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문제 정의
- 최근에는 도시유역에서의 증발산분석을 위하여 GIS분석이 적용된 바 있다 (Furaus 등, 2004). 본 연구에서는 도시화에 따른 기상변화와 그에 따른 실제증발산량의 변화나 강우량의 변화 등과 같은 수문학적 변화에 대하여 연구를 수행하였다. 또한 연 실제증발산량 산정을 위한 GIS분석을 실시하였으며 연 물 수지 분석으로부터 지역별 유출량을 산정하였다.
- 상당히 진행된 대도시지역을 중심으로 분석하였다. 수집된 자료를 바탕으로 본 연구의 궁극적 목표인 도시화에 따른 기상변화가 물수지에 미치는 영향 평가를 위하여 자료의 적절성을 분석하였다. 본 연구를 위하여 분석된 기상자료는 강수, 기온, 풍속, 습도, 운도, 일조시간, 가조시간, 일사량 등이다.
제안 방법
- 1975년, 1980년, 1985년, 1990년, 1995년, 2000년 수문기상자료와 토지이용자료를 이용하여 추정된 식생지수를 이용하여 지역별 반경 10km지역의 실제 증발산량을 산정하였다. 여기서 연 실제증발량은 Zhang 등 (2001)에 의해서 전 세계 250개 유역에서 장기간의 물수지분석으로부터 유도된 경험공식을 적용하였다.
- 1975년도부터 2000년도까지 6개 년도에 대한 토지피복도를 분석하였다. 1975년도 및 1980년도의 경우 Landsat MSS를 이용한 자료이며, 1985년도, 1990년도 및 1995년도의 경우 Landsat TM, ri리고 2000년도의 경우에는 Landsat ETM> 이용하여 분석된 자료이다.
- 56개 연구지역에 대해서 1970년, 1975년, 1980년, 1985년, 1990년, 1995년, 2000년 그리고 2004년에 대해서 년 강수량자료를 수집하여 도시화 정도에 따른 분석을 실시하였다. 연구지역으로부터의 년 유출량(Q, mm/년))은 년 강수량(P, mm/년)과 실제증발산량(AET, mm/년)과의 차이(Q=P-AET)를 이용하여 산정하였다.
- 연구 지역의 도시화 정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 56개 지역에 대해서 GIS분석을 이용하여 토지이용조건과 지역평균고도자료 등을 분석한 결과를 바탕으로 연구지역을 분류하였다.
- 도시화에 따른 기상변화가 물수지에 미치는 영향을 분석하기 위하여 11개 연구지역 내에서 연 실제 증발산량을 산정하였고, 도시화에 따른 연 유출량변화를 모의하기 위하여 연 물수지분석을 실시하였다. 도시화정도가 근 연구지역의 경우 도시화가 진행됨에 따라서 잠재증발산량의 증가추세를 보이고 있다.
- 도시화에 따른 기상변화가 물수지에 미치는 영향을 분석하기 위하여 연구지역 내에서 연 실제증발산량을 산정하였고, 도시화에 따른 연 유출량변화를 모의하기 위하여 연 물수지분석을 실시하였다.
- 첫째, 수문기상자료 관측지점의 도시화 정도가 증발산에 미치는 영향을 판단하기 위하여 전체 면적에 대한 주거지 면적 비를 이용하여 도시화 정도를 구분하였다. 둘째, 해안과의 근접성이 증발산에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관측지점의 해안 근접성을 고려하였다. 셋째, 관측지점 인근에 호소, 평야, 산지 등의 지형적 조건이 증발산에 미치는 영향을 고려하였다.
- 본 연구에서는 도시화에 따른 기상변화와 그에 따른 실제증발산량의 변화나 강우량의 변화 등과 같은 수문학적 변화에 대하여 연구를 수행하였다. 또한 연 실제증발산량 산정을 위한 GIS분석을 실시하였으며 연 물 수지 분석으로부터 지역별 유출량을 산정하였다.
- 선정된 56개 연구 지역에 대해서 기상관측지점을 중심으로 반경 10km 범위의 314km2에 대해서 GIS분석을 통하여 1975년, 1980년, 1985년, 1990년, 1995년 2000년의 6년간의 토지피복현황, 지역평균고도, 지역경사 및 임상 조건에 대해서 분석을 실시하였다. 기상자료와 동일한 기간을 적용하는 것이 타당하나 1970년 및 2004년 자료의 경우 GIS분석을 위하여 자료 사용에 어려움이 있어 분석자료에서 제외하였다.
- 둘째, 해안과의 근접성이 증발산에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관측지점의 해안 근접성을 고려하였다. 셋째, 관측지점 인근에 호소, 평야, 산지 등의 지형적 조건이 증발산에 미치는 영향을 고려하였다. 선정된 56개의 연구지역은 우리나라 한반도 전역에 걸쳐서 해안지역 및 내륙지역에 고르게 위치하고 있으며, 또한 연구지역의 지형특성이 평야, 산악, 호소 등에 고르게 분포하여 도시화에 따른 수문기상변화를 분석하는데 적절하리라 판단된다.
- 전국 56개 기상관측지점을 중심으로 반경 10km 범위에서 연구 지역을 선정하였다. 연구 지역의 도시화 정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 56개 지역에 대해서 GIS분석을 이용하여 토지이용조건과 지역평균고도자료 등을 분석한 결과를 바탕으로 연구지역을 분류하였다.
