초록 ▼

Ⅳ. 연구개발결과
1. 기후변화 시나리오별 기상예측 및 데이터베이스 구축
국립기상연구소는 RCP4.5 및 8.5 시나리오를 지구대기-해양 결합모델인 HadGEM2-AO에 입력한 약 135 km 해상도 자료를 산출하였고, 전 지구 기후변화 시나리오를 지역기후모델인 HadGEM3-RA에 입력하여 12.5 km 해상도의 지역기후변화 시나리오를 산출하였다. 12.5km, 1-day 해상도를 가지는 미래 강수량, 습도, 풍속, 평균온도, 최고온도, 최저온도 자료를 구축하였고, 12.5 km 격자자료를 산술 평균법을 이용 시·군 단

Ⅳ. 연구개발결과
1. 기후변화 시나리오별 기상예측 및 데이터베이스 구축
국립기상연구소는 RCP4.5 및 8.5 시나리오를 지구대기-해양 결합모델인 HadGEM2-AO에 입력한 약 135 km 해상도 자료를 산출하였고, 전 지구 기후변화 시나리오를 지역기후모델인 HadGEM3-RA에 입력하여 12.5 km 해상도의 지역기후변화 시나리오를 산출하였다. 12.5km, 1-day 해상도를 가지는 미래 강수량, 습도, 풍속, 평균온도, 최고온도, 최저온도 자료를 구축하였고, 12.5 km 격자자료를 산술 평균법을 이용 시·군 단위로 상세화 하여 RCP 시나리오 기반 미래 기상자료를 수득하였고, 보정방법은 분위사상법을 이용하여 강수량 편의보정 되었고 분위사상법은 관측 치와 모의치의 누적확률분포를 이용하여 모의치의 확률분포를 관측치의 확률분포에 사상시키는 방법으로 관측 자료와 미래 예측자료의 확률분포 분석을 통해 두 자료 사이의 편이를 제거하는 방법이다.
예측된 자료는 2100년까지 구축되었으며 연평균 강수량은 2041-2070년 동안 가장 큰 증가율을 보이며 이후로는 다시 감소함이 나타나며, 연평균 습도는 대체적 미미하며 상대적으로 제주도와 전라도가 높게 나타났고, 연평균 풍속은 대체로 내륙지역보다 해안지역에서 풍속이 크게 나타나며, 연평균 기온은 순차적으로 증가하며 남해안 인근에서 기온 증가가 뚜렷하게 나타났다.
2. 농업 생산기반의 재해 적응요소 조사 및 데이터베이스 구축
농업 생산기반 재해 적응요소 조사를 실시하여 민감도, 노출, 적응능력 3가지 카테고리로 분류되며 홍수 및 가뭄에 대한 대리변수를 선정하였다. 대리변수는 문헌조사 및 전문가 자문, 연구진의 내부 논의를 거쳐 홍수 17개, 가뭄 21개 총 38개의 항목이 선정되었다.
선정된 대리변수는 통계연보 등을 통하여 통계자료를 수집하여 데이터베이스 구축하였고 취약성 평가지표의 계산을 위해 Z-score방법을 사용하여 모든 자료들을 평균은 0, 표준편차는 1이 되도록 자료를 표준화 하였다.
3. 농업 생산기반 재해 취약성 평가 지표 개발
취약성 평가지표의 연산은 민감도 지수와 노출 지수의 평균을 다시 적응능력 지수와의 평균으로 연산한 것으로 민감도 지수와 노출지수가 합쳐져 잠재영향을 가져오게 되며, 잠재영향이 적응능력과 합쳐져 VRI가 계산되는 것이다. 계산된 VRI값은 클수록 탄력성을 구성하는 양수가 많다는 의미이며 일반적으로 취약성은 부정적인 의미를 가진 용어로 이를 양수로 표시할 경우 클수록 부정적 요인이 커진다는 의미이다.
취약성 평가지표 산정 결과를 살펴보면 경기도에서 평택시, 화성시, 용인시, 파주시에서 홍수와 가뭄 구분에서 취약성이 높게 나타났으며 강원도에서는 홍천군이 홍수와 가뭄 구분에서 취약성이 높게 나타나고, 충청도에서는 청주시, 제천시, 당진군, 아산시, 논산시에서 홍수와 가뭄 구분에서 취약성이 높게 나타났고, 전라도에서는 대체로 홍수보다는 가뭄에 취약한 것으로 나타났으며, 경상도에서는 포항시, 경주시, 상주시 진주시, 김해시, 창원시 등이 홍수와 가뭄에 취약성이 높게 나타났다.
