들은 우리나라에서 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 특히 적용성이 있는 것으로 판단된다. 추후에는 저수지에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 바탕으로 저수지 증발량 산정을 위한 제안식들의 적용성 검토연구가 필요하다.
증발접시 증발량의 경우 저수지 증발량을 산정하는 간접적인 방법으로 유용하게 적용되고 있다. 따라서 본 연구에서는 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 제안하였다. 이를 위해서 전국 12개 지역에서 관측된 증발접시 증발량과 비교를 통해 제안식을 유도하였다. 또한 전국 44개 지역에 대해서 본 연구에서 제안된 증발접시 증발량 산정식을 다른 기온자료에 기초한 식들뿐만 아니라, 여러 종류의 기상자료(기온, 풍속, 습도, 일조시간)를 필요로 하는 식들과 비교하여 적용성을 파악하였다. 연구결과에 의하면 본 연구에서 제안된 증발량 산정식들은 다른 기온자료에 기초한 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 본 연구에서 제안된 증발량 산정식의 경우 우리나라 56개 연구지역 대부분에서 전반적으로 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 따라서 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용한 증발접시 증발량 산정식들은 우리나라에서 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 특히 적용성이 있는 것으로 판단된다. 추후에는 저수지에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 바탕으로 저수지 증발량 산정을 위한 제안식들의 적용성 검토연구가 필요하다.
Pan evaporation has been used as an indirect method for the estimation of reservoir evaporation. Therefore, in this study, pan evaporation estimation equations using only temperature data were suggested in the case that available meteorological data is limited. A formula for estimating the pan evapo...
Pan evaporation has been used as an indirect method for the estimation of reservoir evaporation. Therefore, in this study, pan evaporation estimation equations using only temperature data were suggested in the case that available meteorological data is limited. A formula for estimating the pan evaporation were suggested by comparing estimated pan evaporation with measured pan evaporation in 12 study areas in Korea. The suggested pan evaporation equations were verified in 44 study areas by comparing not only with temperature-based equations but also with equations using other meteorological data (temperature, wind speed, relative humidity, and sunshine duration). The study results indicate that the suggested equations in this study provide much better pan evaporation estimates, compared with other temperature-based equations. Overall, the suggested equations provide appropriate pan evaporation estimates in most of 56 study areas. Therefore, the suggested equations using only temperature data in this study are considered appropriate for the estimation of pan evaporation in Korea especially in the case that available meteorological data is limited. In the future, using the air temperature and pan evaporation data measured at the reservoir, further research is needed to examine the applicability of suggested equations for the estimation of reservoir evaporation.
Pan evaporation has been used as an indirect method for the estimation of reservoir evaporation. Therefore, in this study, pan evaporation estimation equations using only temperature data were suggested in the case that available meteorological data is limited. A formula for estimating the pan evaporation were suggested by comparing estimated pan evaporation with measured pan evaporation in 12 study areas in Korea. The suggested pan evaporation equations were verified in 44 study areas by comparing not only with temperature-based equations but also with equations using other meteorological data (temperature, wind speed, relative humidity, and sunshine duration). The study results indicate that the suggested equations in this study provide much better pan evaporation estimates, compared with other temperature-based equations. Overall, the suggested equations provide appropriate pan evaporation estimates in most of 56 study areas. Therefore, the suggested equations using only temperature data in this study are considered appropriate for the estimation of pan evaporation in Korea especially in the case that available meteorological data is limited. In the future, using the air temperature and pan evaporation data measured at the reservoir, further research is needed to examine the applicability of suggested equations for the estimation of reservoir evaporation.
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문제 정의
Linacre (1977)는 기온만을 이용하여 증발산량을 산정하는 다음과 같은 Eq. (8)을 제안하였으며, 본 연구에서는 증발접시 증발량 모의정도를 알아보기 위하여 식의 적용성을 검토하였다.
Romanenko (1961)는 기온과 상대습도의 관계로부터 증발산량을 산정하는 다음과 같은 Eq. (9)를 제안하였으며, 본 연구에서는 증발접시 증발량 모의정도를 알아보기 위하여 식의 적용성을 검토하였다.
Hargreaves and Samani (1985)는 잔디에서 증발산량을 계산하는 다음과 같은 식을 제안한 바 있으며, 본 연구에서는 증발접시 증발량 모의정도를 알아보기 위하여 식의 적용성을 검토하였다. Eq.
