[논문]기후변화에 따른 우리나라 강수 극치사상의 변동특성 분석

김광섭; 김종필

기후변화에 따른 우리나라 강수 극치사상의 변동특성 분석
Variability Analysis of Extreme Precipitation Events in Korea affected by Climate Change 원문보기

김광섭 (경북대학교 건축토목공학부) , 김종필 (경북대학교 건축토목공학부)

최근 기후변화로 인한 우리나라 호우일수(80mm이상/일)의 증가, 강우강도의 증가에 따른 개별 홍수에 의한 재해규모가 증가하고 있는 현실에서 전통적인 빈도해석기법을 이용한 설계 강우량 산정과 적용에는 한계가 있다. 그러나 우리나라에서는 아직도 비정상성을 고려한 빈도해석기법이 표준화되어 있지 않고 있으며, 전통적인 빈도해석기법에 의존하여 실무에 활용되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화에 따른 우리나라 강수 극치사상의 변동특성을 분석하고자 하였다. 연구 대상지역으로 기상청에서 운영하는 기상관측소 중에서 90년 이상의 장기 강수자료가 구축되어 있는 서울, 부산, 인천, 대구, 강릉, 목포 등 여섯 곳을 선정하였다. 선정된 6개 기상관측소의 강수자료를 이용하여, 비모수적 선형추세분석기법인 Mann-Kendall 검정을 수행하였다. 본 연구를 통하여 얻어진 결과는 우리나라의 전통적인 설계 강우량 산정기법 개선에 대한 필요성 인식과 설계 강우량 산정에 대한 새로운 접근방향 제시와 이에 따른 제도적 개선 요구에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

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문제 정의

이러한 상황에서 기존의 정상성 가정에 따른 빈도해석과 같이 동일 자료에 대한 동일 결과를 제공하는 재현성 있는 접근법 확립이 필요 하며 이러한 변화에 대한 고려의 일환으로 앞으로 수십 년에서 백년정도의 변화에 대한 고려방안 구축이 절실하다. 따라서 본 연구에서는 앞서 언급한 노력의 일환으로 기후변화에 따른 우리나라 강수 극치사상의 변동특성을 분석하고자 하였다.
본 연구에서는 기후변화에 따른 우리나라 강수 극치사상의 변동특성을 분석하고자 90년 이상의 장기자료를 보유하고 있는 6개 기상관측소의 강수자료를 선정하고 과거와 최근 강수의 변동특성을 비교하였다. 연구 결과를 요약하면 다음과 같다.

제안 방법

그림 3. 과거(1912-1979)와 최근 30년(1980-2009) 시간최다강수량의 재현빈도 비교.
그림 2. 과거(1912-1979)와 최근 30년(1980-2009) 일최다강수량의 재현빈도 비교.

대상 데이터

현재 기상청에서는 1904년 이후로 현대식 관측설비를 갖춘 76개 기상관측소를 운영하고 있다. 본 연구에서는 기상관측망 중에서 보유연수가 90년 이상인 장기 강수자료가 구축되어 있는 서울, 부산, 인천, 대구, 강릉, 목포 등 여섯 곳의 기상관측소를 선정하였다. Table 1은 본 연구에서 선정된 기상관측소의 위치정보와 관측시작시점을 나타낸 것이다.

성능/효과

1. 과거(1912-1969) 월강수량합계와 최근(1970-2009) 월강수량합계를 비교한 결과(그림1), 강릉, 서울, 인천 지역에서는 최근 평균과 추세가 증가하고 있는 것을 확인할 수 있었고, 부산의 경우 평균은 증가하나 추세는 비슷한 것으로 나타났다. 또한, 대구와 목포에서는 뚜렷한 차이를 찾을 수 없었다.
2. 일강수량합계와 시간최다강수량의 재현기간 분석결과(그림 2, 3), 일강수량합계는 강릉, 부산, 목포에서 최근 동일 재현기간에 대한 강수량이 큰 것으로 나타났지만 이는 최근 발생한 태풍의 영향으로 나온 결과 이며, 서울과 대구의 경우는 최근 호우의 재현기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또, 시간최다강수량은 강릉과 부산에서 재현빈도가 커지는 것으로 나타났다.
3. 비모수적 M-K 검정결과(표 2), 서울지역에서는 신뢰수준 90%, 95%에서 선형추세가 없는 것으로 나타났으며, 대구는 신뢰수준 90%, 95%에서 8월에, 부산은 5월과 8월에 신뢰수준 90%의 선형적인 상향추세가 있는 것으로 나타났다.
4. 6개 기상관측소의 98년 치 강수량 관측 자료를 분석한 결과, 강수 극치사상의 변동성은 지역적으로 다양 하게 나타나며, 분석기간에 대하여 그 차이가 크게 나타난다. 따라서 강수자료에 대한 비정상성 분석을 위해서는 강수 극치사상에 대한 뚜렷한 기준마련과 지속적인 연구가 수반되어야 할 것으로 판단다.
일강수량합계와 시간최다강수량의 재현기간 분석결과(그림 2, 3), 일강수량합계는 강릉, 부산, 목포에서 최근 동일 재현기간에 대한 강수량이 큰 것으로 나타났지만 이는 최근 발생한 태풍의 영향으로 나온 결과 이며, 서울과 대구의 경우는 최근 호우의 재현기간이 짧아지는 것으로 나타났다. 또, 시간최다강수량은 강릉과 부산에서 재현빈도가 커지는 것으로 나타났다.

후속연구

기후변화로 인한 우리나라 호우일수(80mm이상/일)의 증가, 강우강도의 증가에 따른 개별 홍수에 의한 재해규모가 증가하고 있는 현실에서 전통적인 빈도해석기법을 이용한 설계 강우량 산정과 적용에는 한계가 있다. 또한 최근 30년 사이 강수량 자료의 변동특성의 전형적인 정상성 가정에 대한 의문이 야기되고 있는 시점에서 우리나라는 아직도 비정상성을 고려한 빈도해석기법이 표준화되어 있지 않고 있으며, 전통적인 빈도 해석기법에 의존하여 실무에 활용되고 있는 실정이다.
6개 기상관측소의 98년 치 강수량 관측 자료를 분석한 결과, 강수 극치사상의 변동성은 지역적으로 다양 하게 나타나며, 분석기간에 대하여 그 차이가 크게 나타난다. 따라서 강수자료에 대한 비정상성 분석을 위해서는 강수 극치사상에 대한 뚜렷한 기준마련과 지속적인 연구가 수반되어야 할 것으로 판단다.

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