지표면 온도는 수문기상학에서 매우 중요한 인자로써 지면-대기의 상호순환을 이해하는 데 필수적인 요소이다. 따라서 지표면 온도를 정확하게 산출하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 국내에서는 현재까지 시·공간적으로 일정한 자료를 대상으로 한 연구가 미흡한 상황이다. 본 연구에서는 국내 최초의 정지궤도 위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS)의 지표면 온도 자료를 사용하여 MODerate-resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 센서를 탑재한 위성(Terra/Aqua)에서 제공되는 지표면 온도와 비교·분석을 실시하였다. 또한, COMS 자료의 정확성 확인을 위하여 지상관측지점의 자료와 비교하였다. 그 결과 MODIS와의 비교에서는 COMS가 Aqua/Terra에 비하여 전체적으로 과소산정되었으며, Aqua보다는 Terra와 비슷한 경향을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었다. 지상 관측 일평균자료와의 비교에서도 COMS가 과소 산정되는 것으로 나타났다. 각각의 오차는 알고리즘 사용 인자의 차이, 자료의 시간적 차이, 외부적인 요인 등으로 인해 발생하는 것으로 판단된다. 그러나 전체적인 경향성이 비슷한 것으로 나타나 COMS의 활용 가능성을 확인할 수 있었으며, 추후보다 정확한 검·보정에 대한 연구가 필요한 실정이다.

기후변화의 중요도에 대한 인식이 점차 커지는 가운데, 기후변화가 미치는 영향을 파악하고, 대비하기 위한 연구들이 꾸준히 진행되고 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)에서는 기후변화 시나리오를 산출하고 있으며, 제 5차 보고서에서는 대표농도경로(Representative Concentration Pathway; RCP)를 기반으로 한 RCP 시나리오를 제안하였다. 이에 국내 기상청에서는 한반도를 대상으로 한 공간해상도 12.5 km by 12.5 km의 RCP 시나리오를 제공한다. 본 연구에서는 RCP 기후변화 시나리오를 활용하여 토양-식생-대기 순환(Soil-Vegetation-Atmosphere Transfers; SVAT) 모형의 일종인 Common Land Model(CLM)을 구동하였다. RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오 자료를 강제입력자료로 하여 구동한 모형의 산출 결과 중 2100년까지의 average surface temperature를 연구하였으며, 이를 통하여 RCP 4.5와 RCP 8.5의 미래 온도 변화 추이에 대하여 분석하였다. 추후 본 연구에 사용된 시나리오 이외의 자료 획득과 RCP 자료 기간의 연장을 통하여 미래 기후변화에 대한 한반도 지역의 영향에 대하여 구체적으로 비교·분석할 예정이다.

현재 지구는 급속한 기후변화를 겪고 있으며, 이에 따라 기후변화와 그것이 인류에 미치게 될 영향에 대한 관심이 커지고 있다. 이로 인한 수자원 분야의 불가피한 변동에 따라 수문기상인자에 대한 정확한 이해가 필요하게 되었으며, 이를 위해 각종 지표모델을 활용한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 그 중 Noah LSM은 다층 토양 모델로 비교적 단순한 입력자료로 토양수분, 토양온도, 지표온도, 지표상의 물과 에너지의 흐름에 대한 결과를 산출할 수 있다. 국외에서는 Noah LSM을 활용한 다양한 연구가 진행되고 있지만, 이와 달리 국내에서의 Noah LSM을 이용한 연구는 미흡한 실정이다. 이에 본 연구에서는 해남지역에서의 KoFlux 타워의 관측자료를 Noah LSM의 강제입력자료로 사용하여 모형을 구동하였다. 모형의 결과로 산출된 에너지플럭스 중 순복사량, 현열 그리고 잠열을 지점 관측자료와 비교함으로서 Noah LSM의 국내 적용성을 평가하였다.