하지만 조합식의 경우 에너지항 뿐만 아니라 공기동력항을 포함하고 있어서 여러 기상관측자료(일사량, 기온, 일조시간, 풍속, 상대습도)가 없는 경우에는 적용할 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 기온자료만으로도 증발량을 산정할 수 있도록 공기동력항을 제외한 에너지항만을 반영한 증발식을 제안하였다. 이를 위해서 소형증발접시 증발량과 일사량자료가 양호한 12개 지역(서울, 인천, 수원, 서산, 청주, 대전, 포항, 전주, 부산, 목포, 제주, 진주)에 대해서 Eq.
본 연구에서는 Penman에 의해서 제안된 조합식(combination approach)에서 공기동력항을 제외한 에너지항만을 적용하여 증발량을 산정하는 방법을 검토하였다. 조합식에서 에너지항을 산정하기 위해 필요한 입력자료인 순방사(net radiation) 대신에 일사량을 입력자료로 적용함으로써 순방사를 적용하는 경우보다 계산과정과 입력자료를 단순화하였고, 일사량의 경우 기온자료만을 이용하여 산정된다.
본 연구에서는 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 식들의 적용성을 검토하기 위해 기온자료를 포함한 다양한 다른 기상요소 자료를 이용하는 식들 중에서 대표적인 식들을 비교 검토하였다. 비교 검토된 식은 많은 기상자료를 필요로 하지만 정확도가 높은 것으로 알려진 Penman식, KohlerNordenson-Fox (KNF)식과 Priestley-Taylor식, DebruinKeijman식 그리고 Rohwer식 등이다(Table 3).
본 연구에서는 기온자료만을 이용한 증발량 산정식의 적용성을 검토하였다. 이를 위해서 Bristow and Campbell(1984)이 제안한 기온자료를 이용한 일사량 산정식의 매개변수를 추정하고, 추정된 일사량 산정식을 이용하여 증발량 산정식을 제안하였다.
본 연구에서는 기온자료에 기초한 5가지 식들(MT1식~MT5식)을 이용하여 증발량을 산정하고 그 적용성을 평가하기 위해 속초 등 56개 지역에 대해서 관측된 증발접시 증발량과 비교 검토하였다. 또한 기온자료 이외에 추가적으로 다른 기상자료를 필요로 하는 5가지 식들(M1식~M5식)과의 비교를 통해 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 식들의 적용성을 파악하였다(Table 6).
본 연구에서는 이용할 수 있는 기상자료가 제한적인 경우에 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 방법을 제시하였다. 기온자료는 전국적으로 많은 지점에서 관측되고 있어서 다른 기상요소(풍속, 상대습도, 일사량, 일조시간) 자료가 없는 경우에 증발량을 산정하는데 유용하게 활용될 수 있다.
본 연구에서는 전국적으로 많은 지점에서 관측되고 있는 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 식들의 적용성을 검토하였다.
따라서 가급적 여러 종류의 기상요소 자료를 필요로 하지 않으면서도 정확하게 증발량을 산정하는 식을 적용하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 증발접시 증발량자료와의 비교를 통해 전국적으로 많은 지점에서 관측되고 있는 기온자료만으로 증발접시 증발량을 산정하는 방법을 검토하고 제시하였다.
가설 설정
비교 검토된 식은 많은 기상자료를 필요로 하지만 정확도가 높은 것으로 알려진 Penman식, KohlerNordenson-Fox (KNF)식과 Priestley-Taylor식, DebruinKeijman식 그리고 Rohwer식 등이다(Table 3). 기존의 잠재 증발산량 산정식들의 소형증발접시 증발량 산정을 위한 적용성을 비교 평가하기 위해서 증발은 수표면(albedo=0.06)에서 발생하는 것으로 가정하였다.
제안 방법
또한 Eq. (12)로부터 산정된 일사량과 관측된 일사량을 월별로 비교 분석하였다. 비교분석한 결과에 의하면 거의 모든 월에서 산정된 일사량과 관측된 일사량 사이에 큰 차이를 보이지 않았다.
