본 논문에서는 기후변화로 인한 한반도 주요 권역에서의 미래 평균해수면 상승을 장기 조위자료를 사용하여 통계적으로 추정하는 연구를 수행하였다. 먼저 5개 조위 관측소로부터 얻어진 장기 조위자료에 대한 비모수적 경향성 검정인 Mann-Kendall 검정을 통해 관측된 자료의 경향성을 검정하였으며, 이를 보다 정량적으로 분석하기 위하여 Bayesian 변동점 분석 기법을 적용하였다. 특히 이 연구에서는 4개의 미래 평균해수면 상승 시나리오와 5개 관측소의 지역별 평균해수면 상승 자료를 결합시키기 위하여 변동점 분석결과를 활용하였다. 제안된 절차는 미래 평균해수면 상승 시나리오의 시작년도를 결정함에 있어 18.6년의 주기를 사용하지 않고 변동점 분석결과를 사용함으로써, 지역적 특성을 효과적으로 반영할 수 있도록 개선되었다. 변동점 분석결과를 사용하여 한반도의 권역별 미래 해수면상승을 분석한 결과, 제주 권역(제주 조위관측소)이 가장 뚜렷한 해수면 상승을 나타냈다. 서해안 권역(보령 조위관측소)과 남해안 권역(부산 조위관측소)에서는 두 번째로 높은 해수면 상승의 증가가 추정되었으며, 마지막으로 남해안 권역(여수 조위관측소)와 동해안 권역(속초 조위관측소)에서 가장 낮은 해수면 상승의 증가가 추정되었다.

최근 빈번하게 발생하는 태풍사상은 극심한 홍수 및 바람 재해를 유발 시키고 있다. 이러한 점에서 본 연구에서는 1951년부터 2012년까지 한반도에 내습한 총 197개의 태풍사상을 대상으로 태풍의 발생위치 및 태풍의 궤적을 기준으로 태풍을 범주화 할 수 있는 확률론적 클러스터링 기법을 개발하였다. 모의실험을 통하여 개발된 모형의 적합성을 확인할 수 있었으며, 태풍 경로에 적용이 가능한 방안으로 평가되었다. 1951년부터 2012년까지 한반도 내습한 197개의 태풍사상을 대상으로 확률론적 클러스터링 기법을 적용한 결과 한반도를 내습한 태풍사상은 총 7개의 클러스터로 분류되었으며, 대부분 위도 10°∼20°N, 경도 120°∼150°E 해수면에서 발생하여 한반도를 향하여 진행하는 것으로 나타났다. 클러스터 B의 경우 약 25.4%의 발생빈도를 가지며, 전선의 방향도 한반도를 직접 향하고 있어 상대적으로 한반도에 영향이 가장 큰 클러스터로 분석되었으며 한반도 전체에 걸쳐서 강한 양(positive)의 강우량 Anomaly를 갖는 것을 확인할 수 있었다.

본 연구는 기상청에서 개발한 초단기 강수예측시스템인 KLAPS(Korea Local Analysis and Prediction System)와 KLAPS를 기반으로 생산된 한반도강수합성장(composite precipitation on Korean peninsula)을 비교·분석하여 산사태 위험도 평가를 위한 데이터 활용성과 효과성을 검토하고자 한다. 그리고 GIS기법 및 산사태발생예측식을 이용하여 기상관측자료, KLAPS, 한반도강수합성장의 실제 산사태발생 모의정도를 파악하고자 한다. 이를 통해 KLAPS와 한반도강수합성장이 산사태 예측 및 특성분석을 위한 자료로써 사용될 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

본 연구에서는 고위도 및 아열대 지역의 남북간 기온 차이에 따른 동아시아 지역에서의 대기순환 패턴의 변화와 그와 관련된 대기수분이송에 대한 분석을 실시하였다. 여름철 동아시아의 수문기상은 식수, 관개용수, 수력발전 및 수산산업과 연관성이 매우 크며, 인간과 자연변화는 상호관계를 통한 지속가능한 수자원의 공급에 대한 주요 결정요소이다. 따라서 본 연구에서는 한반도 유역을 중심으로 남북간 기온변화에 따른 여름철 강우의 지역적 특성을 분석하였다. 한반도 몬순강우와의 통계적 상관성 분석을 실시한 결과, 남북간 기온의 변화가 여름철 한반도 몬순강우와 강우 발생일수의 변화에 민감하게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 한반도 유역과 같이 계절적 수문변화가 큰 유역에 대하여 극치사상에 대한 영향분석 및 가용 수자원의 계절적 변화특성에 대한 기후시스템의 잠재적 영향을 파악하는데 유용하게 적용될 것으로 기대된다.

