본 연구는 기상학적 및 수문학적 가뭄지수를 이용하여 가뭄사상의 첨두 심도 발생시점과 가뭄발생 기간에 대한 연구를 수행하였다. 연구를 수행하기 위해 사용한 가뭄지수로 기상학적 가뭄지수는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 사용하였으며, 수문학적 가뭄지수로는 하천가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)와 표준하천유량지수(Standardized Streamflow Index, SSI)를 이용하였다. 연구 대상지역은 농촌과 도시가 공존하는 청미천 유역을 선택하였으며, 평가기간은 1985년 1월부터 2017년 6월까지 32.5년을 평가하였다 하천유량은 SWAT 모형을 이용하여 산정하였다. 수집한 데이터를 이용하여 가뭄지수를 산정한 후에 시계열을 토대로 가뭄의 특성을 분석하였다. 그 결과 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄이 발생한 후에 발생하는 것을 확인할 수 있다. SDI가 SSI보다 SPI와의 첨두 발생시점, 가뭄 시작일의 차이와 평균 가뭄기간이 더 크게 나지만, 가뭄지수의 심도를 비교해보면 일반적으로 SSI가 SDI 보다 심각한 심도를 나타내고 있다. 그러므로 가뭄의 특성을 확인하기 위해서는 기상학적, 수문학적 가뭄지수 등 다양한 가뭄지수를 검토해야 한다.

가뭄은 여러 가지 요인에 의해 복합적으로 발생하는 현상으로 자연적 원인과 인위적 원인으로 구분할 수 있다. 우리나라는 기후학적 특성상 여름철에 태평양 고기압의 발달 시기가 빠르거나 평년보다 강하면 장마 기간이 짧아져 자연적인 원인에 의해 가뭄이 발생한다. 가뭄은 발생과정과 피해 영향에 따라 기상학적, 농업적, 수문학적, 사회경제적 가뭄으로 구분할 수 있으며 직 ․ 간접적으로 다른 가뭄에 영향을 미친다. 가뭄의 종류가 기상학적 가뭄에서 농업적 가뭄 혹은 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로 변화되는 현상을 가뭄 전이라 한다. 본 연구에서는 국내의 가뭄 전이 발생여부와 발생 패턴을 검토하기 위해 수문기상 정보를 이용하여 기상학적 가뭄에서 농업적 가뭄으로의 전이 관계를 분석하였다. 가뭄 전이 발생 현황 및 특성 분석을 위해 가뭄 발생의 유형을 5가지로 구분하였으며, 유형에 따라 가뭄 전이가 발생하지 않거나 최대 3개월까지 지체되는 것을 확인하였다. 향후 더 많은 가뭄 지표들과의 분석을 통해 가뭄 전이 관계를 일반화한다면 기상학적 가뭄 발생 시 농업적 가뭄 예측을 위한 인자로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 청미천 유역을 대상으로 1985년부터 2015년까지의 가뭄지수를 이용하여 첨두 가뭄심도와 가뭄기간을 분석하였다. 이을 위해 기상 학적 가뭄지수로는 강수량만을 변수로 하는 SPI (Standardized Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 함께 고려하는 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)를 적용하였으며, 수문학적 가뭄지수는 유역의 유출량을 변수로 하는 SDI (Streamflow drought index)를 적용하였다. SDI의 경우 청미천 유역을 구축한 SWAT 모형을 이용하여 도출한 유출량을 사용하였다. 그 결과 첨두 가뭄심도의 발생시기 는 SPI, SPEI의 발생 후에 SDI가 발생하는 양상을 보였으며 평균적으로 SDI와 SPI는 0.59개월, SPEI는 0.72개월의 차이를 보인다. 최대 발생지체 시간은 SPI, SPEI 모두 2개월을 보인다. 또한 기상학적 가뭄이 해결될 수 있는 강우량임에도 수문학적 가뭄을 해결하지 못하는 경우가 발생함을 확 인하였다.

