[논문]농업가뭄지표 실용화를 위한 가뭄심도 분류 방안

박기욱; 김진택; 정병호

농업가뭄지표 실용화를 위한 가뭄심도 분류 방안
A Drought Severity Classification for Agricultural Drought Mitigation 원문보기

박기욱 (농어촌연구원 수리시험연구실) , 김진택 (농어촌연구원 수리시험연구실) , 정병호 (농업기반공사 정보관리실)

본 연구에서는 과거 우리나라의 농업가뭄 피해와 기상상황 등을 조사하고, 기왕의 가뭄지수들을 검토하여 우리나라 실정에 맞는 농업가뭄지표를 개발하고, 농업가뭄의 평가를 위한 가뭄심도 분류 기준을 설정하였다. 기존의 농업가뭄의 평가를 위해서 주요 가뭄년에 대한 한해극복지를 수집하였고, 주요 일간지를 대상으로 가뭄기록을 조사하였다. 이를 바탕으로 시기별 농업가뭄의 발생에 대한 정량적 분석을 위한 분석기준을 선정하여 각 연도별 발생상황을 정량화하였다. 국내외에서 가뭄을 평가하기 위해 많이 쓰이는 PDSI, SPI, Percent of Normal, Decile, Percent of Median을 이용하여 가뭄지수를 산정하였고, 가뭄지수 산정결과와 기록된 가뭄 발생결과와 비교하여 각 지수별 정확도를 평가한 결과, 우리나라의 농업가뭄 발생에 대해서는 가뭄의 발생시기와 가뭄지속에 대해서는 3개월 지체된 SPI가 잘 맞는 것으로 나타났다. 또한 농업가뭄지표의 실용화를 통한 가뭄대책업무를 위해 평시대비, 가뭄우려, 가뭄확산으로 구분된 가뭄단계를 세분하여 평년강우지수(MRI), 표준강우지수(SPI), 무강우지수(DDI), 저수율 및 토양수분상태를 고려하도록 가뭄단계를 6단계로 세분하여 설정하였다.

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문제 정의

따라서, 본 연구의 목적은 농업가뭄의 평가 및 예보를 효율적으로 제공하기 위한 농업가뭄평가 기준의 제시를 통하여 가뭄 대책 추진을 위한 가뭄심도 기준을 설정하는데 있다.
본 연구에서는 우리나라의 농업가뭄 특성을 파악하고, 농업가뭄의 평가 및 예보를 위한 기준을 제시하고자 농업가뭄 발생현황을 조사 분석하였으며, 기존의 가뭄지수에 따른 가뭄상황을 분석하였다.
경미했던 때의 상황을 파악하기 어려운 점이 있다. 이러한 점을 보완하여 가뭄 상황에 대한 추가적인 자료를 얻기 위하여 신문의 기록을 검토하였다.

제안 방법

1) 우리나라의 주요 농업가뭄 발생상황을 유형별로 분류하였고, 농업가뭄을 평가하기 위하여 가중치 분석을 통하여 정량화하였다.
2) 가뭄 상황을 분석할 수 있는 대표적인 가뭄지수인 PDSI, SPI, SPI, Percent of Normal, Decile, Percent of Median에 대한 가뭄지수 산정 프로그램을 개발하였으며, 주요 측후소에 대한 가뭄 지수를 산정하였다.
4) 농림부, 농업기반공사에서 수립하고 있는 가뭄단계 구분에 적합한 가뭄심도를 평년강우지수, 표준강우지수, 무강우지수 및 저수율을 고려하여 평가할 수 있도록 가뭄심도 분류 방안을 설정하였다.
가뭄의 발생에 따라 다양한 형태로 생활용수, 공업용수 및 농업용수의 이용에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으며, 농업에 대한 영향을 나타내는 파종, 모내기지연, 작물고사, 농작물 피해, 수확량 감소 등 주요 유형을 분류할 수 있었다. 가뭄으로 인한 농업분야의 피해 형태를 정량화 하기 위해서 우리나라에서 발생한 가뭄의 발생 형태에 따라 농업적 피해가 분명한 항목에 높은 가중치를 부여하는 방법을 이용하였다.
검색대상 기간은 1966년~ 2002년으로 총 27개년에 대하여 분석하였으며 검색방법은 전체기사중 제목 또는 내용에 '가뭄'을 포함하고 있는 기사를 검색한 후 기사내용을 검토하여 단신, 학술기사 등을 제외한 가뭄의 상황, 피해, 대책 등과 관련된 기사를 수집하고 주요기사내용을 정리하였다. 이렇게 정리한 기사는 총 546건으로서 연평균 20건에 달하고 있다.
본 연구에서는 농업가뭄의 평가를 위해 농림부와 농업기반공사에서 현재 시행하고 있는 가뭄단계의 구분을 위한 기준으로 가뭄단계를 DS0~DS6(Drought Stage, 여기서 DS0는 평상시)까지 세분하고, 각 단계별로 평년강우지수(MRI), 표준강수지수(SPI) 및 무강우지수를 고려하여 표 2와 같이 설정하였으며, 이들 지수의 특징은 현재 제공되는 기상자료중 강우량 자료만으로 얻을 수 있는 것으로 간편하게 가뭄의 정도를 파악할 수 있도록 되어 있다. 또한 기존에 가뭄상황을 판단하기 위하여 많이 이용하던 지수로 주요 농업용 저수지의 저수율(평상시 저수율의 70%, 50%, 30% 기준), 토양수분(토양수분 40%)로 구분하던 것은 자료가 충분하고 가뭄발생시마다 모니터링하여 자료를 획득할 수 있는 경우에는 유용하지만 현재의 자료 체계상 일괄적으로 수집하는 것이 쉽지않으므로, 현재 단계에서는 가뭄단계의 구분을 위해 보조적으로 사용할 수 있도록 고려하였다.
여러 가뭄지수 중 외국에서 많이 사용되고 있으며 우리나라에서도 적용성이 있을 것으로 추정되는 다음의 지수에 대하여 내용을 분석하고 알고리즘 및 프로그램을 작성하고 기상자료를 이용하여 전국에 대한 과거 지수를 산정하였다.