- 수집하여 도시화 정도에 따른 분석을 실시하였다. 연구지역으로부터의 년 유출량(Q, mm/년))은 년 강수량(P, mm/년)과 실제증발산량(AET, mm/년)과의 차이(Q=P-AET)를 이용하여 산정하였다. 그림에서 보는 바와 같이 도시화지역에서 유출량은 강수량의 변화에 직접적인 영향을 받고 있고, 실제증발산량의 변화정도는 강수량의 영향을 받음에도 불구하고 강수량에 비하여 그 편차가 크지 않다.
- 전국 56개 지점에서 관측되는 수문기상 관측자료를 수집하여 도시화에 따른 기상요소 변화를 분석하였고 특히 도시화가 상당히 진행된 대도시지역을 중심으로 분석하였다. 수집된 자료를 바탕으로 본 연구의 궁극적 목표인 도시화에 따른 기상변화가 물수지에 미치는 영향 평가를 위하여 자료의 적절성을 분석하였다.
- 실시하였다. 전국 56개 지점에서 관측되는 수문기상 관측자료를 수집하여 도시화에 따른 기상요소 변화를 분석하였다.
- 연구 지역을 선정하기 위하여 다음과 같은 사항을 고려하였다. 첫째, 수문기상자료 관측지점의 도시화 정도가 증발산에 미치는 영향을 판단하기 위하여 전체 면적에 대한 주거지 면적 비를 이용하여 도시화 정도를 구분하였다. 둘째, 해안과의 근접성이 증발산에 미치는 영향을 파악하기 위하여 관측지점의 해안 근접성을 고려하였다.
- 한강 등 4대강 유역조사(건교부, 한국수자원공사) 결과로 국가수자원관리종합정보시스템에서 제공되고 있는 자료를 활용하여 수치표고자료와 토지피복도 그리고 임상자료에 대한 분석을 실시하였다. 1975년도부터 2000년도까지 6개 년도에 대한 토지피복도를 분석하였다.
대상 데이터
- 1975년도부터 2000년도까지 6개 년도에 대한 토지피복도를 분석하였다. 1975년도 및 1980년도의 경우 Landsat MSS를 이용한 자료이며, 1985년도, 1990년도 및 1995년도의 경우 Landsat TM, ri리고 2000년도의 경우에는 Landsat ETM> 이용하여 분석된 자료이다.
- 수집된 자료를 바탕으로 본 연구의 궁극적 목표인 도시화에 따른 기상변화가 물수지에 미치는 영향 평가를 위하여 자료의 적절성을 분석하였다. 본 연구를 위하여 분석된 기상자료는 강수, 기온, 풍속, 습도, 운도, 일조시간, 가조시간, 일사량 등이다.
- 본 연구를 위하여 수집 분석될 자료는 강수, 기온, 풍속, 습도, 운도, 일조시간, 증발량자료 등이며, 전국 56개 기상관측지점 중 서울을 포함한 11개 대도시의 경우 1970년부터 5년 간격으로 2004년까지 8개년에 걸쳐서 분석을 실시하였고, 속초를 포함한 45개 중소도시의 경우 1975년부터 10년 간격으로 4개년에 걸쳐서 분석을 실시하였다. 전국 56개 지점에서 관측되는 수문기상 관측자료를 수집하여 도시화에 따른 기상요소 변화를 분석하였다.
- 연구 지역을 선정하기 위하여 수문기상자료의 가용성을 검증하고, 검증된 결과를 바탕으로 기상관측지점을 중심으로 반경 10km 범위에서 56곳의 연구 지역을 선정하였다. 연구 지역을 선정하기 위하여 다음과 같은 사항을 고려하였다.
- 전국 56개 기상관측지점을 중심으로 반경 10km 범위에서 연구 지역을 선정하였다. 연구 지역의 도시화 정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다.
이론/모형
- 지역별 반경 10km지역의 실제 증발산량을 산정하였다. 여기서 연 실제증발량은 Zhang 등 (2001)에 의해서 전 세계 250개 유역에서 장기간의 물수지분석으로부터 유도된 경험공식을 적용하였다.
성능/효과
- 강수량변화가 실제증발산 산정에 미치는 영향이 커서 도시화에 따른 기상변화로 인한 실제증발산량의 증가나 주거지 면적 증가로 인한 실제증발산량의 감소를 판단하는데 어려움이 있다. 토지이용별 실제증발산량 변화를 분석한 결과 주거지역의 실제증발산량은 주거지면적이 증가함에 따라서 증가하는 추세를 보이고 있다.
후속연구
- 도시지역 내 습도의 감소영향을 가장 크게 받는 것으로 판단되며, 도시지역 내의 일사량 감소에 따른 순단파복사량의 감소나 기온상승에 따른 순장파복사량의 증가에 의해서 영향을 받는 것으로 보인다. 따라서 도시화에 따른 기상변화가 실제 증발산량을 증가시키는 요인과 도시화가 진행됨에 따라 주거지면 적이 증가하여 실제증발산량을 감소시키는 요인이 복합적으로 작용하는 것으로 기대된다.
- 셋째, 관측지점 인근에 호소, 평야, 산지 등의 지형적 조건이 증발산에 미치는 영향을 고려하였다. 선정된 56개의 연구지역은 우리나라 한반도 전역에 걸쳐서 해안지역 및 내륙지역에 고르게 위치하고 있으며, 또한 연구지역의 지형특성이 평야, 산악, 호소 등에 고르게 분포하여 도시화에 따른 수문기상변화를 분석하는데 적절하리라 판단된다.
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