초록 ▼

본 연구는 기후변화에 따른 수자원영향평가 체계를 구축하고 유역별 영향평가를 수행함으로써 국가수자원장기종합계획에 활용될 수 있는 기술을 개발함에 그 목적이 있다. 이를 위해 신뢰성 있는 지역스케일의 기후 및 수문시나리오를 생산할 수 있는 요소기술들을 개발하고, 기후변화 수자원 영향평가 체계를 구축하였다. 본 연구에서의 주요 연구결과는 다음과 같다.
1. 온실가스 배출시나리오별 전구기후모델(GCM)의 불확실성을 평가하고, ECHO-G A2/B2 시나리오와 RegCM3 둥지격자시스템을 이용하여 1971-2080(110)년 기간에 대

본 연구는 기후변화에 따른 수자원영향평가 체계를 구축하고 유역별 영향평가를 수행함으로써 국가수자원장기종합계획에 활용될 수 있는 기술을 개발함에 그 목적이 있다. 이를 위해 신뢰성 있는 지역스케일의 기후 및 수문시나리오를 생산할 수 있는 요소기술들을 개발하고, 기후변화 수자원 영향평가 체계를 구축하였다. 본 연구에서의 주요 연구결과는 다음과 같다.
1. 온실가스 배출시나리오별 전구기후모델(GCM)의 불확실성을 평가하고, ECHO-G A2/B2 시나리오와 RegCM3 둥지격자시스템을 이용하여 1971-2080(110)년 기간에 대하여 고해상도(20km) 기후변화 시나리오를 생산하였다. 과거 30년(1971-2000) 기간에 대해 기준시나리오의 검증을 실시하여 둥지격자시스템의 적합성을 평가하였으며, 생산된 기후변화 시나리오를 이용하여 한반도 미래 기후의 장기변동성을 전망하였다.
2. 미계측유역의 유출분석을 위한 매개변수 지역화방법을 제시하고 국내 5대강 139개 유역에서 장기유출분석을 수행할 수 있는 체계를 구축하였다. 또한 LARS-WG와 연계하여 수문시나리오를 생산할 수 있는 기법을 개발하였다. 이를 통해 유역별 A2/B2 수문시나리오를 생산하고 수자원의 변동성을 평가하였다.
3. 기후 및 수자원 변동성과 이에 영향을 미치는 요소들의 상관성 분석을 위해 관측 토양수분 자료와 NDVI, 토지피복 등의 자료를 사용하여 시공간변화도를 분석하였다. 또한 수문기상 자료들을 다양한 통계적 기법을 적용하여 분석하고 관측자료를 통한 기후변화의 징후를 탐지하였다.
4. 기후변화에 따른 융설 영향을 신뢰성 있게 평가하기 위해 원격탐사기법(RS)을 적용한 융설모형의 매개변수 산정 기법을 제시하고, NOAA AVHRR 영상과 지상관측자료를 이용하여 국내 5대강 유역의 융설 관련 매개변수들의 추정 및 분석을 실시하였다.
5. 기후변화가 수자원의 사회경제에 미치는 영향을 평가하기 위해 공간균형모델과 수문모델을 결합하여 기후변화에 의한 물수지 변화를 평가하고 물이용자들에게 합리적으로 배분할 수 있는 기법을 제시하였다.
6. 기후변화에 따른 유역의 가용 수자원량의 변동을 파악하기 위해 다중 저수지 모의운영 모형을 개발하고 기후변화 시나리오에 따른 장래의 유역 유입량을 모의하여 가용 수자원량의 변화를 평가하였다.

Abstract ▼

${\circ}$ 1st year
- Survey on the development and the application of climate change scenario for impact assessment studies.
- Analysis of the spatial and temporal variability of climatic data in the Han and Nakdong river basins.
- Collection and interpolation of hydrology data f

${\circ}$ 1st year
- Survey on the development and the application of climate change scenario for impact assessment studies.
- Analysis of the spatial and temporal variability of climatic data in the Han and Nakdong river basins.
- Collection and interpolation of hydrology data for long-term runoff analysis.
- Development of a regionalization method to apply the runoff model on the ungaged basins.
- Research and Analysis for Snowmelt Simulation Techniques.
${\circ}$ 2st year
- Development of the regional climate model using a one-way double-nested system for dynamical downscaling of ECHO-G scenario.
- Analysis of the relationships between the climatic change and water resources in the Han and Nakdong river basins.
- Development of long-term runoff analysis technique and estimate of runoff performance for 5 large basins
- Analysis of snowmelt impact for pilot watersheds
- Development of optimal reservoir operation model
- Analysis of the relationship between regional water use and socioeconomic factors; Spatiotemporal variations of flood hazards in Korea
${\circ}$ 3st year
- Integration and evaluation of scenario simulation applied to new convective parameterization.
- Analysis of the regional impact of climatic change to the regional water resources using observed dta and GCM output
- Hydrologic scenarios generation using with the LARS weather generator and PRMS model
- Impact assessments on water resources under A2/B2 scenarios in 139 sub-basins, Korea
- Model parameters building for 5 major watersheds in South Korea
- Evaluation of water resource change according to climate change
- Vulnerability analysis of water resources under climate change and population growth scenarios; Review of spatial equilibrium models and Exploratory analysis of its application to Korean river basins

