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기후변화 시나리오에 따른 일 강우자료의 카오스적 시간분해
Chaotic Disaggregation of Daily Rainfall from the Climate Change Scenarios 원문보기

한국수자원학회 2008년도 학술발표회 논문집, 2008 May 22, 2008년, pp.178 - 183  

경민수 (인하대학교 토목공학과) ,  김형수 (인하대학교 토목공학과) ,  김병식 (한국건설기술연구원)

초록
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지구온난화로 인한 기후변화가 기정사실화 되면서 이러한 기후변화에 대비하기 위한 다양한 연구가 진행중이다. 수자원과 관련된 기후변화 연구를 살펴보면 초기에는 장기적 관점에서 기후변화가 유출에 미치는 영향에 대한 연구가 대부분을 이루고 있었으나 2003년을 기점으로 유럽을 중심으로 기후변화가 홍수량에 미치는 영향에 대한 연구가 시작되었다. 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하는데 가장 중요한 것은 수문시계열 자료의 해상도라고 할 수 있다. 이러한 시공간적 해상도 문제를 해결하기 위해서 세계 각국은 각국의 상황에 맞는 RCM을 개발하고 있으며 자국에 적합한 축소기법을 개발하고자 노력하고 있다. 따라서 본 연구에서는 고해상도 수문기상자료의 생성을 위하여 기후변화 모형으로부터 생성된 일 단위 강우자료를 시자료로 분해하기 위한 기법을 제시하고자한다. 지난 수십년 동안 강우나 기타 수문시계열 자료를 다양한 해상도의 자료로 변환하기 위한 연구가 진행되어왔다. 그러나 이러한 연구의 가장 큰 한계점은 대부분의 시계열 자료가 추계학적 특성을 가지고 있다고 가정한 후, 분석을 진행했다는 것이다. 이렇게 되면 강우발생에 따른 물리적 과정을 모형의 구조에 반영하는데 한계점을 드러내게 된다. 따라서 본 연구에서는 해상도를 변화시키는데 따른 강우의 운동역학적 특성을 고려하기 위하여 카오스를 기반으로 한 분해기법을 제시하고자 한다. 우선 카오스 분석을 통해서 지점 강우자료의 카오스 특성을 확인한 후, 현재까지 관측된 강우를 기반으로 $2CO_2$에서의 일 강우를 일 단위 보다 작은 단위로 분해하였다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 연구에서는 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하기 위하여 카오스 이론을 이용한 분해기법을 소개하고 이러한 분해기법을 기후변화 모형에 적용하는 방안에 대하여 연구를 진행하였다.
  • 본 연구에서는 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하는데 필요한 고해상도 강우자료를 획득하기 위한 기법을 제시하였다. 현재 기후변화 모형의 시간적 해상도는 RCM의 발전과 더불어 1h, 3h 단위의 결과를 얻을 수 있는 기술을 가지고 있으며, 실제로 유럽에서는 이러한 결과들을 이용한 연구를 진행 중임을 알 수 있다.
  • 카오스 특성을 분석하는데 일반적으로 사용되는 것이 상관차수(Correlation dimension)을 이용한 방법으로 수문현상을 연구하는 경우에도 가장 많이 사용하고 있는 방법이다. 본 연구에서도 상관차수방법을 이용하여 국내 강우자료가 카오스특성을 보이는지에 대한 연구를 진행하였다. 수문시계열자료에 카오스이론을 적용하는데 가장 큰 문제점은 자료의 개수, 지체시간, 노이즈 문제이다.
  • 따라서 이상 홍수로 인한 피해가 증가하고 있는 상황에서 국내의 경우도 기후변화의 영향을 홍수측면에서 분석하는 연구가 필요한 시점이라고 하겠다. 이에 본 연구에서는 GCM/RCM으로부터 얻어진 일 단위의 수문 시계열 자료를 시단위로 분해하기 위한 기법을 제안하고자 한다. 수문분야에서 분해를 위해서 사용되는 대표적인 모형은 Rodriguez-Iturbe(1987,1988)에 의해서 개발된 BLRPM(Bartlett Lewis Rectangular Pulses Model) 이다.
  • 이에 본 연구에서도 확정론적 방법인 카오스를 이용한 분해기법을 GCM의 결과에 적용하여 고해상도 수문 시계열 자료를 생성하고자 한다.
  • 이와는 다르게 본 연구에서는 카오스이론을 이용하여 확정론적 접근을 통한 연구를 진행하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
대기순환 모형인 GCM은 어떤 공간적 해상도를 가지는가? 기후변화가 홍수에 미치는 영향을 평가하는데 가장 큰 문제점은 기후변화 모형의 결과가 가지고 있는 해상도 문제이다. 기후변화 모의에 주로 쓰이는 대기순환 모형인 GCM의 경우, 대부분 200㎞ ~ 300㎞의 공간적 해상도를 가지게 된다. 이를 기반으로 둥지모형을 이용하여 축소하면 90㎞ ~ 20㎞ 규모의 RCM자료를 얻을 수 있다.
수문분야에서 분해를 위해서 사용되는 대표적인 모형은 어떤 모형인가? 이에 본 연구에서는 GCM/RCM으로부터 얻어진 일 단위의 수문 시계열 자료를 시단위로 분해하기 위한 기법을 제안하고자 한다. 수문분야에서 분해를 위해서 사용되는 대표적인 모형은 Rodriguez-Iturbe(1987,1988)에 의해서 개발된 BLRPM(Bartlett Lewis Rectangular Pulses Model) 이다. Bo et al.
카오스 이론에서 카오스 특성을 분석하는데 일반적으로 사용되는 것은 무엇인가? 그럼에도 불구하고 카오스 이론은 자연과학이나 물리학분야에서 다양하게 적용이 되고 있다. 카오스 특성을 분석하는데 일반적으로 사용되는 것이 상관차수(Correlation dimension)을 이용한 방법으로 수문현상을 연구하는 경우에도 가장 많이 사용하고 있는 방법이다. 본 연구에서도 상관차수방법을 이용하여 국내 강우자료가 카오스특성을 보이는지에 대한 연구를 진행하였다.
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