본 연구에서는 ESP (Ensemble Streamflow Prediction)기법을 활용한 가뭄전망 체계를 구축하고 가뭄예보에 있어 활용성을 평가하였다. 과거 관측 수문기상 및 지형정보를 이용하여 우리나라 전역에 지면모델(Land Surface Model, LSM)을 구축하고 유출량(Historical Runoff, HR)을 생산하였다. 또한, 모의기간 동안 과거 30개 기상자료와 초기 토양수분량을 이용하여 선행시간별(1, 2, 3개월) 전망된 유출량(Predicted Runoff, PR)을 생산하였다. 평가결과 여름 및 가을철 보다 봄철 및 겨울철에 정확도가 높았으며, 1개월 전망 이후로는 정확도가 낮게 나타났다. 가뭄지수는 국내 가뭄해석에 있어 검증된 표준유출지수(Standardized Runoff Index, SRI)를 활용하였으며, PR_SRI을 산정 및 평가하였다. 1, 2개월 전망에서는 과거 HR이 고려되어 ESP HR에 비해 정확도가 크게 개선됨을 알 수 있었다. 선행시간별 상관계수는 평균 0.71, 0.48, 0.00, 평균제곱근오차는 0.46, 0.76, 1.01로 나타났으며, 건조기에 정확도가 높게 나타나 1, 2개월 전망까지는 ESP를 활용한 국내 가뭄예보의 활용성이 높다고 판단된다.

가뭄은 그 특성상 홍수에 비해 점진적이고 피해규모가 광범위하여 효율적인 대처가 어려운 기상재해이다. 그러나 이런 가뭄의 특징은 가뭄관리에 장점이 되기도 한다. 즉 적시에 경보해야하는 홍수와 달리 가뭄은 진행속도가 느려 시간적으로 대처할 여유가 있기 때문에 비록 진행중일 지라도 초기에 이를 감지할 수 있다면 피해를 최소화 할 수 있다. 이로 인해 미국 등 수문기상 선진국에서는 장기예측정보 및 수문모델의 연계를 통해 여러 가뭄전망정보를 생산하고 있으며, 웹 기반으로 이를 제공하고 있다. 국내에서도 가뭄전망정보의 생산 및 활용이 되어야 할 것이며, 이를 위해서는 기상예측정보 기반의 가뭄정보 생산기술이 요구된다. 최근 기상청에서는 기존 UM (Unified Model)에서 Glosea5 (Global Seasonal forecasting system 5, GS5)의 체계로 전환한바 있다. GS5는 한국 및 영국의 공동계절예측시스템 운영을 목적으로 개발된 것으로 그동안 여러 평가 및 검증을 통해 국내 현업 장기예보에 활용되기 시작하였다. 다만, 가뭄예보에 있어 GS5 정보가 활용된바 없기 때문에 이에 대한 평가가 필요하다. 본 연구에서는 GS5로부터 가뭄전망정보를 생산하고 가뭄예보의 활용성을 평가하고자 한다. 이를 위해 GS5의 과거 hindcast 기간(1996년∼2009년)에 강수량, 최고, 최저 및 평균기온, 평균풍속 자료를 수집하였으며, LSM에 입력하여 유출전망정보를 생산하였다. 수문학적 가뭄지수인 SRI(Standardized Runoff Index)를 산정하고 가뭄감시에서의 SRI와 비교분석하였다. 1개월 전망의 경우 과거 2개월의 관측자료의 활용으로 SRI의 거동이 감시정보와 유사하였으나, 2개월 및 3개월 전망으로 갈수록 차이가 높게 나타났다. 상관계수는 선행시간별 0.82, 0.58, 0.31로 나타났으며, 계절별로는 가을 및 겨울철에 상관성이 높게 나타났다. RMSE는 평균 0.52, 0.88, 1.19로 나타나 선행시간 길어질수록 감시정보와의 거동 및 평균적 심도의 차이가 높은 것으로 확인되었다. 1개월 전망까지는 GS5가 가뭄예보에 활용성이 높다고 판단되며, 향후 실시간 조기경보시스템을 통해 현업화가 추진된다면 국내 가뭄관리 및 기술개발에 큰 기여를 할 것이라 기대된다.

본 연구에서는 가뭄해석을 위한 이변량 결합가뭄지수를 산정하고 국내 활용성을 평가하였다. 이변량 결합가뭄지수 산정을 위해 결합분포함수는 Clayton copula, 매개변수 추정은 교정방법을 이용하였으며, 입력변수로는 1977∼2012년 동안의 강수량 및 토양수분량 자료를 선정하였다. 우리나라에 대한 이변량 결합가뭄지수를 산정한 후, 기존 가뭄지수인 SPI 및 SSI와 같이 시계열 분석, 지역별 분석 및 ROC 분석을 수행하여 활용성을 평가하였다. 분석결과 SPI는 가뭄의 시작, SSI는 가뭄의 해갈을 적절히 고려하였으며, 이변량 결합가뭄지수는 SPI 및 SSI의 거동 특성을 적절히 반영하는 것으로 나타났다. 또한 이변량 결합가뭄지수가 SPI 및 SSI에 비해 ROC score가 높게 산정되었으며, 지역별 분석에서도 지역의 가뭄 상황을 적절히 재현하여 활용성이 우수하게 나타났다. 이변량 결합가뭄지수는 기존 가뭄지수의 해석적 한계를 보완하였다는 측면에서 국내 가뭄해석의 활용성이 높다고 판단된다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 미래 기후, 수문정보로부터 가뭄전망 정보를 생산 및 분석하고자 한다. 미래의 불확실성 을 고려하기위해 3개 GCMs와 3개 수문모형을 이용하였다. 강수량, 유출량 및 토양수분량으로부터 기상학적, 수문학적 및 농업적 가뭄지수로 분류되는 SPI, SRI 및 SSI를 산정하였다. Mann-Kendall test 결과, 미래 가뭄의 경향은 봄철 및 겨울철에 크게 증가할 것으로 전망되었으며, 가뭄발생빈도의 경우 SRI 및 SSI가 SPI 보다 더 높게 나타났다. 미래 기후변화 가 기상학적 가뭄 보다는 수문학적 및 농업적 가뭄에 큰 영향을 미치는 것으로 확인되었다.