최근 국지성 집중호우 및 돌발홍수와 같은 급격한 기상변화로 인한 기상재해의 발생빈도가 증가함에 따라 고해상도의 기상레이더 강우자료를 사 용한 수공학 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기상레이더는 넓은 지역에 걸쳐 실시간으로 강우현상 감시가 가능하며 지상우량계로는 파악 이 불가능한 미계측유역을 통과하는 강우장의 이동 및 변동성 파악이 가능한 장점이 있지만 대기 중 존재하는 수상체로부터 반사되는 반사도를 사 용하여 강우량을 산정하므로 시공간적 오차가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다변량 Copula 함수를 활용하여 레이더 강우에 존재하는 시공간적 오차를 규명하고 레이더 강우앙상블 생산기법을 개발하였다. 개발된 모형으로부터 생산된 레이더 강우앙상블은 통계적 효율기준 분석결과 우수한 모형성능을 확인하였으며 추가적으로 극치호우 및 강우시계열 패턴 분석결과 지상강우의 특성을 효과적으로 재현하는 것을 확인하였다.

최근 기후변화로 인하여 발생하는 기상재해 및 위험기상 현상의 대비를 위하여 조밀한 시공간적 해상도를 갖는 레이더 강우가 활용되고 있지만 널리 사용되는 Marshall-Palmer의 Z-R 관계식으로 추정된 레이더 강우는 과소추정의 문제점이 있다. 본 연구는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 분위회귀 분석기법을 통한 레이더 강우자료 편의보정 기법과 Copula 함수를 연계한 강우자료 확충기법을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 모형을 통하여 편의가 보정된 시계열 레이더 강우자료 효율을 통계적으로 분석한 결과 우수한 모형성능을 확인하였으며 Copula 기법을 이용하여 지상강 우 및 레이더 강우자료를 확충한 결과 기존의 강우특성을 현실적으로 재현하는 것을 확인하였다. Copula 기법을 통한 강우자료 확충기법은 레이 더 강우의 오차분포를 평가하는데 유용하게 활용될 것으로 판단된다.

본 연구는 1985년부터 2015년까지 지속기간에 따른 청미천 유역의 가뭄을 분석하였다.가뭄의 정량적 평가를 위해 기상학적 가뭄지수와 수문학적 가뭄지수를 사용하였다. 기상학적 가뭄지수로는 강수량을 변수로 하는 SPI(Standarized Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 변수로 하는 SPEI(Standarized Precipitation Evapotranspiration Index)를 사용하였다. SWAT 모형의 모의를 통해 도출된 결과를 바탕으로 농업학적 가뭄지수 인 PDSI(Palmer Drought Severity Index)와 수문학적 가뭄지수인 SDI(Streamflow Drought Index)를 적용하였다. 산정 결과, 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 2015년과 2014년이 가장 가뭄에 취약함이 확인되었다. 빈도분석에 따른 가뭄의 변동성은 서로 다른 형태를 보였다. 또한 상관분석에서 극 한 가뭄 및 평균 가뭄은 PDSI를 제외한 SPI, SPEI, SDI 가뭄지수간에는 높은 상관관계가 확인되었다.􀀁하지만 각 가뭄지수는 서로 다른 극한가뭄의 시기 및 강도를 보였다. 따라서 가뭄분석시 다양한 특성을 지닌 가뭄지수를 활용하는 것이 필요하다.

In this study, meteorological drought indices were examined to simulate hydrological drought. SPI (Standardized Precipitation Index) and SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index) was applied to represent meteorological drought. Further, in order to evaluate the hydrological drought, monthly total inflow and SDI (Streamflow Drought Index) was computed. Finally, the correlation between meteorological and hydrological drought indices were analyzed. As a results, in monthly correlation comparison, the correlation between meteorological drought index and monthly total inflow was highest with 0.67 in duration of 270-day. In addition, a meteorological drought index were correlated 0.72 to 0.87 with SDI. In compared to the annual extremes, the relationship between meteorological drought index and minimum monthly inflow was hardly confirmed. But SDI and SPEI showed a slightly higher correlation. There are limitation that analyze extreme hydrological drought using meteorological drought index. For the evaluation of the hydrological drought, drought index which included inflow directly is required.