4. 주성분 분석을 이용한 농업 생산기반 재해 취약성 평가
주성분 분석은 서로 상관관계가 높은 여러 개의 변수들을 조합하여 그 변수들의 정보를 함축하고 있는 새로운 인위적 변수를 만들어내기 위한 다변량 통계 분석 기법으로 변수들의 전체 분산 대부분을 소수의 주성분을 통해 설명하고 처음 발생한 주성분은 변수들의 전체 분산 중 가장 큰 부분을 설명하도록 유도되고, 이후 발생한 주성분은 먼저 발생한 주성분과 독립적 관계를 가지면서 앞에서 설명되지 않은 나머지 분산 부분을 최대한 설명 한다.
미래 기후 시나리오 (RCP 8.5)와 Z-score방법을 이용하여 표준화된 대리변수 자료들에 대해 주성분 분석을 실시하였고, 홍수와 가뭄 구분 각각에 대해 요인수에 대한 변화를 그래프화 하여 스크리도표를 작성한 결과 홍수 구분 상위 5개, 가뭄 구분도 상위 5개의 주성분을 선택하는 것이 안정적인 것으로 판단하였고, 농업 규모에 따른, 경제적 능력에 따른, 지형적 요인에 따른, 기상학적 요인에 따른, 수자원 관리에 따른 취약성 요인으로 해석 되었다. 각 성분점수에 가중치를 계산하여 표준 정규 누적 분포를 산출하였고 취약성 평가 기준 5단계로 분류하여 취약성을 평가하여 지도로 작성하여 비교해본 결과 국내의 많은 시·군에서 농업생산기반의 홍수 및 가뭄으로 인한 재해 취약성이 높은 것으로 나타났고 특히 충청남도의 대다 수 시·군과 서해안 및 남해안 주변에 위치한 시·군·구에서 취약성이 높은 것으로 나타났고, 대체적으로 취약성이 높아지는 경향을 보이나 홍수 구분에서 2080년을 기준으로 취약성이 다시 낮아지는데 이는 기상 시나리오에서 2070년 이후로 강수량이 적어지면서 생기는 결과로 판단된다.
5. 농업 생산기반 재해 관련 데이터베이스 구축
전국 81개 기상관측소의 1971-2010년까지 기상자료를 구축하였고 시·군별로 가뭄과 홍수에 대해 발생 및 피해기록을 조사하였다. 농업생산기반통계연보를 이용하여 1976-1999년 까지는 출간된 통계연보에서 직접 수집하여 정리하였고 2000년 이후로는 농업기반시설관리 홈페이지(http://rims.ekr.or.kr)의 자료를 이용하였고 수집된 자료의 효율적인 관리와 조회 및 분석의 편의를 위하여 Oracle 기반으로 데이터베이스를 구축하여 시기별로 농업생산기반 통계 변화 분석을 실시하였다.
6. 재해 취약성 평가에 따른 작물 작부방식 적응 방안 분석
기후변화 시나리오에 따라 재배기간별 가뭄 취약성 변화를 분석해 본 결과, 재배기간을 5월1일부터 9월30일로 가정할 경우에 가장 취약한 것으로 분류되는 Level 1에 포함된 시·군은 전체 156개 시·군 중 2010년에는 28개 이었으나 2100년에는 35개로 늘어났고, 2050년의 경우 재배시작시기를 4월 중순으로 할 경우에 비하여 5월 하순으로 늦출 경우 전체 시·군 중 78시·군에서 가뭄 취약성이 악화되며, 2100년의 경우 66개 시·군에서 가뭄 취약성이 악화되었다. 기후변화 시나리오에 따른 재배기간별 홍수 취약성 변화를 분석해 본 결과, 재배기간을 5월1일부터 9월30일로 가정할 경우에 가장 취약한 것으로 분류되는 Level 1에 포함된 시·군은 전체 156개 시·군 중 2010년에는 31개 였으나 2100년에는 27개로 줄어들었고, 2050년의 경우 재배시작시기를 4월 중순으로 할 경우에 비하여 5월 하순으로 늦출 경우 전체 시·군 중 68개 시·군에서 홍수 취약성이 악화되며, 2100년의 경우 87개 시·군에서 홍수 취약성이 악화되었다. 따라서 2050년의 경우 21개 시·군은 재배시기를 앞당기고, 16개의 시·군은 늦추는 것이 재해 취약성을 개선시킬 수 있으며, 2100년에서 강원도 내륙지역의 20개 시·군은 재배시기를 앞당기고, 17개 시·군은 늦추는 것이 가뭄과 홍수 모두를 고려할 때 재해취약성을 개선시킬 수 있다.