또한 56개 기상관측지점의 가용한 수문기상자료 기간을 고려하고, 국가수자원 종합정보시스템(WAMIS)에서 제공되는 자료를 활용하여 56개 연구지역의 기상관측지점을 중심으로 반경 10 km에 대해서 1975년부터 1990년도까지 4개년도(1975, 1980, 1985, 1990)에 대한 토지피복도를 분석하였다. GIS분석을 이용하여 56개 연구지역의 토지이용조건과 지역평균고도 등을 분석한 결과를 바탕으로 연구지역을 분류하였다(Table 1). 또한 군집분석을 활용하여 56개 연구지역을 고도, 도시화비 그리고 육지비에 따라서 여러 군집으로 분류하였다(Table 2).
각 연구지역의 지리적 특성과 본 연구의 제안식인 MT1식과 MT2식으로부터 산정된 증발량 산정결과와의 연관성을 분석하였다. MT1식과 MT2식의 고도에 따른 기압변화가 증발접시 증발량에 미치는 영향을 분석한 바에 의하면 고도가 증가함에 따라 증발량이 증가함을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 56개 연구지역의 지리지형적 특성에 따른 증발량산정결과를 분석하기 위해 군집분석을 이용하여 각 연구지역을 고도, 도시화비 그리고 육지비에 따라서 여러 군집으로 구분하고 각 군집별로 NSE 지수의 평균값을 분류하였다(Table 7). 기온자료를 이용하여 증발량을 산정하는 식들 중 가장 양호한 결과를 보인 MT1식과 MT2식, 그리고 본 연구에서 비교 검토된 기온자료 이외의 기상자료를 이용하여 증발량을 산정하는 식들 중에서 양호한 결과를 보인 KNF식, 그리고 Penman식에 대해서 Table 7의 결과를 바탕으로 각 연구지역의 지리지형적 특성과 증발량 산정결과와의 연관성을 분석하였다. 과거 발표된 연구결과에 의하면 증발산 현상에 밀접한 관련이 있는 기온, 습도, 풍속, 그리고 일사량 등과 같은 기상요소는 지리지형적 특성과 밀접한 상관이 있는 것으로 나타났다(Qiu et al.
본 연구에 사용된 기상자료는 월평균 자료로서, 소형증발접시 증발량, 기온, 상대습도, 풍속, 일조시간 등이다. 또한 56개 기상관측지점의 가용한 수문기상자료 기간을 고려하고, 국가수자원 종합정보시스템(WAMIS)에서 제공되는 자료를 활용하여 56개 연구지역의 기상관측지점을 중심으로 반경 10 km에 대해서 1975년부터 1990년도까지 4개년도(1975, 1980, 1985, 1990)에 대한 토지피복도를 분석하였다. GIS분석을 이용하여 56개 연구지역의 토지이용조건과 지역평균고도 등을 분석한 결과를 바탕으로 연구지역을 분류하였다(Table 1).
GIS분석을 이용하여 56개 연구지역의 토지이용조건과 지역평균고도 등을 분석한 결과를 바탕으로 연구지역을 분류하였다(Table 1). 또한 군집분석을 활용하여 56개 연구지역을 고도, 도시화비 그리고 육지비에 따라서 여러 군집으로 분류하였다(Table 2).
본 연구에서는 기온자료에 기초한 5가지 식들(MT1식~MT5식)을 이용하여 증발량을 산정하고 그 적용성을 평가하기 위해 속초 등 56개 지역에 대해서 관측된 증발접시 증발량과 비교 검토하였다. 또한 기온자료 이외에 추가적으로 다른 기상자료를 필요로 하는 5가지 식들(M1식~M5식)과의 비교를 통해 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 식들의 적용성을 파악하였다(Table 6). 본 연구에서 적용된 기온자료에 기초한 5가지 식은 기존의 식들을 수정하여 제안한 2가지식, 즉 제안식 1(MT1식), 제안식 2(MT2식)와 3가지의 다른 기온자료에 기초한 식들, 즉 Hargreaves-Samani식(MT3식), Romanenko식(MT4식) 그리고 Linacre식(MT5식) 등이다.
이를 위해서 Bristow and Campbell(1984)이 제안한 기온자료를 이용한 일사량 산정식의 매개변수를 추정하고, 추정된 일사량 산정식을 이용하여 증발량 산정식을 제안하였다. 또한 전국 56개 연구지역에 대해서 기온자료에 기초한 식들(Linacre식, Romanenko식, HargreavesSamani식) 뿐만 아니라, 다른 기상요소 자료에 기초한 식들(Penman식, KNF식, Priestley-Taylor식, Debruin-Keijman식, Rohwer식)을 비교 검토하였다.