기후변화의 영향으로 인한 기상·지상인자의 변화양상을 파악하는 것은 수문기상학적 순환과정을 이해하는데 매우 중요한 요소로 인식되고 있다. 특히 지표면과 대기 사이의 여러 기상요인, 지표면 온도, 강수량 등과 같은 수문기상학적 인자에 영향을 미치는 대기온도는 일상적으로 인간이 느끼기에는 큰 연관을 나타내지 않을지도 모른다. 하지만 수문기상인자의 미미한 변화로 인한 자연현상의 변동성은 그 영향 범위가 크게 작용하기 때문에 이런 수문기상학적인자들을 정량적으로 관측하기 위한 노력이 가중 되고 있다. 하지만 아직까지 기후변화로 인한 현상을 파악하기에는 경제·인력적 부족, 기후변화 관련인자의 관측자료 부족, 관련 연구부족 등으로 많은 제약이 따른다. 또한 지점자료의 공간적인 분포에서도 많은 오차와 문제점이 발생하기 때문에 이에 대한 대안이 요구되었다. 최근에는 원격탐사기법의 발달로 이러한 문제점들을 해결할 수 있으며, 인공위성을 이용하여 시공간적인 측면에서 양질의 자료를 제공할 수 있다. 기존에 수문기상인자를 관측하는데 많은 위성들이 이용되어왔으나 위성의 노후화 및 연속적인 자료의 취득이 어려웠다. 기존의 궤도위성들에 비해 정지궤도 위성은 그 자료의 제공 측면에서 시공간적으로 뛰어나다. 이에 2010년에 발사된 정지궤도 위성인 천리안 위성(Communication, Ocean and Meteorological Satellite, COMS)을 이용하였으며, COMS product인 지표면온도(Land Surface Temperature, LST)를 사용하였다. 이 자료를 이용하여 지상관측에서 관측되는 수문기상인자들과의 연관성 및 관계성을 파악하였다. 각각의 인자의 상호관계를 파악하는 것이야 말로 자연재해로 인한 기상이변이 대두되고 있는 이 시기에 예방·대비체계를 구축할 수 있을 것이다.

전 세계 여러 플럭스네트워크에서 적용되는 에디공분산 기법은 지표와 대기간의 에너지 및 물질의 순환을 모니터링하기 위한 하나의 방법으로서, 기후변화에 따라 가속화 되고 있는 수문학적 인자(증발산 등)의 변화양상을 연구하는 데 유용하게 쓰인다. 그러나 에디공분산 기법은 기본적인 여러 가정 사항(균질한 표면, 난류장 발달, 정상성 등)을 내포하고 있으며, 실제 환경에서 이와 같은 조건을 모두 충족시키기는 어렵기 때문에 불확실성이 내포되어 있다. 따라서 측정된 자료에 관한 품질관리 수행이 필수적이며, 이를 통한 보다 양질의 자료 생산이 가능하다. 30분 단위로 제공되는 플럭스타워 증발산 자료는 월 평균 약 10% 내외의 결측자료가 발생하는 것으로 알려져 있으며 품질관리에는 결측자료에 관한 보충작업(Gap-filling)이 포함되어야 한다. 세계 여러 플럭스 네트워크에서는 결측자료 보충 방법에 관한 여러 연구가 현재 진행 중에 있으며, 이중에는 주로 미기상학적 인자를 활용한 대체증발산 산정 방법이 채택되기도 한다. 본 연구에서는 국토해양부의 기초 수문자료 구축사업 일환인 KoFlux 네트워크의 설마천(혼효림), 청미천(농경지) 관측지에서 측정된 증발산자료 관한 품질관리를 수행하였으며, Food and Agriculture Organization(FAO)에서 제시한 FAO-56 Penman-Monteith(FAO-PM) 방법을 활용하여 대체증발산 산정하여 결측자료 보충에 관한 연구를 실시하였다. 두 관측지의 미기상학적 인자를 활용하여 FAO-PM 방법에 적용한 결과, 에디공분산 기법으로 산정된 증발산 자료와의 경향성이 뚜렷하였으며 이를 통해 결측자료 보충 방법으로서의 활용 가능성에 대해 파악할 수 있었다.