본 연구의 목적은 기록된 관측가뭄자료를 이용하여 수문기상 기반의 국내 가뭄판단기준을 제시하는데 있다. 과거 1991년에서 2009년까지 기록된 가뭄사례를 수집한 후, 관측기상정보와 LSM(Land Surface Model)으로부터 생산된 수문정보를 이용하여 백분위 해석을 수행하였다. 기간별 가뭄판단기준을 도출하기 위해 객관적 가뭄평가 기법인 ROC(Relative Operating Characteristics) 분석을 이용하였다. 국내 가뭄기준은 대표적으로 강수 및 유출이 지속기간 3개월에 평년대비 35% 이하, 토양수분이 지속기간 2개월의 35% 이하 그리고 증발산량이 지속기간 3개월에 65% 이상으로 나타났다. 가뭄판단기준의 적용성 평가를 위해 SPI(3)와의 ROC 분석을 수행한 결과 SPI(3)에 비해 적용성이 높은 것으로 나타났다. 또한 가뭄판단기준에 대한 지역별 분석을 수행한 결과 공간적으로 가뭄상황을 적절히 반영하는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 지표수문해석모형을 활용한 동아시아 지역의 유출해석을 수행하고 그 적용성을 평가하였다. 이에 전지구 자료를 수집한 후 모형의 입력자료로 재구성하였으며, 모의 결과의 검증을 위해 GRDC에서 제공하는 국외 34개 지점의 관측유량자료를 수집하였다. 쾨펜의 기후대 구분을 통한 매개변수 전이 방법을 이용하여 미계측지역의 유출 매개변수를 결정하였으며, 동아시아 지역에 유출해석을 수행하였다. 그 결과 미계측지역으로 가정한 17개 유역에서 모의치가 관측치와 유사하게 거동하는 것으로 나타나 결과의 신뢰성이 높음을 확인하였다. 최종 결정된 매개변수로부터 동아시아 전역에 수문성분을 산정하였으며, 대체로 동아시아 지역의 국가들의 수문성분 거동은 계절별로 유사한 것으로 확인되었다. 또한, 중국의 남부지역, 일본 및 대만은 동아시아 내에서도 유출의 발생이 가장 높은 반면, 몽골 및 중국 북부지역에서는 매우 낮은 것으로 분석되었다.

본 연구의 목적은 전지구 수문해석도구인 지표수문해석모형을 활용하여 국내 가뭄해석에 적용성을 평가하는데 있다. 이에 댐 상류 유역의 관측유입량 자료를 대상으로 모형의 모의능력을평가하고 남한 전역에 대한 수문성분(유출, 토양수분)을 생산하였다. 격자별 일 단위 유출 및 토양수분자료를 해당기간별 누가 시계열(3, 6, 12개월)로 변환하여 가뭄지수를 생산하였고, 빈도해석에 따른 누가확률값 산정 및 표준화를 통해 SRI 및 SSI를 산정하였다. 산정된 지수의

본 연구의 목적은 전지구 수문해석도구인 지표수문해석모형과 전지구 자료의 적용성을 평가하는데 있다. 이에 적정 지표수문해석모형을 선정하고 관측 댐 상류 유역을 대상으로 모형의 모의 능력을 평가하였다. 전지구 자료는 전 세계를 대상으로 제공되는 기상 및 지형 자료를 이용하였으며, 전지구 자료의 불확실성을 평가하기 위해 자료별 생성되는 유출 결과의 정확도를 분석하였다. 또한 기간별 유출분석을 수행하여 전지구 자료의 활용방안을 마련하였다. 국내 자료를 기반으로

본 연구의 목적은 GCM으로부터 생산된 기후시나리오자료를 이용하여 미래 확률강우량을 산정하는 방법을 제안하고 미래기간의 확률강우량, 홍수량, 홍수위 산정을 통해 기후변화로 인한 홍수특성변화를 정량적으로 분석하는데 있다. 대상유역으로 남한강 상류유역을 선정하였으며, 기후시나리오자료는 13개 GCMs으로부터 IPCC SRES A2 기후시나리오 자료를 구축하였고 자료기간은 총 130년(1971~2100년)이다. 확률강우량은 4개 자료기간(S0: 1971~20