기후변화와 지구온난화현상은 지구 전체에 걸쳐 분명하게 나타나고 있으며 그에 따라 발생할 수 있는 수문 변화에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 수문 변동 분석을 위하여 SWAT 모형을 이용하였으며 금강 상류유역에 적용하였다. 모형의 보정은 1982-1995년의 월평균 하천유량을 이용하였고 1996-2005년의 자료를 이용하여 검증하였다. 기후변화에 따른 수문 변동을 정량적으로 분석하기 위하여 1988-2002년을 기준시나리오 기간으로 설정하였으며 이산화탄소 농도, 기온, 강수의 변화에 따른 총 6개의 시나리오를 구성하였다. 시나리오 $1\sim6$은 수문 변화의 민감도를 나타내는 시나리오로 배증 이산화탄소를 반영하는 시나리오는 평균 11%의 하천유량 증가를 예측하였고, -42, -17, 17, 42%의 강수량 변화에 따라서는 -55, -24, 26, 65%의 하천유량 증감이 예측되었다.
기후변화와 지구온난화현상은 지구 전체에 걸쳐 분명하게 나타나고 있으며 그에 따라 발생할 수 있는 수문 변화에 대한 연구가 다양하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 수문 변동 분석을 위하여 SWAT 모형을 이용하였으며 금강 상류유역에 적용하였다. 모형의 보정은 1982-1995년의 월평균 하천유량을 이용하였고 1996-2005년의 자료를 이용하여 검증하였다. 기후변화에 따른 수문 변동을 정량적으로 분석하기 위하여 1988-2002년을 기준시나리오 기간으로 설정하였으며 이산화탄소 농도, 기온, 강수의 변화에 따른 총 6개의 시나리오를 구성하였다. 시나리오 $1\sim6$은 수문 변화의 민감도를 나타내는 시나리오로 배증 이산화탄소를 반영하는 시나리오는 평균 11%의 하천유량 증가를 예측하였고, -42, -17, 17, 42%의 강수량 변화에 따라서는 -55, -24, 26, 65%의 하천유량 증감이 예측되었다.
The SWAT model was used to assess the impacts of potential future climate change on the hydrology of the Upper Geum River Basin(UGRB). Calibration and validation of SWAT were performed on a monthly basis for 1982-1995 and 1996-2005, respectively. The impact of ten 15-year(1988-2002) scenarios were t...
The SWAT model was used to assess the impacts of potential future climate change on the hydrology of the Upper Geum River Basin(UGRB). Calibration and validation of SWAT were performed on a monthly basis for 1982-1995 and 1996-2005, respectively. The impact of ten 15-year(1988-2002) scenarios were then analyzed relative to a scenario baseline. Among them, scenario 1-6 were set to show the sensitivity response. A doubling of atmospheric CO2 concentration was predicted to result in an maximum monthly flow increase of 11 percent. Non-linear impacts were predicted among precipitation change scenarios of -42, -17, 17, and 42 percent, which resulted in average annual flow changes in UGRB of -55, -24, 26, and 65 percent.
The SWAT model was used to assess the impacts of potential future climate change on the hydrology of the Upper Geum River Basin(UGRB). Calibration and validation of SWAT were performed on a monthly basis for 1982-1995 and 1996-2005, respectively. The impact of ten 15-year(1988-2002) scenarios were then analyzed relative to a scenario baseline. Among them, scenario 1-6 were set to show the sensitivity response. A doubling of atmospheric CO2 concentration was predicted to result in an maximum monthly flow increase of 11 percent. Non-linear impacts were predicted among precipitation change scenarios of -42, -17, 17, and 42 percent, which resulted in average annual flow changes in UGRB of -55, -24, 26, and 65 percent.
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문제 정의
본 연구에서는 아시아지역 중 동아시아지역의 A1B 시나리오를 바탕으로 한 MMD로부터 얻어진 기후변화 자료(Christensen et al., 2007)를 사용하여 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형에 적용함으로써 금강 상류유역에서 예상되는 수문변화를 분석하고자 한다.
SWAT 모형은 CO2 농도의 변화에 따른 식물성장의 영향을 모의할 수 있으며 기온/강수의 변화에 대해서도 각각 혹은 함께 모의가 가능하다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 수문 변동을 분석하기 위하여 기후인자의 월별 변화를 나타내는 6가지의 기후변화 시나리오를 바탕으로 모의하였으며 각각의 시나리오를 표 1에 요약하였다. 여기서 시나리오 1~6은 기후인자의 변화에 따른 민감도분석을 위한 시나리오이다.
제안 방법
(2007)이 발표한 2080~2099년에 예측되는 기후인자 변화의 최저, 중간, 최고값의 연구결과를 반영한 것으로 이산화탄소의 농도와 기온의 증가 및 강수량의 증감으로 표현하였다. 기후변화에 따른 수문현상의 변화는 기준 시나리오(baseline scenario)를 설정하여 각각의 시나리오 결과와 비교함으로써 그 변동을 파악할 수 있으며 일반적으로 1951년∼1980년의 자료가 사용되지만(Arnell, 1996), 본 연구에서는 자료의 보유기간과 대청댐, 용담댐의 건설시기를 고려하여 1988년∼2002년을 기준 시나리오로 사용하였다.