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...3
• 보고서 초록 ...4
• 요약문 ...5
• SUMMARY ...13
• 목차 ...21
• 제1장 연구개발과제의 개요 ...45
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...49
• 제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ...59
• 제1절 수자원 영향평가를 위한 한반도 기후변화 시나리오 구축 ...59
• 1.1 기후변화 시나리오 개발 및 적용에 대한 선행연구 조사 ...59
• 1. IPCC에서 제시한 영향평가를 위한 시나리오 이용에 대한 지침 소개 ...59
• 2. 기후변화 시나리오 종류 및 선택 ...60
• 3. 영향평가를 위한 기후변화 시나리오 적용 ...62
• 4. 소결론 ...63
• 1.2 전구모델 기후변화 시나리오의 불확실성 평가 ...64
• 1. 자료 ...64
• 2. 멀티모델 앙상블을 이용한 동아시아 기후변화 전망 및 불확실성평가 ...67
• 3. 소결론 ...85
• 1.3 시나리오 생산을 위한 지역기후모델 구축 ...86
• 1. RegCM3 one-way double-nested system 구축 ...86
• 2. RegCM3 one-way double-nested system 검증 ...88
• 3. ECHO-G 시나리오 자료의 경계조건 사용을 위한 인터페이스 구축 ...97
• 4. 소결론 ...99
• 1.4 지역기후변화 시나리오 생산 및 분석 ...100
• 1. 기준(1971-2000) 시나리오 생산 및 분석 ...100
• 2. 미래(2001-2080) 시나리오 생산 및 분석 ...120
• 3. 미래수문변화 및 극한현상 분석 ...137
• 4. 새로운 대류모수화 방안에 대한 시나리오 재생산 및 분석 ...149
• 제2절 관측자료에 의한 기후변화 수자원 영향의 통계적 평가 ...168
• 2.1 서 론 ...168
• 1. 연구배경 및 필요성 ...168
• 2. 연구목표 ...168
• 2.2 관측자료의 개요 ...169
• 1. 기상자료 ...169
• 2. 유역수문자료 ...171
• 3. 댐 수문관측자료 ...172
• 4. 원격측정자료 ...173
• 5. 측우기 강수량자료 ...177
• 6. 기상지수 ...178
• 7. 가뭄지수 ...179
• 8. 토양수분자료 ...180
• 2.3 통계적 분석방법 ...181
• 1. 경향성분석 ...181
• 2. 비모수적 경향성 검정방법 ...181
• 3. 경험적 직교함수 분석 ...184
• 4. Wavelet 분석 ...185
• 5. Multi-channel Singular Spectrum Analysis (MSSA) ...186
• 6. Mann-Whitney Pettitt Test ...187
• 2.4 분석결과 ...189
• 1. 지상관측자료 분석 ...189
• 2. 장기 강수자료 분석 ...224
• 3. 유역 수문자료 분석 ...229
• 4. 댐수문자료 분석 ...233
• 5. 원격측정자료 분석 ...234
• 6. 경험적 직교함수 분석 결과 ...237
• 7. Wavelet 분석 결과 ...239
• 8. 기후변화에 의한 기온, 강수량의 상관특성분석 ...244
• 9. 변화특성분석 ...257
• 10. 토양수분자료의 변화도 분석 및 식생지수 변화도의 상관성 분석 ...260
• 2.5 GCM 자료의 분석 ...263
• 1. 자료의 개요 ...263
• 2. A2 시나리오 자료분석 ...263
• 3. 관측자료와 기후예측모형자료를 이용한 유역 기후변화도 분석 ...267
• 2.6 결 론 ...276
• 제3절 장기유출분석 체계 구축 및 수자원 영향 평가 ...280
• 3.1 기후변화 수자원 영향평가를 위한 장기유출분석 체계 구축 ...280
• 1. 수자원 영향평가 모델 검토 ...280
• 2. PRMS(Precipitation Runoff Modeling System) 모형 ...294
• 3. PRMS 모형의 불확실성 분석 ...312
• 4. 미계측유역의 매개변수 추정 ...319