본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 경우 기온변화가 증발량 산정에 미치는 영향의 민감도를 분석하기 위해 수원, 대전 그리고 제주지역을 대상으로 민감도분석을 실시하였다.
본 연구에서는 56개 연구지역의 지리지형적 특성에 따른 증발량산정결과를 분석하기 위해 군집분석을 이용하여 각 연구지역을 고도, 도시화비 그리고 육지비에 따라서 여러 군집으로 구분하고 각 군집별로 NSE 지수의 평균값을 분류하였다(Table 7). 기온자료를 이용하여 증발량을 산정하는 식들 중 가장 양호한 결과를 보인 MT1식과 MT2식, 그리고 본 연구에서 비교 검토된 기온자료 이외의 기상자료를 이용하여 증발량을 산정하는 식들 중에서 양호한 결과를 보인 KNF식, 그리고 Penman식에 대해서 Table 7의 결과를 바탕으로 각 연구지역의 지리지형적 특성과 증발량 산정결과와의 연관성을 분석하였다.
7은 56개 연구지역에서 MT1식과 MT2식으로부터 산정된 증발접시 증발량의 공간적 분포를 보여준다. 분석을 위해 1973년부터 1990년까지 그리고 1991년부터 2014년까지 두 기간으로 구분하여 56개 연구지역에서 MT1식과 MT2식으로부터 산정된 증발접시 증발량의 공간적 분포를 비교분석하였다. 분석결과 두 다른 기간 모두에서 MT1식과 MT2식이 비슷한 증발량의 공간적 분포를 보여주고 있다.
본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 경우 기온변화가 증발량 산정에 미치는 영향의 민감도를 분석하기 위해 수원, 대전 그리고 제주지역을 대상으로 민감도분석을 실시하였다. 분석을 위해 기온을 -50%에서 +50%까지 25% 간격으로 변화시키면서 증발량 산정결과를 비교하였다. 분석결과 MT1식과 MT2식 모두에서 기온이 증가함에 따라 증발량이 증가함을 확인할 수 있었다.
기온자료는 전국적으로 많은 지점에서 관측되고 있어서 다른 기상요소(풍속, 상대습도, 일사량, 일조시간) 자료가 없는 경우에 증발량을 산정하는데 유용하게 활용될 수 있다. 산정된 일사량자료를 이용하여 증발량을 산정하고, 산정된 증발량을 소형증발접시 증발량과 비교하였다.
본 연구에서는 기온자료만을 이용한 증발량 산정식의 적용성을 검토하였다. 이를 위해서 Bristow and Campbell(1984)이 제안한 기온자료를 이용한 일사량 산정식의 매개변수를 추정하고, 추정된 일사량 산정식을 이용하여 증발량 산정식을 제안하였다. 또한 전국 56개 연구지역에 대해서 기온자료에 기초한 식들(Linacre식, Romanenko식, HargreavesSamani식) 뿐만 아니라, 다른 기상요소 자료에 기초한 식들(Penman식, KNF식, Priestley-Taylor식, Debruin-Keijman식, Rohwer식)을 비교 검토하였다.
본 연구에서는 Penman에 의해서 제안된 조합식(combination approach)에서 공기동력항을 제외한 에너지항만을 적용하여 증발량을 산정하는 방법을 검토하였다. 조합식에서 에너지항을 산정하기 위해 필요한 입력자료인 순방사(net radiation) 대신에 일사량을 입력자료로 적용함으로써 순방사를 적용하는 경우보다 계산과정과 입력자료를 단순화하였고, 일사량의 경우 기온자료만을 이용하여 산정된다. 따라서 적용된 식은 Penman에 의해서 제안된 조합식에서 증발량 산정에 필요한 일사량, 일조시간, 풍속, 상대습도 등의 기상자료를 필요로 하지 않는다.
대상 데이터
1, Table 1). 본 연구에 사용된 기상자료는 월평균 자료로서, 소형증발접시 증발량, 기온, 상대습도, 풍속, 일조시간 등이다. 또한 56개 기상관측지점의 가용한 수문기상자료 기간을 고려하고, 국가수자원 종합정보시스템(WAMIS)에서 제공되는 자료를 활용하여 56개 연구지역의 기상관측지점을 중심으로 반경 10 km에 대해서 1975년부터 1990년도까지 4개년도(1975, 1980, 1985, 1990)에 대한 토지피복도를 분석하였다.
