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기온자료를 이용한 소형증발접시 증발량 산정
Estimation of small pan evaporation using temperature data 원문보기

Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, v.50 no.1, 2017년, pp.37 - 53  

임창수 (경기대학교 공과대학 토목공학과)

초록
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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.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

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...

주제어

AI 본문요약
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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.
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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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