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문제 정의
- 그 후기후변화 A1B시나리오에 따른 섬진강유역의 유출량을 모의하였다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 의한 섬진강유역의 압록, 구례, 송정지점에 대하여 현재 및 장래의 유출량을 모의하여 그 변동성을 파악하는 데 연구목적을 두고 있다.
제안 방법
- SWAT 모델에서는 매개변수 조정 후 미래 기후변화 자료를 이용하여 섬진강(압록, 구례, 송정)유역의 유출량변동 분석을 모의하였으며, 송정지점을 Fig.4.6~Fig.4.7에 각 지점의 유출량변동 분석 결과를 도시하였다.
- 그리고 압록수위관측소, 구례수위관측소, 송정수위관측소의 실측유량과 비교를 통해 검·보정을 실시하였으며, 검·보정된 SWAT모형에 기후변화정보센터(CCIC)에서 제공하는 A1B시나리오의 강우자료를 적용하였다. 그 후기후변화 A1B시나리오에 따른 섬진강유역의 유출량을 모의하였다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 의한 섬진강유역의 압록, 구례, 송정지점에 대하여 현재 및 장래의 유출량을 모의하여 그 변동성을 파악하는 데 연구목적을 두고 있다.
- 그리고 압록수위관측소, 구례수위관측소, 송정수위관측소의 실측유량과 비교를 통해 검·보정을 실시하였으며, 검·보정된 SWAT모형에 기후변화정보센터(CCIC)에서 제공하는 A1B시나리오의 강우자료를 적용하였다.
- 또한 각 기간에 대한 실측값과 모의값의 관계를 나타내기 위해 에 보정기간에 대한 상관도를 도시하였으며, 에 검증기간에 대한 상관도를 도시하였다.
- 본 연구에서는 섬진강유역의 압록, 구례, 송정지점을 대상 지점으로 선정하여, 섬진강 유역내의 실측 강우 자료와 A1B시나리오 강우자료를 편이 보정을 통해 SWAT모형에 적용시켜 유출량을 모의하였다. 그리고 압록수위관측소, 구례수위관측소, 송정수위관측소의 실측유량과 비교를 통해 검·보정을 실시하였으며, 검·보정된 SWAT모형에 기후변화정보센터(CCIC)에서 제공하는 A1B시나리오의 강우자료를 적용하였다.
- 섬진강(압록,구례,송정)유역 Grid는 12개이며 가장 대표성이 있는 Grid1를 에 편이 보정 후 자료로 도시하였다.
대상 데이터
- 1, 평균고도는 EL. 301.60m 이고, 유역형태는 수지상이다. 섬진강 유역은 행정구역상으로 전라북도(정읍시, 남원시, 진안군, 장수군, 임실군, 순창군), 전라남도(순천시, 광양시, 담양군, 곡성군, 구례군, 화순군, 보성군, 장흥군), 경상남도(하동군)에 걸쳐 있으며, 도별 유역 편입율은 전라남도 47%, 전라북도 44%, 경상남도 9%이다.
- 그리고 형성 경계층 과정은 MRF PBL scheme (Hong and Pan, 1996)을 사용하였다. ECHO-G 결과를 MM5의 초기 및 측면 경계 자료로 이용하였으며, 지형자료는 미국지질조사국의 5분 간격 자료를 이용하였다(기상연구소, 2003). 적분기간은 1971~2100년 동안으로, 이 기간에 대해 국내의 지역 기후변화에 대한 역학적 상세화하였다.
- 본 연구에서는 섬진강 유역을 대상유역으로 선정하였으며 섬진강유역은 한반도의 남해안 중서부에 위치하고 있는 섬진강은 우리나라 4대강의 하나로서, 동경 126˚ 51' 50" ~ 127˚ 53' 05", 북위 34˚ 40' 26" ~ 35˚ 50' 0" 에 위치하고 있으며, 동쪽으로는 낙동강유역, 서쪽으로는 영산강유역과 동진강유역, 북쪽으로는 금강유역 및 만경강유역과 각각 경계를 이루고 있다.
- 적분기간은 1971~2100년 동안으로, 이 기간에 대해 국내의 지역 기후변화에 대한 역학적 상세화하였다. 역학적 상세화 범위는 한반도(38˚N, 125˚E)를 중심으로 동아시아 영역을 포함하는 27km 수평해상도를 갖는 125(동서방향), 105(남북방향)개의 격자영역으로 구성되었다.
- 섬진강 유역은 행정구역상으로 전라북도(정읍시, 남원시, 진안군, 장수군, 임실군, 순창군), 전라남도(순천시, 광양시, 담양군, 곡성군, 구례군, 화순군, 보성군, 장흥군), 경상남도(하동군)에 걸쳐 있으며, 도별 유역 편입율은 전라남도 47%, 전라북도 44%, 경상남도 9%이다. 연구대상 지역에 지형자료는 1:25,000 수치지도로부터 생성한 수치표고모델(Digital Elevation Map-DEM)과 환경부의 1:25,000 토지이용도, 한국토양정보시스템의 정밀토양도를 사용하였다. Fig.