강우는수문순환에서중요한요소중에하나로시·공간적변동성이크므로정확한공간강우장의파악이요구된다. 열대강우 관측 위성(Tropical Rainfall Monitoring Mission, TRMM)에서 제공하는 3B43 월 누적 강우량 자료는 25 km의 공간해상도를 갖고 있어 공간 강우장의 정확성을 높이기 위해 상세화 기법을 적용하여 1km의 공간 해상도로 생성하였다.Terra 위성에 탑재된 MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometers) 센서가 제공하는 정규식생지수(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) (공간해상도1km)와강우자료의관계성을회귀식으로나타냈고상세화기법에 적용하였다. 이에 따른 결과를 지점과 위성 강우 자료와의 차이를 통해 보정하는 방법인 GDA (Geographical Difference Analysis)와 지점과 위성 강우 자료와의 비율로 편차를 보정하는 GRA (Geographical Ratio Analysis) 상세화기법을사용하여공간강우장을나타내었다. 우리나라의공간강우장결과를지점자료를기준으로비교검증을실시하였다.그결과GDA 상세화기법의경우가2009년(Bias=4.26mm, RMSE=172.16 mm, MAE=141.95 mm, IOA=0.64), 2011년(Bias=17.21 mm, RMSE=253.43 mm, MAE=310.56 mm, IOA=0.62)으로가장잘맞는것으로나타났다. 이를바탕으로우리나라의공간 강우장을 1 km의 공간 해상도로 파악할 수 있었으며, 더 나아가 지점의 수를 늘려 보정을 정밀하게 하거나, 강우레이더 자료를 가지고 상세화 기법을 적용한다면 더욱 정확한 공간 강우장을 파악할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 기존의 기후변화를 고려한 물수급 분석 방법론의 문제점을 개선하기 위해 GCM 미래 유량 시나리오를 물수급 모형에 직접 입력하는 대신 과거 유량 시나리오의 가중값(재현확률)을 부여하는 새로운 물수급 전망기법을 제안하고자 한다. GCM 미래 기후자료를 TANK 모형에 입력하여 중권역별 미래 유량을 모의하였으며 모의결과에 대한 편이보정을 위해 Quantile Mapping 기법을 적용하였다. 이러한 미래 유량 전망결과를 반영하여 각각의 입력자료에 대한 가중값(재현확률)을 새롭게 산정함으로써 미래 목표 전망구간에 대한 물부족량을 산정하였다. 물수급 모형의 입력자료에 대한 가중값산정을 위해 K-nn 알고리즘을 적용하였으며 비홍수기(10∼6월) 유량을 가중값 산정을 위한 기준유량으로 결정하였다. 기후변화의 불확실성을 고려하고자 4개의 GCM과 3개의 AR4 SRES 온실가스 배출 시나리오를 앙상블 조합하여 생성한 기후변화 시나리오를 활용하였다. 본 연구에서 제시한 방법론을 한반도 4대강 유역에 적용한 결과, 기후변화를 고려한 한반도 미래 평균 물부족량은 2020s(2010∼2039년)에는 과거에 비해 10∼32% 정도 증가할 것으로 전망되었다. 또한, 한반도 4대강 유역의 경우 먼 미래로 갈수록 비홍수기 유량이 점차 감소할 것으로 전망됨에 따라 2080s(2070∼2099년)에는 과거 대비 평균 물부족량이 최대 97%(약 516.5백만 m3/년) 증가할 것으로 전망되었다. 기존의 기후변화 연구 방법론의 전망결과를 비교분석한 결과, 기존 방법론은 매우 극적인 물부족량 증가를 전망하고 있는 반면 본 연구에서 제안한 기법은 상대적으로 보수적인 변화를 전망하였다. 본 연구는 물수급 분석시 기후변화를 고려하되 기존 국가계획 방법론의 틀을 최대한 유지하고 있다는 점에서 국가수자원계획 수립에 있어 정책결정권자들의 혼돈을 줄여줄 수 있는 방법론이 될 수 있다고 판단된다.

