국내 농작물의 중요 해충인 목화진딧물, 복숭아혹진딧물, 기장테두리진딧물, 무테두리진딧물, 콩진딧물 등 5종에 대하여 향후 RCP 8.5 기상시나리오에 따른 포괄적 적합도를 평가하였다. 진딧물 내적자연증가율(r)과 온도와의 관계는 곤충발육율 모형의 하나인 Lactin-모형을 적용하여 매개변수를 추정하였다. 내적자연증가율은 기존 보고된 자료와 국내 개체군 실험자료를 종합하여 이용하였다. 서식처 온도와 각 진딧물 최적온도와의 차이를 포괄적 적합도로 취급하였는데, 이를 TSM(thermal safety margin)으로 정의 하였다. TSM이 ‘0’에 가까울수록 포괄적 적합도가 높은 것으로 판단하였다. 또한 내적자연증가율이 최고가 되는 온도를 추정하여 해당 진딧물의 최적온도로 이용하였다. 추정된 최적온도는 상기 5종에 대하여 각각 28.1, 25.1, 27.9, 28.9, 26.3℃ 이었다. 기상청에서 제공하는 1km 공간해상도를 가지는 RCP 8.5 기상시나리오에 따라 10년 단위 계절별 TSM 값을 계산하였다. 각 TSM 값을 10등급으로 세분화하여 포괄적 적합도의 변화를 GIS 지도에 표출시켰으며, 년도 및 계절별 포괄적 적합도의 변화를 제시하였다.

본 연구는 생명표 통계량을 이용하여 RCP 8.5 기상시나리오에 따른 기장테두리진딧물의 기후적응능력 및 잠재적 발생세대 수를 평가하였다. 기장테두리진딧물의 내적자연증가율(rm)과 온도와의 관계는 곤충발육율 모형에서 주로 사용하는 비선형모 형을 적용하여 매개변수를 추정하였고 잠재적 발생세대수는 생명표통계량 인자 중 하나인 세대기간(T)을 이용하여 온도 의존적 세대완료율모형을 작성한 후 기후시나리오에 따른 발생세대수를 추정하였다. 기후적응능력 평가의 경우 기후시나리오에 따른 내적자연증가율을 기반으로 개체군 크기의 증가를 유도하는 서식처 온도분포의 폭을 나타내는 TSM(Thermal Safety Margin)을 계산한 후 기후변화시나리오에 따라 10년 단위로 비교하였다. TSM은 내적자연증가율이 최고치가 되는 온도를 최적온도(Topt)로 설정한 후 각 시기별 온도와 최적온도와의 차로 구하였다. 본 연구에서는 생명표통계량을 활용한 기후변화 관련 개체군 영향평가 방법을 제시하고 기장테두리진딧물의 조기관리방 안 연구를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

무테두리진딧물(Lipaphis erysimi (Hemiptera : Aphididae))은 주로 십자화과 작물(배추, 양배추, 무 등)을 기주로 하는 경제적으로 매우 중요한 해충이다. 진딧물은 상대적으로 짧은 세대기간과 높은 번식력을 가지고 있는 종으로, 향후 지구온난화 에 따라 다발생이 우려되는 해충이기도 하다. 본 연구는 생명표통계량을 이용하여 RCP 8.5 기상시나리오에 따른 무테두리진딧물의 기후적응능력 및 잠재적 발생세대 수를 평가하였다. 무테두리진딧물의 내적자연증가율(r)과 온도와의 관계는 곤충발육율 모형에서 주로 사용되는 비선형모형 을 적용하여 매개변수를 추정하였고 잠재적 발생세대수는 생명표통계량 인자 중 하나인 세대기간(T)을 이용하여 온도의존적 세대완료율모형을 작성한 후 기후시나리오에 따른 발생세대수를 추정하였다. 기후적응능력 평가의 경우 기후시나리오에 따른 내적자연증가율을 기반으로 개체군 크기의 증가를 유도하는 서식처 온도분포의 폭을 나타내는 TSM(thermal safety margin)을 계산한 후 기후변화시나리오에 따라 10년단위로 비교하였다. TSM은 내적자연증가율이 최고치가 되는 온도를 최적온도(Topt)로 설정한 후 각 시기별 온도와 Topt와의 차로 구하였다. 본 연구에서는 생명표통계량을 활용한 기후변화 관련 개체군 영향평가 방법을 제시하고 무테두리진딧물의 조기관리방안 연구를 위한 기초자료를 제공하고자 한다.