모형의 보정을 위하여 1981년∼1995년(모의 첫해는 안정화 기간)의 자료를 이용하였으며 검정은 1995년∼2005년의 자료를 이용하였다. 모의된 유출량을 보정하기 위하여 하천유출에 영향을 미치는 매개변수를 Neitsch et al(2002)이 제시한 방법을 이용하여 CN값, 토양증발보상계수(ESCO), 식생보상계수(EPCO), 각 토양층의 가용토양수분능(SOL_AWC) 등 8가지의 매개변수를 조정하였다. 대청댐 유입량, 옥천, 수통, 용담수위표 월평균 하천유량을 이용하여 보정한 결과 지점별 평균 결정계수(R2)는 0.
본 연구에서는 동아시아지역의 MMD결과(Christensen et al., 2007)와 한반도를 중심으로 예측된 RegCM3의 기후변화 결과를 이용하여 대청댐의 유입량변화를 SWAT 모형을 이용하여 분석하였다. 6가지의 시나리오에서 금강 상류유역의 수문 반응은 기후변화에 매우 민감한 것으로 나타났으며 우리나라의 계절별 유출량의 차이가 큰 특성으로 인하여 대체적으로 여름철의 변화가 크게 나타났다.
대상 데이터
모형의 보정을 위하여 1981년∼1995년(모의 첫해는 안정화 기간)의 자료를 이용하였으며 검정은 1995년∼2005년의 자료를 이용하였다. 모의된 유출량을 보정하기 위하여 하천유출에 영향을 미치는 매개변수를 Neitsch et al(2002)이 제시한 방법을 이용하여 CN값, 토양증발보상계수(ESCO), 식생보상계수(EPCO), 각 토양층의 가용토양수분능(SOL_AWC) 등 8가지의 매개변수를 조정하였다.
성능/효과
모의된 유출량을 보정하기 위하여 하천유출에 영향을 미치는 매개변수를 Neitsch et al(2002)이 제시한 방법을 이용하여 CN값, 토양증발보상계수(ESCO), 식생보상계수(EPCO), 각 토양층의 가용토양수분능(SOL_AWC) 등 8가지의 매개변수를 조정하였다. 대청댐 유입량, 옥천, 수통, 용담수위표 월평균 하천유량을 이용하여 보정한 결과 지점별 평균 결정계수(R2)는 0.77이고, Nash-Sutcliffe 모의 효율(Ef)은 0.71로 나타나 구축된 모형이 금강 상류유역의 유출을 모의하는데 적합하다고 판단되었다. 같은 매개변수를 이용한 대청댐 유입량 검증결과 평균 결정계수는 0.
71로 나타나 구축된 모형이 금강 상류유역의 유출을 모의하는데 적합하다고 판단되었다. 같은 매개변수를 이용한 대청댐 유입량 검증결과 평균 결정계수는 0.86이고, Nash-Sutcliffe 모의 효율의 평균은 0.81로 나타났다.
기후인자의 변화에 따른 6가지 시나리오 결과를 15년 동안의 기준시나리오와 비교한 표 2와 그림 1은 4곳의 검·보정 지점 중 대청댐 월평균 유입량의 변화를 백분율로 나타낸 것으로 배증된 이산화탄소를 반영하는 시나리오 1에서는 유입량이 월별로 2∼8%의 변화를 보이고 있으며 2월과 3월이 기준시나리오와 비교하였을 때 가장 큰 차이가 나타났다. 이는 이산화탄소의 증가가 증산량을 감소시키고 이로 인하여 토양수분량이 증가하게 되어 유출량이 증가하기 때문이다.
시나리오 3∼6은 일정한 강수량의 변화를 주어 대청댐 유입량의 증감을 모의한 것이다. 그 결과 기준시나리오와 비교한 백분율의 차이는 겨울철이 크게 나타나지만 총량의 변화는 여름철이 가장 크고 가을, 봄 순으로 크게 예측되어 기후의 변화로 인한 유출량의 변화에서 강수량의 변화가 민감도가 가장 크게 나타나는 것을 알 수 있다.
, 2007)와 한반도를 중심으로 예측된 RegCM3의 기후변화 결과를 이용하여 대청댐의 유입량변화를 SWAT 모형을 이용하여 분석하였다. 6가지의 시나리오에서 금강 상류유역의 수문 반응은 기후변화에 매우 민감한 것으로 나타났으며 우리나라의 계절별 유출량의 차이가 큰 특성으로 인하여 대체적으로 여름철의 변화가 크게 나타났다. 또한 기온이 상승함에 따라 융설량이 증가하여 겨울철의 유출량도 큰 폭으로 증가되는 것으로 분석되었다.
6가지의 시나리오에서 금강 상류유역의 수문 반응은 기후변화에 매우 민감한 것으로 나타났으며 우리나라의 계절별 유출량의 차이가 큰 특성으로 인하여 대체적으로 여름철의 변화가 크게 나타났다. 또한 기온이 상승함에 따라 융설량이 증가하여 겨울철의 유출량도 큰 폭으로 증가되는 것으로 분석되었다.
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