• 3.2 5대강수계 장기유출해석 및 경향성 분석 ...325
• 1. 영향평가를 위한 유역구분 ...325
• 2. 연평균강수량과 유출고 ...327
• 3. 선형회귀분석을 이용한 변동성 분석 ...328
• 4. Mann-Kendall test를 이용한 변동성 분석 ...332
• 3.3 기후변화에 따른 수자원 영향평가 ...340
• 1. 수자원 영향평가 사례 조사 ...340
• 2. 국내 실정에 적합한 평가방법 구축 ...349
• 3. LARS-WG의 적용성 분석 ...353
• 4. A2 기후변화 시나리오에 따른 기후변화 영향평가 ...360
• 5. A2/B2 시나리오에 따른 영향평가 및 비교분석 ...378
• 6. 결론 및 향후과제 ...389
• 제4절 융설 모의 기법 정립을 위한 조사ㆍ분석 ...391
• 1.1 융설 모의 기법 정립을 위한 조사 및 분석 ...391
• 1. 융설의 개념 파악 및 수리학적 거동 ...391
• 2. 강수-유출모형의 융설 모의 방법 및 연산과정 ...394
• 3. 융설 모형의 입력자료 ...400
• 4. 국내 융설 모형의 선정 ...402
• 1.2 시범유역의 융설모형 구축 및 융설영향평가 ...408
• 1. RS 및 GIS를 이용한 적설분포면적 및 적설심 자료 구축 ...408
• 2. 융설모형의 입력자료 및 매개변수 계산 ...414
• 3. 융설매개변수 평가를 위한 시범유역의 융설모형 적용 ...418
• 1.3 국내 5대강 유역의 융설모형 매개변수 구축 및 분석 ...422
• 1. 한강유역의 융설 매개변수 구축 및 영향 평가 ...422
• 2. 낙동강유역의 융설 매개변수 구축 및 영향 평가 ...436
• 3. 금강유역의 융설 매개변수 구축 및 영향 평가 ...448
• 4. 영산강유역의 융설 매개변수 구축 및 영향 평가 ...455
• 5. 섬진강유역의 융설 매개변수 구축 및 영향 평가 ...460
• 6. 국내 5대 유역의 융설영향인자 산정 ...470
• 제5절 유역의 다중 저수지 시스템 최적 운영 기법의 개발 ...473
• 5.1 서 론 ...473
• 5.2 Fuzzy DP를 이용한 다목적 저수지 모의 운영 ...474
• 1. Fuzzy 이론 ...474
• 2. 문제구성과 해법 ...478
• 3. Fuzzy 모형 적용 ...484
• 4. Membership 함수의 구성 ...489
• 5. Fuzzy 모형 적용결과 ...493
• 6. 결 론 ...500
• 5.3 HEC-5를 이용한 한강유역 저수지 시스템 모의 운영 ...501
• 1. HEC-5 소개 ...501
• 2. 모형구축 ...503
• 3. 적용결과 ...530
• 4. 결 론 ...543
• 제6절 기변화에 따른 수자원의 사회경제적 영향평가 ...544
• 6.1 물이용과 사회경제적 상관관계분석 ...544
• 1. 기후변화의 영향평가를 위한 수문경제모형의 수집 비교분석 ...544
• 2. 수자원 이용의 지역별, 부문별 사회경제적 여건의 경험적 상관관계 고찰 ...544
• 3. 수질변화와 토지이용변화의 상관관계 분석 ...549
• 6.2 극한적 수문상황의 시계열적 분석 및 사회경제적 상관관계 ...555
• 1. 홍수재해의 원인 및 사회경제적 영향에 대한 문헌조사 ...555
• 2. 홍수의 시계열적 분석 ...556
• 3. 홍수재해의 원인분석 ...559
• 4. 기후변화와 홍수재해 ...563
• 6.3 기후변화와 인구 및 산업성장에 따른 권역별 수자원 취약성 분석 ...570
• 1. 물부족 지수의 개발 및 미래 물수요 예측 ...570
• 2. 기후시나리오에 따른 권역별 유출량 변화 ...572
• 3. 기후변화와 인구 및 산업성장에 따른 물부족지수 변동분석 ...573
• 6.4 공간균형모델을 이용한 수자원의 경제적 영향평가 ...575
• 1. 수문경제 모델의 역사 ...575
• 2. 공간균형모델의 이론적 기반 ...576
• 3. 공간균형모델의 사례연구 및 국내 적용가능성 ...581
• 제4장 목표달성도 및 관련분야의 기여도 ...585
• 제5장 연구개발결과 활용계획 ...589
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...591
• 제7장 참고문헌 ...593