목화진딧물(Aphis gossypii Glover)(Hemiptera : Aphididae)은 채소나 화훼작물 뿐만 아니라 과수의 중요한 해충이다. 고온성 해충으로 알려져 있기 때문에 향후 지 구온난화에 따라 다발생이 우려되는 해충이기도 하다. RCP 8.5 기상시나리오에 따라 국내 기상환경에서 목화진딧물의 기후적응능력을 평가하였다. 목화진딧물 내적자연증가율(r)과 온도와의 관계는 곤충발육율 모형의 하나인 Lactin-모형을 적용하여 매개변수를 추정하였다. 내적자연증가율은 전 세계적으로 기존 보고된 자료를 이용하였다. 기후시나리오에 따라 내적자연증가율의 변화, 개체군 증가를 유인하는 서식처 온도증가 폭을 나타내는 TSM(thermal safety margin) 및 ETSM (extended TSM)을 계산하여 비교하였다. 그 결과 최대 내적자연증가율을 나타내 는 온도는 28.1℃로 추정되었으며, 이를 최적온도(Topt)로 간주하였다. TSM은 서 식처온도와 Topt와의 차로 구하였고, ETSM은 서식처 온도와 이와 동일한 반대쪽 내적자연증가율과 대응하는 온도와 차이로 구하였다. 국내 76개 관측지점에서 여 름철(6～8월) 평균 목화진딧물 내적자연증가율은 2010년 0.3430에서 2050년 0.3493로 증가하였으나, 2100년에는 0.0417로 크게 감소하였다. 또한 여름철 평균 TSM은 2010년 4.7℃에서 2.4℃로 변동하였으며, 2100년에는 -0.6℃로 감소하였 고; ETSM은 각각 7.7, 3.4, -0.6℃ 이었다. 즉 2050년까지는 증가추세를 보이나 그 후 감소하여 2100년경에는 현재보다 더 감소하는 경향을 나타냈다.

본 논문에서는 IPCC에서 새롭게 선정한 RCP 8.5 시나리오를 사용하여 우리나라 62개 지점에 대한 목표기간별 10분 평균풍속의 극대치 분석을 실시하였다. 각 해당지점에서 파악한 미래 기간(2011~2100년) 동안의 극대풍속은 과거 관측기간(1976~2005년)에 비하여 최대 약 18.3%까지 증가하는 지점이 발생하는 반면, 최대 약 16.0%까지 감소하는 지점 역시 발생할 것으로 예측된다. 또한 본 논문에서는 극대치 분석 결과값에 기초하여 건축구조설계기준(KBC)의 기본풍속과 기후변화를 고려하였을 때의 기본풍속을 비교하였다. 이 분석에 의하면 RCP 8.5 시나리오를 고려할 시 일부 남해안과 내륙 지역에 대한 현행 기준의 기본풍속이 상향되어야 할 것으로 판단된다.

최근 WMO는 온실가스 배출량 시나리오(SRES)를 대신하여 대표농도경로(RCP)를 바탕으로 새로운 기후변화 시나리오를 생산하였으며 기상연구소는 RCP 시나리오를 바탕으로 한반도의 새로운 기후변화 시나리오를 생산하였다. 본 연구에서는 과거 관측값을 바탕으로 평년(1981-2010)의 애멸구의 우화시기와 세대수를 추정하였으며, RCP 8.5 시나리오를 바탕으로 2020년대(2015-2024), 2050년대(2045-2054)와 2090년대(2085-2094) 애멸구의 우화시기와 세대수를 예측하였다. 평년 애멸구 월동 1세대수의 우화일인 176.0±0.97일과 비교하여 2050년대에서는 13.2±0.18일(162.8±0.91일), 2090년대에는 32.1±0.61일(143.9±1.08일) 앞당겨질 것을 예측되었다. 그리고 애멸구의 연간 세대수는 2050년대에서는 현재보다 2.0±0.02세대, 2090년대에는 5.2±0.06세대 증가할 것으로 예측되었다.