수문기상 자료의 가용성을 검토한 결과를 바탕으로 본 연구에서는 기상청에서 관리하는 우리나라 전국에 위치한 56개 기상관측지점의 기상자료를 이용하였다(Fig. 1, Table 1). 본 연구에 사용된 기상자료는 월평균 자료로서, 소형증발접시 증발량, 기온, 상대습도, 풍속, 일조시간 등이다.
이론/모형
본 연구에서 적용된 기온자료에 기초한 5가지 식은 기존의 식들을 수정하여 제안한 2가지식, 즉 제안식 1(MT1식), 제안식 2(MT2식)와 3가지의 다른 기온자료에 기초한 식들, 즉 Hargreaves-Samani식(MT3식), Romanenko식(MT4식) 그리고 Linacre식(MT5식) 등이다. 본 연구에서 비교 평가된 기온뿐만 아니라 다른 기상자료에 기초한 5가지 식들은 Penman 증발량산정식(M1식), PriestleyTaylor식(M2식), KNF식(M3식), Debruin-Keijman식(M4식), Rohwer식(M5식) 등이다.
77사이의 수치를 보였다. 본 연구에서는 관측된 증발접시 증발량을 이용하여 증발량 산정식들의 매개변수를 산정하기 위해 NashSutcliffe지수(NSE)를 적용하였다. NSE 지수는 -∞에서 1까지의 범위를 가지며, 1에 가까울수록 관측값과 산정값이 완전하게 일치함을 의미한다.
식 적용에 필요한 일사량을 산정하기 위해서 Bristow and Campbell (1984)이 제안한 기온자료를 이용한 일사량 산정식 Eqs. (5)~(7)을 우리나라 지역 특성에 맞도록 수정하고 계수값을 추정하였다.
성능/효과
하지만 고도변화가 증발량에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다. MT1 및MT2식의 증발량산정 결과를 도시화 및 육지비에 따라서 분류하여 분석한 바에 의하면 연구지역의 지리적 위치에 따른 기압 및 기온변화가 MT1식과 MT2식의 증발량산정에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
각 연구지역의 지리적 특성과 본 연구의 제안식인 MT1식과 MT2식으로부터 산정된 증발량 산정결과와의 연관성을 분석하였다. MT1식과 MT2식의 고도에 따른 기압변화가 증발접시 증발량에 미치는 영향을 분석한 바에 의하면 고도가 증가함에 따라 증발량이 증가함을 확인할 수 있었다. 하지만 고도변화가 증발량에 미치는 영향은 크지 않은 것으로 나타났다.
하지만 NSE지수가 각 군집마다 전반적으로 높고, 군집별로 큰 차이가 없어서 물리적인 의미를 부여하는 것은 무리가 있다. NSE지수 분석결과 연구지역의 지리적 위치에 상관없이 56개 연구지역에서 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보이고 있어서 지리적 위치에 따른 기압 및 기온 변화가 증발량 산정에 반영되고 있는 것으로 판단된다.
분석결과에 의하면 전반적으로 본 연구에서 적용성을 검토하고자 하는 기온자료를 적용한 식들 중에서 본 연구에서 제안된 MT1식이나 MT2식의 경우 다른 기온자료에 기초한 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보였다. 기온자료 이외의 다른 기상자료를 이용한 식들과 비교하였을 경우 에너지와 공기동력학적인 물리적 특성을 반영한 증발량산정식(KNF, Penman식)이 일부지역을 제외하고 전반적으로 양호한 모의 결과를 보였다(Table 6).
하지만 본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식의 경우 기온자료 이외의 다른 기상요소 자료를 필요로 하는 기존의 식들과 비교하여 전반적으로 대부분의 연구지역에서 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 따라서 기온자료 이외의 다른 기상자료가 없는 경우에는 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 MT2식이나 MT1식이 우리나라에서 적용성이 있는 것으로 판단된다. Fig.
본 연구에서 적용 검토된 KNF식, Penman식의 경우 증발에 미치는 에너지와 공기동력학적 영향을 동시에 반영하고 있고, 이러한 미기상학적 현상은 지역의 지리지형적 영향을 받는다. 고도에 따라서 이들 식들의 적용성을 분류하는 경우 이들 식 모두에서 대관령지역을 포함하는 군집 B를 제외하고 모두 비슷한 정도의 NSE 지수를 보였다.
