본 연구의 목적은 금강유역(9,645.5 km2)을 대상으로 극한 기후변화 사상에 따른 수문 및 유황의 변동을 평가하는 것이다. 본 연구에서는 객관적인 극한 기후변화 사상을 평가하기 위해 강우관련 극한지수(STARDEX)를 적용하고, GCM 10개의 RCP 8.5 기후변화 시나리오에 대해 4개의 평 가기간별(Historical: 1975~2005, 2020s: 2011~2040, 2050s: 2041~2070, 2080s: 2071~2100)로 분석하였다. 분석 결과 5개의 습윤 (CESM1-BGC, HadGEM2-ES), 중간(MPI-ESM-MR) 건조(INM-CM4, FGOALS-s2) 극한 기후변화 사상 시나리오를 선정하여 SWAT 모형에 적용하였다. 2080s 기간에서 중간시나리오 대비 2080s의 증발산은 -3.2~+3.1 mm로 변화하였고, 2080s의 총 유출량은 +5.5~+128.4 m3/s 변화하였다. 건조한 시나리오의 경우 2020s 중간시나리오대비 큰 변화를 보였다. 건조한 시나리오에서의 2020s의 증발산량은 -16.8~-13.3 mm 의 변화를 보였고, 총 유출량은 -264.0~132.3 m3/s의 변화를 보였다. 유황 변동의 경우, 2080s 기간의 습윤한 시나리오에서 CFR은 +4.2~+10.5, 2020s 기간의 건조한 시나리오에서는 +1.7~2.6으로 변화 하였다. 극한 기후변화 시나리오를 적용한 금강유역의 수문인자의 변화에 따라 유황분 석을 실시한 결과, INM-CM4는 극한 건조상태를 나타내기에 적절한 시나리오로 나타났고 FGOALS-s2는 유황변동이 큰 가뭄 상태 분석에 적절한 시나리오로 나타났다. HadGEM2-ES는 유황변동이 작게 나타났기 때문에 최대유량 분석 시 활용 가능한 시나리오로 평가되었고, CESM1-BGC 의 경우 유황변동이 큰 것으로 나타나 극한 홍수 분석 시 적용할 수 있는 시나리오로 평가되었다.

Regional climate simulations for the CORDEX East Asia domain were conducted between 1981 and 2100 using five models to project future climate change based on RCP2.6, 4.5, 6.0, and 8.5 scenarios. By using the ensemble mean of five model results, future changes in climate zones and four extreme temperature events of South Korea were investigated according to Köppen-Trewartha’s classification criteria. The four temporal periods of historical (1981-2005), early future (2021-2040), middle future (2041-2070), and late future (2071-2100) were defined to examine future changes. The analysis domain was divided into 230 administrative districts of South Korea. In historical (1981-2005) period, the subtropical zones are only dominant in the southern coastal regions and Jeju island, while those tend to expand in the future periods. Depending on the RCP scenarios, the more radiative forcing results in the larger subtropical zone over South Korea in the future. The expansion of the subtropical zone in metropolitan areas is more evident than that in rural areas. In addition, the enlargement of the subtropical zone in coastal regions is more prominent than that of in inland regions. Particularly, the subtropical climate zone for the late future period of RCP8.5 scenario is significantly dominant in most South Korea. All scenarios show that cold related extreme temperature events are expected to decrease and hot related extreme temperature events to increase in late future. This study can be utilized by administrative districts for the strategic plan of responses to future climate change.