성능/효과

3) 가뭄지수 분석결과, 평년강우 백분율, PDSI 및 SPI에 의한 농업가뭄 발생상황을 분석한 결과 평년강우 백분율은 발생상황을 잘 나타내지 못하였으나, PDSI나 SPI에 의한 결과 발생상황을 잘 반영하는 것으로 나타나 단일 지수보다는 다양한 가뭄지수를 종합적으로 평가하는 것이 필요함을 알 수 있었다.
한편, 가뭄 발생원인과 가뭄 발생 형태를 분류한 결과는 그림 4와 그림 5에 나타내고 있다. 가뭄의 발생에 따라 다양한 형태로 생활용수, 공업용수 및 농업용수의 이용에 영향을 미치고 있는 것으로 나타났으며, 농업에 대한 영향을 나타내는 파종, 모내기지연, 작물고사, 농작물 피해, 수확량 감소 등 주요 유형을 분류할 수 있었다. 가뭄으로 인한 농업분야의 피해 형태를 정량화 하기 위해서 우리나라에서 발생한 가뭄의 발생 형태에 따라 농업적 피해가 분명한 항목에 높은 가중치를 부여하는 방법을 이용하였다.
결과이다. 분석 결과, 우리나라의 극심한 농업가뭄을 보여주었던 1994, 95년의 평년강우백분율에는 가뭄이 거의 없는 것으로 나타났으나, 실제로 이 기간에 전국에 걸쳐 가뭄이 심한 상황이었으며, PDSI와 SPI에 의한 가뭄평가 결과는 가뭄발생 상황을 잘 보여주었다. 따라서 가뭄지수중 농업가뭄을 반영하는 지수를 선정함에 있어 단일 지수로 평가하는 것보다는 다양한 지수들을 검토하여 지역적 특성을 반영할 수 있는 기준을 만드는 것이 필요할 것으로 판단되었다.

후속연구

현재 농업기반공사의 가뭄예보시스템은 농업저수기 저수율을 기준으로 하여 운영되고 있으며, 기상청의 가뭄예보는 Palmer 지수, 강수량십분위, 강수량 현황, 필요강수량 등을 제공하고 있다. 그러나 작물의 생육에 많은 영향을 미치는 농업가뭄에 대한 평가를 위해서는 우리나라의 농업과 가뭄상황에 맞게 기왕의 가뭄지수를 검토하고, 농업가뭄을 표현할 수 있는 효과적인 시스템의 개발이 필요하며, 이를 통한 가뭄평가 및 예보체제의 구축이 필요하다.
분석 결과, 우리나라의 극심한 농업가뭄을 보여주었던 1994, 95년의 평년강우백분율에는 가뭄이 거의 없는 것으로 나타났으나, 실제로 이 기간에 전국에 걸쳐 가뭄이 심한 상황이었으며, PDSI와 SPI에 의한 가뭄평가 결과는 가뭄발생 상황을 잘 보여주었다. 따라서 가뭄지수중 농업가뭄을 반영하는 지수를 선정함에 있어 단일 지수로 평가하는 것보다는 다양한 지수들을 검토하여 지역적 특성을 반영할 수 있는 기준을 만드는 것이 필요할 것으로 판단되었다.

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