또한 기온자료 이외에 추가적으로 다른 기상자료를 필요로 하는 5가지 식들(M1식~M5식)과의 비교를 통해 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 식들의 적용성을 파악하였다(Table 6). 본 연구에서 적용된 기온자료에 기초한 5가지 식은 기존의 식들을 수정하여 제안한 2가지식, 즉 제안식 1(MT1식), 제안식 2(MT2식)와 3가지의 다른 기온자료에 기초한 식들, 즉 Hargreaves-Samani식(MT3식), Romanenko식(MT4식) 그리고 Linacre식(MT5식) 등이다. 본 연구에서 비교 평가된 기온뿐만 아니라 다른 기상자료에 기초한 5가지 식들은 Penman 증발량산정식(M1식), PriestleyTaylor식(M2식), KNF식(M3식), Debruin-Keijman식(M4식), Rohwer식(M5식) 등이다.
특히 Romanenko식의 경우 모든 연구지역에서 겨울철을 제외하고 과소한 증발량을 산정하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식의 경우 거의 대부분 지역에서 증발접시 증발량과 유사한 증발량을 산정하는 것으로 나타났다.
본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식의 경우 단지 기온자료만을 사용하여 증발량을 산정하였음에도 불구하고 전국 56개 연구지역 대부분에서 다른 기존의 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보였다. 반면에 다른 기온자료를 이용한 증발량 산정식의 경우 MT1이나 MT2식과 비교하여 적절한 증발량 산정결과를 보여주지 않았다.
본 연구에서 제안된 기온자료를 이용한 증발량 산정식(MT1식, MT2식)의 경우 다른 기온자료에 기초한 식들(Linacre식, Romanenko식, Hargreaves-Samani식)과 비교하여 전국 대부분의 연구지역에서 더 양호한 증발량 산정결과를 보였으며, 기존의 증발량 산정식과 비교하여도 우리나라 56개 연구지역 대부분에서 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보였다. 에너지와 공기동력학적인 물리적 특성을 반영한 증발량산정식(KNF, Penman식)은 일부지역을 제외하고 전반적으로 양호한 모의 결과를 보였다.
분석을 위해 기온을 -50%에서 +50%까지 25% 간격으로 변화시키면서 증발량 산정결과를 비교하였다. 분석결과 MT1식과 MT2식 모두에서 기온이 증가함에 따라 증발량이 증가함을 확인할 수 있었다. 분석결과에 의하면 MT2식이 MT1식보다 더 기온변화에 민감하게 작용하였다(Fig.
분석결과에 의하면 MT1식과 MT2식의 경우 적용성을 고도에 따라 분류하였을 때 군집 D 지역에서 양호한 결과를 보였다. 군집 D지역의 경우 원주, 청주, 홍천, 보은, 금산, 문경, 산청 등 비교적 고도가 상대적으로 높은 곳에 위치한 지역에 속한다.
분석결과 MT1식과 MT2식 모두에서 기온이 증가함에 따라 증발량이 증가함을 확인할 수 있었다. 분석결과에 의하면 MT2식이 MT1식보다 더 기온변화에 민감하게 작용하였다(Fig. 5).
분석결과에 의하면 전반적으로 본 연구에서 적용성을 검토하고자 하는 기온자료를 적용한 식들 중에서 본 연구에서 제안된 MT1식이나 MT2식의 경우 다른 기온자료에 기초한 식들과 비교하여 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보였다. 기온자료 이외의 다른 기상자료를 이용한 식들과 비교하였을 경우 에너지와 공기동력학적인 물리적 특성을 반영한 증발량산정식(KNF, Penman식)이 일부지역을 제외하고 전반적으로 양호한 모의 결과를 보였다(Table 6).
Table 5는 본 연구에서 적용된 기온자료를 이용한 식들을 포함한 10가지 식으로부터 산정된 우리나라 12개 연구지역의 증발량과 증발접시 증발량의 평균값, 표준편차 그리고 왜곡도계수를 보여준다. 분석결과에 의하면 지역별 평균 증발접시 증발량은 가장 적은 증발량을 보인 대전지역(87.6 mm)으로부터 가장 많은 증발량을 보인 포항지역(113.0 mm)까지 최대 25.4 mm의 편차를 보이는 것으로 나타났다. 표준편차의 경우 가장 작은 증발량 편차를 보인 지역은 부산(27.