7. 재해 취약성 평가에 따른 지역 토지이용 적응 방안 분석
취약성 평가 기법에서 토지이용에 따른 대리변수의 영향을 평가함으로서 적응방안을 모색 하였고, 재해 취약성 측면에서 경지면적의 축소는 재해 노출면적의 감소로 취약성이 개선되는 효과를 가졌고, 산림면적의 감소는 가뭄과 홍수 모든 재해 취약성 평가에서 재해 적응 능력을 저하시키는 요인이 되었다. 전국적으로 평균 경지면적 감소율은 0.63 % 이고, 산림면적 감소율은 0.19 % 이었다. 2050년 까지 경지면적 및 산림면적 감소 추세가 그대로 진행될 극단적인 취약성의 변화는 없었고 취약성이 악화된 지역은 토지피복 중 산림이 많은 부분을 차지하는 시·군들에 분포하였다.
8. 재해 취약성 평가에 따른 사회, 제도적 적응 방안 제시
우리나라 지방자치단체의 재정자립도는 대부분 20 % 에도 미치지 못하는 실정이며 재해예방과 복구 사업을 중앙정부에 의존할 수밖에 없는 취약한 구조이다. 따라서 지자체의 재정자립도를 높이는 것은 지자체의 재해 적응 역량을 높이는게 주효하다. 경남의 경우 현재의 재정자립도를 5 % 만 늘려도 가뭄과 홍수에 대한 취약성 개선효과는 2010년 기준 최대 40 %까지 상승할 수도 있음을 분석하였다.

Abstract ▼

Ⅳ. Results of the Project
1. Database establishment for climate change scenarios
National Institute of Meteorological Research obtained approximately 135 km resolution data of RCP 4.5 and 8.5 scenarios from HadGEM2-AO (Hadley Centre Global Environmental Model version 2 – atmoshpere – ocean) wh

Ⅳ. Results of the Project
1. Database establishment for climate change scenarios
National Institute of Meteorological Research obtained approximately 135 km resolution data of RCP 4.5 and 8.5 scenarios from HadGEM2-AO (Hadley Centre Global Environmental Model version 2 – atmoshpere – ocean) which is the global climate change prediction model. The 12.5 km resolution data of regional climate change scenarios were obtained using the HadGEM3-RA which is the regional climate change prediction model. From the downscaled climate change scenario data, we establish the database for the category of future precipitation, humidity, wind speed, average air temperature, maximum air temperature, and minimum air temperature on a county basis using the arithmetic mean method. The quantile mapping method was adopted to correct bias that is inherent in the climate change scenarios.
2. Development of vulnerability assessment methodology for agricultural infrastructure
The conceptual framework of climate change vulnerability assessment was defined as a function of climate exposure, sensitivity, and adaptive capacity. A series of proxy variables for flood and drought related to climate exposure, sensitivity, and adaptive capacity were chosen through the literature review, discussion, and experts’ advice.
Total of 17 proxy variables for flood and 21 for drought were selected and the data were collected for each county. After collecting statistical data, proxy variables were standardized using the Z-score method. After standardized, every proxy variables having the 0 of mean and 1 of standard deviation.
3. Vulnerability assessment for agricultural infrastructure using principal component analysis
Principal component analysis (PCA) was carried out to calculate the weighting of proxy variables. Principal component analysis is a multi-variate analysis method used to create a set of values of uncorrelated variables through the linear combination of a set of data-correlated variables. PCA is sensitive to the relative scale of the original data. Thus, PCA was performed with standardized data to calculate the principal scores for indicators of climate exposure, sensitivity, and adaptive capacity over the past 30 years. The component matrix obtained through this process was selected as a weighting of the sub-index, and was applied in future indices as a batch. As a results of vulnerability assessment using PCA were that majority counties in Chungnam province, west and south coast were relatively vulnerable. Future climate change vulnerability gradually increases until 2080 for both flood and drought then flood vulnerability slightly decrease because the predicted precipitation from climate change scenarios decrease after 2070.
