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비정상성 빈도해석을 위한 기상인자 선정 및 확률강우량 산정
Selection of Climate Indices for Nonstationary Frequency Analysis and Estimation of Rainfall Quantile 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.39 no.1, 2019년, pp.165 - 174  

정태호 (연세대학교 건설환경공학과) ,  김한빈 (연세대학교 건설환경공학과) ,  김현식 (한국수자원공사 통합물관리처) ,  허준행 (연세대학교 건설환경공학과)

초록
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수문관측자료에서 비정상성(nonstationarity)이 관측됨에 따라 수공구조물 설계에서 비정상성 빈도해석에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 대기-해양 시스템에 내재된 기후 변동성은 비정상성 현상과 관련이 있는 것으로 알려져 있지만, 비정상성 빈도해석은 일반적으로 선형적 추세를 기반으로 이루어지고 있다. 본 연구에서는 우리나라의 기후 변동성과 극치 강우 사상의 장기 경향성을 고려하기 위하여 기상인자를 활용한 비정상성 빈도해석을 수행하였다. 먼저, 경향성이 나타나는 11개 기상관측지점의 연 최대치 강우자료에 대하여 통계적 분해 방법인 앙상블 경험적 모드분해법을 활용해 자료에 내재된 장기 경향성을 추출하였으며, 계절에 따른 다양한 기상인자와의 상관성 분석을 수행하였다. 그 결과, 연 최대 강우 발생년도를 기준으로 전년도 가을철 AMM과 전년도 가을철 AMO, 그리고 전년도 여름철 NINO4가 10개 이상의 지점에서 연 최대치 강우자료의 장기 경향성에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 선정된 기상인자를 일반 극치(generalized extreme value, GEV) 분포모형에 적용하여 비정상성 GEV (NS-GEV) 모형을 구축하고 기존의 선형적 추세를 고려한 NS-GEV 모형과의 AIC값을 비교하여 최적모형을 선정하였다. 선정된 모형과 기존의 선형적 추세를 고려한 NS-GEV 모형에 대한 성능 평가를 통해 기상인자를 활용한 NS-GEV 모형이 극치강우사상을 반영하여 확률강우량의 과소산정 문제를 보완할 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As a nonstationarity is observed in hydrological data, various studies on nonstationary frequency analysis for hydraulic structure design have been actively conducted. Although the inherent diversity in the atmosphere-ocean system is known to be related to the nonstationary phenomena, a nonstationar...

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 연 최대치 강우자료를 이용한 비정상성 빈도해석에서 기상인자를 적용을 위해 연 단위의 다양한 계절별 기상인자를 추출하였다. 극치강우자료에서 분해된 잔여값과의 상관성 분석을 통해 우리나라 극치강우사상의 장기 경향성에 영향을 미치는 기상인자를 선정하였다.

가설 설정

  • 일반적으로 수문 시계열은 자연 현상의 대표적인 집합이며 추세, 순환, 계절, 불규칙한 변동과 같은 규칙적인 변동의 조합으로 구성된다. 이러한 수문 시계열을 분석하고 예측하기 위해 하나의 시계열이 다양한 요소로 구성되어 있다고 가정한다. 푸리에 변환(Fourier transform)과 웨이블릿 변환(Wavelet transform) 등의 방법은 자료 분해를 위한 분석에 사용되고 있지만, 시계열의 정상성과 선형성을 기본 가정으로 하며 초기조건을 통해 설정된 분석함수가 자료 분해 과정에서 변하지 않으므로 다양한 요인들과 복잡한 인과관계를 가지는 자연 현상을 분석하는 것에는 한계가 있다(Lei et al.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)에 의해 설립된 국제 협의 기관은? 최근 기후변화로 인해 장기적인 기후 변동성과 함께 수문 사상의 패턴 변화가 보고되고 있으며, 세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)에 의해 설립된 국제 협의 기관인 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)는 기후변화 문제를 대비하기 위하여 극치 사상에 대한 재난 위험 관리 조치를 수립하고 있다(IPCC, 2012). 다양한 문헌에서 극치 수문 사상이 증가함에 따라 폭우와 홍수로 인한 피해 규모와 빈도가 증가할 것으로 예측하고 있으며(Solomon et al.
우리나라의 기후 변동성과 극치 강우 사상의 장기 경향성은? 먼저, 경향성이 나타나는 11개 기상관측지점의 연 최대치 강우자료에 대하여 통계적 분해 방법인 앙상블 경험적 모드분해법을 활용해 자료에 내재된 장기 경향성을 추출하였으며, 계절에 따른 다양한 기상인자와의 상관성 분석을 수행하였다. 그 결과, 연 최대 강우 발생년도를 기준으로 전년도 가을철 AMM과 전년도 가을철 AMO, 그리고 전년도 여름철 NINO4가 10개 이상의 지점에서 연 최대치 강우자료의 장기 경향성에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 선정된 기상인자를 일반 극치(generalized extreme value, GEV) 분포모형에 적용하여 비정상성 GEV (NS-GEV) 모형을 구축하고 기존의 선형적 추세를 고려한 NS-GEV 모형과의 AIC값을 비교하여 최적모형을 선정하였다.
극치 수문 사상이 증가함에 따른 미래 예측은? 최근 기후변화로 인해 장기적인 기후 변동성과 함께 수문 사상의 패턴 변화가 보고되고 있으며, 세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)에 의해 설립된 국제 협의 기관인 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change)는 기후변화 문제를 대비하기 위하여 극치 사상에 대한 재난 위험 관리 조치를 수립하고 있다(IPCC, 2012). 다양한 문헌에서 극치 수문 사상이 증가함에 따라 폭우와 홍수로 인한 피해 규모와 빈도가 증가할 것으로 예측하고 있으며(Solomon et al., 2007; Jung et al.
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