대부분의 수문자료는 지상관측을 통해 얻어진다. 그러나 어떤 지역은 접근이 어렵거나 장기적인 관측에 어려움이 있기 때문에 지상관측을 대체하거나 보완할 새로운 방법이 요구된다. 시‧공간적 한계를 극복할 수 있는 대안으로 미항공우주국 NASA에서 2002년 지구 중력장을 측정하는 GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment) 인공위성 자료가 존재한다. 본 연구에서는 GRACE Level-2 중력자료를 이용하여 공간평활화 반경별(0 km, 300 km, 500 km)로 한반도의 수자원변화량(GRACE-based TWSC)을 산정하였다. 산정된 결과의 타당성을 검증하기 위해, 지상 수문 관측자료를 이용한 수자원 변화량(land-based TWSC)과의 비교를 시도하였다. Land-based TWSC는 WAMIS의 강우량, 증발산량 및 GLDAS의 유출량 자료를 이용해 계산하였다. GRACE-based TWSC와 land-based TWSC의 RMSE 검정 결과, 공간평활화 반경 500 km의 위성자료가 한반도에 가장 적합한 것으로 나타났다. 한반도의 월별 평균 TWSC는 0.986 cm/month로 나타났고, 이러한 큰 변화폭 때문에 안정적 수자원 확보를 위한 대처 방안의 마련이 필요한 것으로 평가된다.

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.

Air pollution inventories are aggregated around south-eastern part of the Korean Peninsular including Busan, Ulsan, and Changwon cities. Because densely populated cities are concentrated in this region, air pollutants emitted from one of these cities tend to be impacted on the air quality of other cities. In order to clarify the seasonal movement pattern of emitted particles, several numerical simulations using WRF/FLEXPART were carried out. Four cases were selected for each season. The Weather Research and Forecasting model (WRF) reproduced atmospheric flow fields with nested grids. The seasonal pattern of air mass of study area was determined by backward and forward trajectories. As a result, the air parcel moves from northwest to southeast due to northwesterly winds in spring and winter. Also air parcel transports from south to north in summer, and moves from west to east. Because the air mass moves differently in each season, these characteristics should be considered when performing air quality analysis.

Climatological trend for the period of 1970 to 2009 in sea water temperature around the Antarctic Peninsular waters in the Southern Ocean was investigated. During the period from 1970 to 2009, sea water temperature in the top 500 m water column except 100 m increased at a rate of 0.003 - 0.011℃·yr-1, but at 100 m it decreased at a rate of -0.003℃·yr-1. Although long-term trend is generally warming, there were several periods of sharp changes between 1970 and 2009. Annual mean sea water temperature between surface and 500 m except 100 m decreased from the early of 1970s to the end of 1980s, and then it increased to the end of 2000s. In the entire water column between the surface and 500 m, sea water temperature closely correlated with the El Nino events expressed as the Southern Oscillation Index(SOI), and SOI and sea water temperature have a dominant period of about 3-5 years and decade.

Power spectral analysis for PM10 observed at 10 cities in the Korean Peninsula from 2004 to 2010 was carried out to examine the spatial and temporal features of PM10 evolution cycle. The power spectrum analysis proposed 9 typical cycles (0.5 day, 1day, 5.4day, 8~10day, 19~21day, 26day, 56day, 180day and 365day) for PM10 evolution and the cycles are strongly associated with dilution and transportation due to the meterological influence. The spectrum intensity of 5.4day and 26day PM10 evolution cycles mainly depend on the advection cycles of synoptic pressures system and long-term variation of climatological forcing, respectively. The intensity of PM10 evolution with longer temporal cycles than one day tends to be stronger in La niña period in comparison with that in El niño period. Mean of typical intensity of PM10 evolution in La niña period estimated to be 30% larger than El niño period. Thus the global scale meteorological phenomena such as El niño and La niña also can influence the variation of wind system in the Korean Peninsula and PM10 evolution. but global scale forcing tends to influence different manner for PM10 evolution in accordance with its temporal cycles.