비교 분석결과에 의하면 다양한 기상요소(기온, 풍속, 습도, 일사량, 일조시간) 자료가 모두 측정되고 있는 지역에서는 KNF식을 적용하는 것이 적절한 것으로 판단되나, 기온자료 이외의 다른 기상자료가 없는 경우에는 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 MT2식이나 MT1식이 우리나라에서 적용성이 있는 것으로 판단된다. 따라서 기온자료 이외에 기상자료가 관측되지 않은 지역에서 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 간접적으로 산정하고자 하는 경우에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
(12)로부터 산정된 일사량과 관측된 일사량을 월별로 비교 분석하였다. 비교분석한 결과에 의하면 거의 모든 월에서 산정된 일사량과 관측된 일사량 사이에 큰 차이를 보이지 않았다. 월별로 비교하면 7월이 가장 큰 차이(2.
074MJ/m2/day)를 보였다. 산정된 일사량과 관측된 일사량의 월별 상관분석을 실시한 결과 상관계수는 0.955로서 상당히 높은 상관성을 보였다(Fig. 4). 본 연구에서 적용된 증발산 산정식 Eq.
본 연구에서 제안된 기온자료를 이용한 증발량 산정식(MT1식, MT2식)의 경우 다른 기온자료에 기초한 식들(Linacre식, Romanenko식, Hargreaves-Samani식)과 비교하여 전국 대부분의 연구지역에서 더 양호한 증발량 산정결과를 보였으며, 기존의 증발량 산정식과 비교하여도 우리나라 56개 연구지역 대부분에서 전반적으로 양호한 증발량 산정결과를 보였다. 에너지와 공기동력학적인 물리적 특성을 반영한 증발량산정식(KNF, Penman식)은 일부지역을 제외하고 전반적으로 양호한 모의 결과를 보였다.
증발접시 증발량과 기온자료를 이용한 증발량 산정식의 표준편차를 비교한 바에 의하면 대부분의 연구지역에서 MT2, MT3, M3식이 ±10% 범위에서 증발접시증발량의 표준편차와 유사한 값을 보였다. 왜곡도계수를 분석한 결과 산정된 증발량이 평균 증발량보다 작은 값을 보인 경우 왜곡도계수가 음의 왜곡분포(negatively skewed distribution)를보였고, 평균 증발량보다 큰 값을 보인 경우 양의 왜곡분포(positively skewed distribution)를 보였다.
고도에 따라서 이들 식들의 적용성을 분류하는 경우 이들 식 모두에서 대관령지역을 포함하는 군집 B를 제외하고 모두 비슷한 정도의 NSE 지수를 보였다. 이들 결과를 바탕으로 판단할 때 고도 이외의 다른 지리지형적 요소가 복합적으로 증발량 산정에 반영되고 있다고 판단되나, 특히 고도가 높은 지역에서 증발변화 영향이 이들 식에서 공통적으로 영향을 미치는 것으로 판단된다. 도시화에 따라서 분류하는 경우 KNF식, Penman식 모두에서 군집 B와 D가 군집 A와 C에 비해서 양호한 NSE지수를 보였다.
대전과 진주지역의 경우 Hargreaves식이 가장 유사한 결과를 보였다. 포항지역의 경우 Penman식이 증발접시 증발량과 가장 유사한 결과를 보였고, 인천과 제주지역의 경우 KNF식이 가장 유사한 결과를 보였다. 증발접시 증발량과 기온자료를 이용한 증발량 산정식의 표준편차를 비교한 바에 의하면 대부분의 연구지역에서 MT2, MT3, M3식이 ±10% 범위에서 증발접시증발량의 표준편차와 유사한 값을 보였다.
전반적으로 KNF식이 가장 양호한 증발접시 증발량 산정값을 보여서 다양한 기상요소(기온, 풍속, 습도, 일사량, 일조시간) 자료가 모두 측정되고 있는 지역에서는 KNF식을 적용하는 것이 적절한 것으로 판단된다. 하지만 본 연구에서 제안된 MT1식과 MT2식의 경우 기온자료 이외의 다른 기상요소 자료를 필요로 하는 기존의 식들과 비교하여 전반적으로 대부분의 연구지역에서 양호한 증발접시 증발량 산정결과를 보였다. 따라서 기온자료 이외의 다른 기상자료가 없는 경우에는 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용하여 증발량을 산정하는 MT2식이나 MT1식이 우리나라에서 적용성이 있는 것으로 판단된다.