기후변화에 따른 기온과 강수량의 변화가 지표수자원에 미치는 영향은 수문기상학 연구에서 매우 중요하다. 본 연구에서는 기후변화가 우리나라 5대강 유역의 유출량에 미치는 영향을 분석하기 위하여 Catchment Modeling Toolkit의 네 가지 수문기상 모형을 사용하였다. 세 가지 RCP 시나리오에 대하여 12개 GCM 모형으로부터 미래 2021에서 2040까지(2030s), 2051에서 2070까지(2060s) 및 2081에서 2099까지(2090s) 기간에 대한 기후자료를 추출하였다. 이들 자료는 LARS-WG 방법으로 상세화하였으며, 수문기상 모형들은 1999부터 2009까지의 관측자료를 이용하여 보정 및 검정하였다. 본 연구에서 미래의 유출량은 사분위 범위, 전체 범위 및 변동계수 값이 시공간적으로 및 수문기상 모형에 따라서 큰 불확실성을 나타내었다. 종합적으로 볼 때 미래의 유출량은 기준년도에 비하여 RCP2.6, RCP4.5 및 RCP8.5 시나리오에 대하여 10～24%, 7～30% 및 11～30% 증가할 것으로 예상되었다. 본 연구는 수분기상모형과 기후변화 예측의 불확실성을 고려한 미래의 유출량을 모의할 수 있는 방법을 제시하였다.

본 연구는 섬진강댐 유역을 대상으로 기상학적, 수문학적 가뭄을 평가하였다. 우선 기상학적 가뭄을 평가하기 위하여 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 표준강수증발산지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI)를 계산하여 비교하였다. 비교결과, 두 지수간(SPI, SPEI)가뭄 순위는 서로 근사하게 추정되었다. 또한 SPEI의 결과를 통해 증발산량이 건조상태를 다소 완화시키고 있음을 확인하였는데 이를 바탕으로 수요와 공급이 반영된 가뭄지수인 SPEI가 보다 현실적으로 가뭄을 추정하고 있음을 확인하였다. 수문학적 가뭄을 평가하기 위하여 하천수가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)를 적용하였다. 적용결과, 1994년도에 가장 큰 수문학적 가뭄이 확인되었는데 이 시기는 기상학적 가뭄이 발생하였던 시기와 잘 일치 하였다. 또한 섬진강댐 유역의 고정 공급량인 월별 기본계획공급량을 이용하여 과거의 물 부족량을 추정하였다. 그 결과, 1994년도에 가장 큰 물 부족이 발생하였음을 확인하였으며 이는 앞서 추정된 적용결과들과 비교적 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 직관적으로 과거의 가뭄을 평가하고자 하였고, 향후 본 연구에서 제시한 방법을 토대로 국내 댐 유역의 물 관리에 대한 현안을 제시하고자 한다.

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.

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 연구에서는 댐 건설 전후 수문기상자료의 변화에 대해 분석하고, 댐 건설이 국지 수문기상변화에 미치는 영향과 그 영향 범위에 대해 알아보았다. 모형화를 통해 댐 건설 전후의 수문기상변화에 대한 정량화를 수행하고자 하였으며, 댐의 영향 정도를 시공간적으로 정량화 할 수 있는 모형을 개발하였다. 개발된 모형은 섬진강댐, 소양강댐, 안동댐, 충주댐 등에 적용하였으며, 실제 댐 건설로 인한 수문기상학적 영향이 미치는 한계 범위를 파악하였다. 댐의 범위별로 산