최근 기후변화에 따른 이상기상현상으로 세계 곳곳에서 예측할 수 없는 극한기후가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 전 지구적인 기후변화는 지역적인 강수의 편차를 크게 증가시키고 있다. 기후변화는 평균적인 측면에서 온도 및 강수량의 증가로 이해할 수 있겠지만, 수자원에 있어서는 평균값보다 홍수와 가뭄과 직접적으로 연결되는 극치값이 더욱 중요하다고 할 수 있다. 이와 같은 기상 현상은 이전에는 나타나지 않은 비정상적인 기후 즉, 극치 사상으로 분류할 수 있다. 그리고 실제로 기후변화가 전 세계적으로 많은 지역에 극치 홍수 및 극치 가뭄과 같은 피해를 유발하고 있는 실정이다. 이를 위해서 우선적으로 기후변화 연구 방법 중의 하나인 연 자료 및 연평균 자료 이용 및 분석 연구를 바탕으로 하여 극한 사상의 발생빈도와 경향성과 같은 특성을 분석할 수 있는 연구가 동반되어야 한다. 이와 동시에 기후변화 양상이 수자원에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 연평균, 월평균과 같은 평균 개념의 값 이외에도, 일 단위의 자료를 사용하여 짧은 시간에 발생할 수 있는 극한 사상을 분석하는 것도 중요한 일이다. 이와 함께 본 연구에서는 강우에 관련하여 객관성과 일관성을 유지할 수 있는 ETCCDI(Expert Team on Climate Change Detension and Indices)극한지수를 설정하고, 이에 근거하여 수도권 지역에 위치한 서울 및 경기도 지역에 위치한 기상청 산한 서울, 인천, 수원, 강화, 양평, 이천 등 6개 관측소와 전국 주요 지점인 광주, 대구, 대전, 부산, 제주, 울릉도 등을 포함한 총 12개의 과거자료를 분석하고 RCP8.5 시나리오 자료를 이용하여 기후변화에 따른 극한 사상의 경향성을 분석하였다.

In case of Typhoon Dianmu, the temperature, wind speed, wind direction and the rainfall per hour changed dramatically when the center of the typhoon passed through Gimhae. Such a change was commonly found in the regions where the center of the typhoon passed through but almost not in the regions far away from it. For example, in the case of Typhoon Malou where the center of the typhoon was far away from the observation site, such a phenomenon was not observed. The analysis of the vertical observation data showed that there was a little change in the wind speed and wind direction in the vertical direction in the case of Typhoon Dianmu of which center passed through Gimhae. There was a great change in the wind speed according to the height in the lower atmosphere just before the center of the typhoon approached the region. When the center of the typhoon was passing through the region, the vertical wind speed was decreased. However, the wind speed was rapidly increased again after the center of the typhoon had passed through the region. Unlike the Dianmu, the difference in the wind speed and wind direction between the upper layer and lower layer of the atmosphere was relatively great in the case of Malou.

In order to clarify the impact of regional warming on the ozone concentration according to the differences in meteorological contribution in each city over the South-Eastern part of the Korean Peninsula, several numerical experiments were carried out. WRF - CMAQ model was used to access the ozone differences in each case, during the episode day. Meteorological contributions estimated by WRF command a reasonable feature on the dispersion of ozone concentrations in each city according to regional warming. This causes a difference in estimated ozone concentration. A higher ozone concentration difference tend to be forecasted in coastal cities than in upcountry city. Therefore, the emission reduction policy according to the regional warming should consider the characteristics of meteorological contribution of each city.

In order to clarify the impact of regional warming on the meteorological field and air quality over southeastern part of Korean Peninsula, several numerical experiment were carried out. Numerical models used in this study are WRF for the estimate the meteorological elements and CMAQ for assessment of ozone concentration. According to the global warming impact, initial air temperature were changed and its warming rate reach at 2 degree which was based on the global warming scenarios provided by IPCC. The experiments considering the global warming at initial stage were presented as case T_UP. Air temperature over inland area during night time for case T_UP is higher than that for Base case. During time since the higher temperature over inland area is maintained during daytime more intensified sea breeze should be induced and also decrease the air temperature in vicinity of coast area. In case of T_UP, high level concentrations ozone distribution area was narrowed and their disappearance were faster after 1800LST. As a results, wind and temperature fields due to the global warming at initial stage mainly results in the pattern of ozone concentration and its temporal variation at South-Eastern Part of the Korean Peninsula.