후속연구
비교 분석결과에 의하면 다양한 기상요소(기온, 풍속, 습도, 일사량, 일조시간) 자료가 모두 측정되고 있는 지역에서는 KNF식을 적용하는 것이 적절한 것으로 판단되나, 기온자료 이외의 다른 기상자료가 없는 경우에는 본 연구에서 수정 제안된 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 MT2식이나 MT1식이 우리나라에서 적용성이 있는 것으로 판단된다. 따라서 기온자료 이외에 기상자료가 관측되지 않은 지역에서 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 간접적으로 산정하고자 하는 경우에 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 현재의 연구결과에서는 우리나라 기상관측지점에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 유도하였고, 저수지에서의 기온자료와 pan 증발량자료를 사용하고 있지 않아서 실제적으로 저수지 증발량을 산정하는 데 적용하기에는 한계가 있다.
하지만 현재의 연구결과에서는 우리나라 기상관측지점에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 유도하였고, 저수지에서의 기온자료와 pan 증발량자료를 사용하고 있지 않아서 실제적으로 저수지 증발량을 산정하는 데 적용하기에는 한계가 있다. 따라서 추후 연구에서는 저수지에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 바탕으로 저수지 증발량을 산정하기 위한 제안식들의 적용성을 검토하기 위한 연구가 필요하다.
따라서 기온자료 이외에 기상자료가 관측되지 않은 지역에서 기온자료만을 이용하여 증발접시 증발량을 간접적으로 산정하고자 하는 경우에 적용할 수 있을 것으로 판단된다. 하지만 현재의 연구결과에서는 우리나라 기상관측지점에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 이용하여 증발접시 증발량을 산정하는 식을 유도하였고, 저수지에서의 기온자료와 pan 증발량자료를 사용하고 있지 않아서 실제적으로 저수지 증발량을 산정하는 데 적용하기에는 한계가 있다. 따라서 추후 연구에서는 저수지에서 관측된 기온 및 증발접시 증발량 자료를 바탕으로 저수지 증발량을 산정하기 위한 제안식들의 적용성을 검토하기 위한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
저수지의 증발량을 파악하는 것이 필요한 이유는 무엇인가?
IPCC (2007)에 따르면 지구온난화는 수문순환과정에 큰 영향을 미치고 있으며, 특히 기온증가에 따른 증발량 증가가 예상된다. 저수지증발은 저수지의 수량을 감소시키는 주요 수문학적 요소로서 특히 가뭄시기에 적절한 방법으로 저수지의 증발량을 파악하는 것은 필요하다. 강수나 저수지흐름 등에 따라서 발생되는 저수지내 열유동변화를 무시하는 경우 저수지로부터의 증발은 주로 저수지 수체에서 발생되는 에너지수지요소(즉, 순방사, 잠열, 현열, 열저류) 변화와 수증기가 대기중으로 방출되는 공기동력학적 현상에 따라서 영향을 받는 것으로 보고되어 왔다(Assouline and Mahrer, 1993; dos Reis and Dias, 1998).
본 연구에서 사용된 기상자료는 무엇인가?
1, Table 1). 본 연구에 사용된 기상자료는 월평균 자료로서, 소형증발접시 증발량, 기온, 상대습도, 풍속, 일조시간 등이다. 또한 56개 기상관측지점의 가용한 수문기상자료 기간을 고려하고, 국가수자원 종합정보시스템(WAMIS)에서 제공되는 자료를 활용하여 56개 연구지역의 기상관측지점을 중심으로 반경 10 km에 대해서 1975년부터 1990년도까지 4개년도(1975, 1980, 1985, 1990)에 대한 토지피복도를 분석하였다.
본 논문의 조합식의 단점은 무엇인가?
따라서 적용된 식은 Penman에 의해서 제안된 조합식에서 증발량 산정에 필요한 일사량, 일조시간, 풍속, 상대습도 등의 기상자료를 필요로 하지 않는다. 하지만 공기동력학적인 물리적 특성이 증발량 산정에 반영되지 않아서 이들 식 또한 지리지형적 특성이 증발량산정에 미치는 영향을 반영하지 못하는 단점이 있다. Hargreaves 식은 기온자료만이 주어진 경우에 사용되도록 Food Agriculture Organization(FAO)에 의해서 추천된 바 있다(Allen et al.
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