- 본 연구에서는 Droogers와 Aerts(2005), Alcamo 등(1997)이 사용했던 기법인 편이보정법을 이용하여 기후변화에 가장 큰 영향을 미친 강우량과 기온에 대하여 30년(1981년~2010년)기간에 대하여 편이보정을 실시하였다. 저수기와 홍수기의 기상청자료(강우량, 기온)와 GCM모형 중 기후변화센터(CCIC)에서 제공 해주는 MM5 지역 기후모델 인 A1B시나리오 자료(Grid1~Grid12)자료 확보 후 1981~2010년의 강우량 및 기온 자료의 편이 보정하였다. 섬진강(압록,구례,송정)유역 Grid는 12개이며 가장 대표성이 있는 Grid1를 <그림 4~5>에 편이 보정 후 자료로 도시하였다.
데이터처리
- 유출량자료에 대한 시나리오 모의결과는 연평균 유출량자료의 모의를 통하여 섬진강유역(압록,구례,송정)중하류 지역인 송정지점을 에 도시하였으며, 에 보정 및 검증기간에 대한 실측값과 시나리오 값의 시계열도를 나타내었다.
이론/모형
- 이는 구름과 주변 환경 간에는 유입과 유출의 과정이 고려되지 않아 상승역과 하강역의 구름 질량 속은 고도에 따라 일정하며 사용되는 방정식도 몇 개에 불과하다. 그리고 형성 경계층 과정은 MRF PBL scheme (Hong and Pan, 1996)을 사용하였다. ECHO-G 결과를 MM5의 초기 및 측면 경계 자료로 이용하였으며, 지형자료는 미국지질조사국의 5분 간격 자료를 이용하였다(기상연구소, 2003).
- 본 연구에서는 Droogers와 Aerts(2005), Alcamo 등(1997)이 사용했던 기법인 편이보정법을 이용하여 기후변화에 가장 큰 영향을 미친 강우량과 기온에 대하여 30년(1981년~2010년)기간에 대하여 편이보정을 실시하였다. 저수기와 홍수기의 기상청자료(강우량, 기온)와 GCM모형 중 기후변화센터(CCIC)에서 제공 해주는 MM5 지역 기후모델 인 A1B시나리오 자료(Grid1~Grid12)자료 확보 후 1981~2010년의 강우량 및 기온 자료의 편이 보정하였다.
- , 1998)이 사용되는데 이것은 구름 내에 구름 얼음, 구름 물, 빗물, 눈이 동시에 존재하면서 눈의 녹음, 녹고 있는 눈에 대한 증발의 모수화가 추가된 방법이다. 적운 모수화 과정은 Arakawa-scubert의 방법을 간단화시킨 것으로 복잡한 구름 모형들에서 나타나는 오차를 최소화하기 위하여 매우 단순화된 방법을 사용한 Grell scheme을 사용하였다. (Grell et al.
성능/효과
- (1) 시나리오 A1B의 Grid 1에 대한 편이보정 결과, 강우량과 기온의 편이보정 전·후의 차이가 각각 227.2mm와 0.01℃으로 나타났다.
- (2) SWAT모형에 의한 모의 유출량과 수위 실측값과의 상관계수는 보정자료의 경우 송정 0.956로 나타나고, 검증자료의 경우 송정 0.910으로 높은 상관성을 보였다. 이러한 결과에 의해 시나리오 자료는 편이보정을 통해 자료의 일관성 있는 데이터를 만들 수 있다.
- (3) SWAT모형의 미래의 각 지점 월 평균 유출량 모의결과는 1월~4월, 10월~12월은 비슷한 경향을 나타나고, 6월~9월 Future1, Future2의 유출량이 Present유출량보다 다소 작은 유출량으로 모의되었으나, Future3의 유출량은 Present보다 높은 유출량 값을 모의하였으며 연 평균 유출량 모의결과 2011년~2070년 미래 시나리오 자료는 2001년~2010년보다 0.78배 감소하는 경향이 있고 2071~2100년은 2001년~2010년 유출량보다 1.53배 증가하였다.
- 결과적으로 본 연구의 대상지점에 대한 월·연 유출량을 보면, 미래의 유출량은 과거의 유출량 보다 증가할 경향을 보이고 있다.
- 편이 보정 전·후 결과 강우량 및 기온을 보면 먼저 강우량 Grid1은 전 최대 강우량 값 236.2mm 이며 최대 강우량 값 463.4mm로 나타났으며, 기온은 Grid1 전 최고기온 32.7℃, 최고기온 32.6℃으로 나타났고 Grid1 전 최저기온 -20℃, 최저기온 -20℃으로 나타났다.
후속연구
- (4) 본 연구는 상대습도, 풍속, 일사량을 고려하지 않았기 때문에 본 연구의 결과를 절대적 판단기준으로 적용하기에는 무리가 있지만 미래 온도와 강수의 변화를 입력자료로 하여 SWAT모형을 통하여 유출량의 변화를 파악하였으므로 섬진강유역의 미래 수자원의 변동성을 전망해 볼 수 있을 것으로 판단된다.
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