전 세계적으로 기후변화와 변동으로 인해 기온, 강수 등의 수문수환 요소들이 과거와는 다르게 빠른 속도로 변하고 있다. 이에 따라 기후변화가 수문학적 극한사상에 미치는 잠재적 영향은 지난 수십 년간 수자원 공학 관련 분야에 많은 관심을 이끌어 왔으며 많은 선행 연구들은 극한 수문사상의 규모 및 빈도가 증가한다는 결과를 보여주었다. 또한 최근 들어서 설계규모를 넘어서는 극한강우사상의 발생은 다양한 수공구조물 들과 수자원 관련 방재체계를 파괴하는 원인이 되고 있다. 또한 최근 들어 이들의 출현빈도는 점차 증가하고 있으나 규칙적인 패턴이나 일정한 주기에 따라 발생하지 않는 것이 큰 특징이라 할 수 있다. 본 논문에서는 2008년 김 병식 등(2008)이 제시한 강우와 온도에 관한 극한지수 총 10개 항목을 우리나라 전역에 적용하였다. 이 논문에서 제시한 일 강우와 기온의 극한지수 산정방법을 근거하여 우리나라 전역에 위치한 기상청 산하 총 59개 관측소의 과거자료(1980년~2005년)를 분석하고, 새로운 기후시나리오를 근거하여 3개의 기간(Period1：2011년~2040년, Period2 2041년~2070년, Period3：2071년~2099년)으로 구분하여 미래극한지수 변화를 전망하였고 각 기간별 연별, 월별 극한지수를 평균하여 각 기간을 비교분석 하였다. 미래로 갈수록 강수, 기온과 증발산이 증가하고 있었으며 특히, 21세기 말에는 2월과 12월의 평균기온이 영상으로 2월과 12월에도 증발산량의 증가를 확인할 수 있었다. 증발산량에 대한 강수량의 비율 또한 전반적으로 미래로 갈수록 증가하고 있어서 미래 기후에서 가뭄 위험도가 증가하리라 전망되었다. 이를 확인하기 위하여 가뭄지수를 이용한 분석에서도 미래로 갈수록 전반적으로 발생 빈도수가 증가되고 있음을 확인하였다. 대부분의 선행연구에서는 미래로 갈수록 극한강수의 비정상성이 증가되리라 전망하고 있다.

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.

본 연구에서는 장기간(1954~2010년)의 일강수량 자료를 보유하고 있는 14개 지점을 대상으로 호우일(95와 99퍼센타일)과 미우일(1, 5, 30, 40, 50퍼센타일)에 해당하는 강수량의 규모, 발생빈도, 연강수량에서 차지하는 강수비율을 분석하여 극한강수의 특성과 변화를 분석하고자 하였다. 본 연구에서 강수일은 일강수량이 0.1㎜ 이상인 강수일로 정의하였다. 남한 평균은 14개 지점을 평균하여 산출하였다. 미우에 해당하는 강수사상의 규모는 감소하는 경향이 나타났고, 호우의 규모는 증가하였다. 일부 미우와 호우에 해당하는 강수사상의 빈도는 증가했다. 전체 강수량에서 미우가 차지하는 비율은 0.05~0.59%이고, 호우가 차지하는 비율은 11.8~34.6%이다. 연강수량에서 차지하는 비율은 미우에서는 감소하는 경향이 나타났고, 호우에서는 증가하고 있다. 추후 생태계와 수자원 관리 등에 유용한 정보를 제공하기 위하여 계절별로 극한강수사상에 대한 상세한 분석이 이루어 져야하며 장기 전망에 대한 연구가 필요할 것이다.

본 연구에서는 제주도 극한기후사상의 특성 및 변화를 파악하고, 이에 대한 전구연평균기온과 대규모 기후변동성의 영향을 조사하였다. 제주도의 연평균기온, 연평균 최고기온, 연평균 최저기온은 모두 상승하지만, 연강수량은 뚜렷한 변화경향이 나타나지 않았다. 더위 관련 지수 중 온난야율, 열대야일수는 제주와 서귀포에서, 열대일수는 서귀포에서 증가했고, 추위 관련 지수인 서리일수는 제주, 서귀포, 성산에서 감소하였다.호우관련 지수인 10mm 이상 강수일수, 5일 최대강수량, 95퍼센타일 호우율은 서귀포에서만 증가경향이 나타났다. 제주의 겨울 강수일수와 서리일수는 전구연평균기온, Niño 3.4 해수면온도 아노말리, 남방진동지수, 북극진동지수와 밀접한 관련이 있어서, 변동성의 설명력이 높게 나타났다. 또한 온난화가 지속될 경우 제주도의 온난야율과 열파지속일수가 모든 지점에서 증가할 것으로 전망되었다.