증발산은 지표면에서 일어나는 증발과 식물에 의해 일어나는 증산을 하나의 과정으로 통합한 것이다. 이는 대기 중으로 이동하는 수증기의 총량을 나타내기 때문에 물수지 분석에서 중요한 역할을 한다. 또한 태양 복사에너지가 지구로 유입되면서 발생하는 잠열 Flux(Latent Heat Flux)가 증발산과 관련이 있어 에너지 수지 분석면에서도 중요하다고 볼 수 있다. 현재, 증발산을 정확히 관측하기 위해 증발접시와 같은 현장관측을 실시하거나 Eddy Covariance와 같은 통계적 기법을 이용해 경험적으로 추정하고 있다. 이러한 방법들은 한 지점에 대해서만 적용할 수 있기에 유역 단위와 같은 공간적인 변동성을 파악하기에는 제약이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 원격탐사 기법을 활용하여 증발산의 시공간적인 변동성을 파악하는 연구가 국내외에서 활발히 진행 중이다. 본 연구에서 이용할 Visible Infrared Imaging Radiometer Suite(VIIRS)는 인공위성 Suomi National Polar-orbiting Partnership(Suomi NPP)에 탑재된 다중분광센서로 지표면의 알베도, 온도, 종류, 식생 지표 외에도 많은 수문 인자들을 관측할 수 있다. 이 중에서 에너지 수지 기반의 복사 에너지 및 미기상 자료와 같은 증발산에 관련된 인자들을 찾아서 산정하는 과정을 이해하는 것이 본 연구의 목적이다. 향후 VIIRS 기반 증발산 산정 알고리즘을 구축하여 한반도 지형에서의 VIIRS의 유용성을 검증할 계획이다. 또한 이를 통해 지상관측의 한계점을 극복하여 한반도 유역의 증발산에 대한 지속적인 연구가 가능하도록 이바지하고자 한다.

토양수분은 지표와 대기 사이의 물과 에너지 교환에 밀접하게 관련된 인자로, 수문기상학적 현상의 이해와 예측에 있어 매우 중요한 요소이다. 근래에 개발된 원격탐사기법은 인공위성을 통해 토양수분의 시공간적 변동성 산정을 가능하게 했다. Global Change Observation Mission(GCOM)-W1은 Japan Aerospace Exploration Agency(JAXA)에서 2012년 5월에 발사한 인공위성으로 전 지구의 기후변화와 수문 순환 과정에 대한 연구에 유용한 데이터를 제공하고 기상관측 등에 활용되고자 하는 목적을 가진다. Advanced Microwave Scanning Radiometer(AMSR2)는 AMSR for the EOS(AMSR-E)로부터 개선된 센서로, AMSR-E에 포함되지 않았던 7.3GHz 채널에 통한 측정을 추가로 수행하기 때문에 Radio Frequency Interference(RFI)에 대한 영향이 완화된 측정값을 획득할 수 있다. 본 연구에서는 GCOM-W1에 탑재되어　있는 AMSR2로 측정된 Level 1B product인 밝기 온도(Brightness Temperature)를 통해 토양수분을 산정하는 방법을 제안하고자 한다.

자연재해 중 가뭄은 태풍 또는 집중호우와는 달리 시작이 명확하지 않다. 가뭄으로 인한 피해를 저감시키고 대비하기 위해 가뭄위험평가는 필수적이다. 가뭄의 위험평가는 대부분 기상학적 인자를 고려한 가뭄지수의 정량적인 값을 산정하여 모니터링하는 것을 바탕으로 이루어지고 있다. 본 연구는 이러한 가뭄위험평가를 개선시키고자 가뭄지수에 따른 가뭄발생확률을 근거로 가뭄발생빈도와 가뭄발생 시 취약인자의 선정을 통한 가뭄위험평가기법을 제안하였다. 이를 위해 가뭄의 위험정도를 정량화하고 가뭄발생으로 인해 발생 가능한 피해 요소들을 정량화하여 가뭄노출성지수와 가뭄취약성지수를 산정하고, 두 지수를 결합하여 가뭄위험지수를 산정하였다. 가뭄노출성지수는 가뭄지수 EDI를 바탕으로 가뭄심도에 따른 발생확률을 근거로 산정하였으며, 가뭄취약성지수는 가뭄 발생 시 취약한 인자를 선정하여 이를 지수화 하였다. 가뭄위험평가방법을 적용하여 대한민국 229개 시군구에 대한 가뭄위험을 평가하였다.