4. Database establishment for agricultural disaster damage caused by flood and drought
Flood and drought damages data and meteorological data for 81 weather stations from 1971 to 2010 were investigated and collected. Agricultural infrastructure data were obtained from the statistical yearbook of land and water development for agriculture from 1976 to 1999 and agricultural infrastructure management website(http://rims.ekr.or.kr) after 2000. Obtained data were used to establish database using Oracle. statistical analysis were conducted.
5. Development of climate change mitigation strategies in terms of cropping period, land use, and social system
Climate change mitigation strategies for agricultural infrastructure were analyzed in terms of cropping period, land use change, and social system change based on vulnerability assessment. For cropping period adaptation analysis results showed that delay the starting date of cropping period for 21 counties and advance the starting date for 16 counties improve the flood and drought vulnerability for the year of 2050.
The cultivation area and forest area gradually decrease in the future. While the decrease of forest area has a negative impact on climate change vulnerability, the cultivation area decrease has a positive impact. Because of that, land use adaptation analysis showed that there were no significant changes in vulnerability. However, the counties where having the large area of forest, the vulnerability getting worse because of the decrease in forest area in the future.
The fiscal self-reliance ratio is one of the key factor to improve the climate change vulnerability. However, he fiscal self-reliance ratio in most of the local governments are lower than 20%. The social system adaptation analysis showed that 5% increase of fiscal self-reliance ratio improve 40% of vulnerability in case of Gyeongnam for the year of 2010.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 3
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구 개발 과제의 개요 ... 13
• 제1절 연구과 배경 및 필요성 ... 13
• 제2절 연구의 목적 ... 15
• 1. 연구개발의 최종 목표 ... 15
• 2. 연구개발 세부 목표 ... 15
• 3. 연차별 연구개발목표와 연구내용 ... 16
• 제 2 장 국내·외 기술개발 현황 ... 19
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 19
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 21
• 제3절 국내·외 연구현황 비교 및 필요 연구 분야 ... 22
• 제 3 장 연구 개발 수행 내용 및 결과 ... 24
• 제1절 기후변화 시나리오별 기상예측 및 데이터베이스 구축 ... 24
• 1. 우리나라 기상재해 현황 조사 및 데이터베이스 구축 ... 24
• 2. 시·군 단위 농업 생산기반 기상재해(태풍, 호우, 폭설 피해) 지도 작성 ... 26
• 3. 국가표준 시나리오에 따른 한반도 미래 기후변화 예측값 분석 ... 29
• 4. 기후변화 시나리오 및 시공간 축소 기법 선행연구 조사 ... 32
• 5. RCP 4.5 & 8.5 시나리오 기반 미래 기상자료 수득 ... 39
• 제2절 기후변화에 따른 농업 생산기반의 재해 취약성 평가 기법 개발 ... 70
• 1. 취약성 평가를 위한 대리변수 선정 및 자료수집 ... 70
• 2. Vulnerability-Resilience Indicator(VRI) 취약성 평가 ... 93
• 3. 주성분 분석을 이용한 취약성 평가 ... 97
• 4. 기후변화 시나리오에 따른 미래 재해 취약성 지도 작성 ... 134
• 제3절 기후변화에 따른 농업 생산기반의 재해 대응 및 재해 예방기술 개발 ... 136
• 1. 과거 기상자료와 재해기록 수집 및 데이터베이스 구축 ... 136
• 2. 농업 생산기반 재해 적응요소 조사 및 데이터베이스 구축 ... 142
• 3. 재해 취약성 평가에 따른 작물 작부방식 적응 방안 분석 ... 147
• 4. 재해 취약성 평가에 따른 지역 토지이용 적응 방안 분석 ... 152
• 5. 재해 취약성 평가에 따른 사회, 제도적 적응 방안 제시 ... 154
• 제 4 장 연구 개발 목표달성도 및 대외기여도 ... 156
• 제1절 정성적 성과 달성도 ... 156
• 제2절 정량적 성과 달성도 ... 158
• 제 5 장 연구 개발 결과의 활용계획 ... 161
• 1. 연구 개발 결과의 활용계획 ... 161
• 2. 연구 개발 결과의 기대성과 ... 161
• 참고문헌 ... 162
• 끝페이지 ... 167