동해연안지역의 벼 생육부진 및 수량감소의 주된 요인분석을 위하여 해안으로부터 1, 2,3, 5 km의 4개 지점의 기상, 토양 및 벼 생육반응을 조사 분석한 결과는 다음과 같다. 1. 해안거리별 일 평균기온은 차이가 거의 없었으나, 냉수대 출현에 따른 냉해풍 발생시 온도변화는 뚜렷하여 5km에서보다 1 km지점에서 8℃ , 2 km지점 7℃ , 3 km지점 4℃ 까지 온도가 낮아졌으며 냉해풍은 하루에도 수차례 발생하였음. 2. 해안거리별 토양특성은 해안에 가까울수록 모래성분이 많고 미사 및 점토성분은 적었으며, 양이온 치환용량이 적어서 작물이 비료성분을 섭취할 수 있는 흡착력이 낮아졌음. 3. 해안에 가까운 재배지역일수록 초장은 작아지고 경수는 적었으며, 출수기는 3～4일 지연되었고, 벼 건물중 및 임실율은 낮아졌음. 4. 수량은 5km보다 1 km지점에서 27～36% 감수되어, 해안에 가까운 재배지역일수록 감수폭이 더 컸으며, 주된 감수요인은 주당수수의 감소가 가장 크게 영향을 미쳤고, 해안 2 km지점에서 90%이상의 수량성을 나타낸 품종은 냉해풍지역의 적응품종인 삼덕벼였음.

Accurate simulation of the meteorological field is very important to assess the wind resources. Some researchers showed that sea surface temperature (SST) plays a leading role on the local meterological simulation. New Generation Sea Surface Temperature (NGSST), Operational Sea Surface Temperature and Sea Ice Analysis (OSTIA), and Real-Time Global Sea Surface Temperature (RTG SST) have different spatial distribution near the coast and OSTIA shows the best accuracy compared with buoy data in the southeastern coast of the Korean Peninsula. Those SST products are used to initialize the Weather Research and Forecasting (WRF) Model for November 13-23 2008. The simulation of OSTIA shows better result in comparison with NGSST and RTG SST. NGSST shows a large difference with OSTIA in horizontal and vertical wind fields during the weak synoptic condition, but wind power density shows a large difference during strong synoptic condition. RTG SST shows the similar patterns but smaller the magnitude and the extent.

As the damages due to natural disasters continue to increase, a growing interest is being witnessed in such studies that focus on preventive measures to reduce damages rather than on their recovery. As such, the U.S. has been actively conducting projects to develop new models that can forecast potential damages due to natural disasters and widely employing them in actual cases. With no specific models developed in Korea yet, this study aimed to introduce an overseas typhoon model as part of the advanced efforts and apply it the actual cases occurring across the nation. This model estimates wind loads by measuring the impact of a strong wind upon buildings, and measurements require a number of parameters. Those parameters should include the types and dimensions of buildings and the type of the roofs. As for the FPHLM(Florida Public Hurricane Loss Model), a precedent model for our study, we were able to take advantage of number of the statistics and detailed categorizations on the residential buildings in the U.S., which enabled us to select the representative building types and produce their wind loads. With no sufficient relevant statistics available for the nation, however, we may not be able to readily measure the wind loads on the nation's residential buildings. Therefore, this study tried to choose the representative types, heights and dimensions of the buildings for the measurement of wind loads. We consequently came up with a representative house having an area between 62.81 and 95.56 ㎡, either a flat roof or hip roof, a height of 2.6 m, an side ratio of 1.5, and the width and length of the mean 85 ㎡ sized house being 11,300 mm and 7,530 mm, respectively.

In order to make sure the impact of spatial resolution of wind energy map on the estimation of wind power density in the Korean Peninsula, the comparison studies on the characteristics of wind energy map with three different spatial resolutions were carried out. Numerical model used in the establishment of wind map is MM5 (5th generation Mesoscale Model) with RDAPS (Regional Data Assimilation and Prediction System) as initial and boundary data. Analyzed Period are four months (March, August, October, and December), which are representative of four seasons. Since high spatial resolution of wind map make the undulation of topography be clear, wind pattern in high resolution wind map is correspond well with topography pattern and maximum value of wind speed is also increase. Indication of island and mountains in wind energy map depends on the its spatial resolution, so wind patterns in Heuksan island and Jiri mountains are clearly different in high and low resolutions. And area averaged power density can be changed by estimation method of wind speed for unit area in the numerical model and by treatment of air density. Therefore the studiable resolution for the topography should be evaluated and set before the estimation of wind resources in the Korean Peninsula.