정확하고 세밀한 적설 관측시스템은 단순히 방재 차원뿐만 아니라 수문학적 관점에 있어서 물의 순환과정을 해석하는 데에도 중요한 부분으로 인식되고 있다. 최근에는 인공위성에 탑재된 마이크로파 센서를 활용한 적설량 관측시스템이 지속적으로 발전하고 있으며, 이에 대한 검증도 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 현재 한반도 적설량 관측시스템의 문제점을 파악하고, NASA의 Advanced Microwave Scanning Radiometer-Earth Observing System (AMSR-E)가 제공하는 Snow Water Equivalent (SWE) Product를 활용하여 적설량 관측시스템을 제안하고자 한다. 이를 위해 적설량 관측 자료가 비교적 충분히 갖춰져 있는 관측소를 중심으로 지역적 특성을 고려하여 연구지역을 선정하고, 실 관측자료와 AMSR-E SWE 데이터에 대하여 비교 검증을 하였다. 결론적으로 오차원인 분석을 통해 앞으로의 개선점과 활용방안을 모색하였다.

기후변화에 따른 다양한 자연 재해들이 발생함에 따라 수자원 분야에서도 이에 대한 관심이 증가하고 있다. 특히 수자원 분야는 인류의 생존과 직결되어 있는 물 관련 이슈인 홍수, 가뭄, 물 부족 등의 문제점이 나타나고 있으며, 크게는 물 순환에 영향을 받게 되어 그에 따른 연구가 필수적이다. 따라서 본 연구에서는 수자원 분야 연구의 일환으로 수문·기상학적 인자들을 산출하기 위하여 지면 모형 중 하나인 Common Land Model (CLM)을 사용하였다. 모형의 구동을 위한 자료는 한반도지표자료동화체계(Korea Land Data Assimilation System; KLDAS)의 자료를 사용하였다. 한반도지표자료동화체계는 다양한 자료를 사용하여 지면 모형에 강제시켜 신뢰할 만한 결과를 산출해낸다. 모형의 결과는 국내 KoFlux 관측 지점 중 하나인 해남의 자료와 비교한다. 이를 통하여 아직 미흡한 CLM 모형에 대한 국내 및 동북아시아 지역에 대한 사용 가능성을 확인하고, 추후 더 많은 관측 자료와 비교·검증할 예정이다.

본 연구는 강우가 공간적으로 균질함과, 공간상관함수를 지수함수로 가정, 형태학적인 계수와 초기값을 제외한 공간상관도식을 평균상관계수를사용하여 작성해 보았다. 기존 공간상관도 작성에 있어서의 상관계수의 값은 일정 기간 강우 데이터를 한번의 강우 사상으로 취급하여 상관계수를 계산하는 반면, 본 연구에서는 일정 기간 강우 데이터를 1시간 단위로 증가시키면서 그 지역에서 일어 날 수 있는 모든 강우시간의 평균상관계수를 사용하여, 공간상관함수 fitting에 있어서의 r‐square값을 대폭 증가시켰다(최대 37%). 이는 더 정확한 공간상관함수 fitting을 가능하게 하였다. 공간상관함수 식의 정확도는 관측소의 상관거리를 결정하는 중요한 식이므로 fitting 정확도는 관측소의 공간적인 분포를 결정하거나 관측소밀도 평가에 있어서 매우 중요하다고 할 수 있다.

토지피복은 물리적인 지표면의 상태를 나타내며, 재난, 수자원, 환경생태, 행정 등의 관리에 이용되는 중요한 지표이다. 이는 지표수의 증발, 강우에 의한 유출이나 해안 침식 등 인간의 생활에 큰 영향을 주는 인자이며, 또한, 인간의 활동에 의해 많은 변화를 받기도 한다. 따라서 정확한 토지피복의 상태와 변화를 파악을 위한 연구가 오래 전부터 진행되었다. 최근에는 토지피복의 변화를 감지하기 위해 넓은 지역을 일관되게 관측하며 오래된 자료의 획득이 가능한 인공위성 영상을 이용한 토지피복 분석 방법이 실행되고 있다. 본 연구에서는 지표에 대한 인간의 활동에 의한 토지피복의 변화를 파악하기 위해 Landsat 인공위성을 이용하여 대규모 간척사업인 새만금 지역의 공사 진행에 따른 토지피복 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과로 공사의 전후에 따라 수역의 영역이 감소하며 반면 습지의 영역이 증가한 것을 확인하였다. 또한 시간의 흐름에 따른 도시화의 영향으로 시가의 증가와 농지 및 산림의 감소를 확인하였다.