2013~2014년 발간 예정인 IPCC 5차 기후변화 평가보고서를 위해 국제사회는 표준 온실가스 시나리오를 Special Report on Emission Scenarios (SRES)에서 대표농도경로(Representative Concentration Pathway, RCP)로 새롭게 선정하였다. 이에 국립기상연구소는 온실가스 배출 감속정책 이행 여부에 따라 4종의 RCP 온실가스 시나리오를 산출하였다. 본 연구에서는 4종의 RCP 시나리오 중에서 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 사과해충인 복숭아심식나방, 복숭아순나방, 사과굴나방의 성충 50% 우화일을 예측하는데, 각 종의 유효적산온도를 이용다. 1980~2010까지 평년기온을 바탕으로 전국 68개 지점의 우화일을 산출하였으며, RCP 8.5 시나리오에 따른 각 해충들의 성충 50% 우화일을 산출하였다. 68개 지점의 산출된 결과를 이용하여 kriging 방식에 의해 등일선을 도출하였다. 복숭아심식나방은 평년 184.7일 대비 2050년에는 약 13일 빨라진 171.6일, 2100년에는 약 33일 빨라진 151.2일에 월동 후 1세대 성충의 50%가 우화할 것으로 산출되었다. 복숭아순방은 평년 134.6일 대비 2050년에는 약 11일, 2100년에는 약 30일 가량 성충의 우화가 앞당겨 질 것으로 예측되었으며, 사과굴나방은 평년 117.3일 대비 2050년에는 약 12일, 2100년에는 약 35일 가량 성충 발생이 앞당겨 질 것으로 예측되었다.

2013~2014년 발간 예정인 IPCC 5차 기후변화 평가보고서를 위해 국제사회는 표준 온실가스 시나리오를 Special Report on Emission Scenarios (SRES)에서 대표농도경로(Representative Concentration Pathway, RCP)로 새롭게 선정하였다. 국립기상연구소는 온실가스 배출 감속정책 이행 여부에 따라 4종의 RCP 온실가스 시나리오를 산출하였다. 본 연구에서는 4종의 RCP 시나리오 중에서 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 애멸구의 세대수 및 발생일 변화를 예측하였다. 1980~2010년 전국 68개 지점의 평년기온을 바탕으로 Yamamura와 Kiritani (1998)년 개발한 연간 세대수 변화식을 이용하여 애멸구의 연간 세대수 변화를 산출하였으며, 유효적산온도법을 이용하여 애멸구 월동 후 1세대의 성충 50% 우화일을 산출하였다. 68개 지점의 산출된 결과를 바탕으로 kriging 방식을 이용하여 등일선을 도식화하였다. RCP 8.5 시나리오에 따라 한반도의 기후가 변화한다고 가정하였을 때, 애멸구의 세대수는 전국적으로 2050년에는 평균 2.0±0.02세대 증가하며, 2100년에는 5.2 ± 0.06세대 증가할 것으로 산출되었다. 그리고 애멸구 월동 후 1세대 성충 505 우화일은 2050년에는 평년 176.0±8.07일 대비 약 13일 빨라지고, 2100년에는 약 32일 가량 빨라질 것으로 산출되었다.

미래 기후변화 시나리오에 따르면 극한강우사상이 현재보다 더 강화될 것으로 전망되기 때문에, 기후변화의 영향이 추정절차에 반영되지 않는 다면 가능최대강수량(PMPs)을 과소 추정하게 될 가능성이 매우 높다. 본 연구에서는 미래의 강우 변동이 반영된 PMPs가 추정된다. PMPs 계산을 위하여 수문기상학적 방법이 이용되며, 기존에 사용되어오던 지형영향비를 대신하여 산악전이비가 가능최대강수량의 산정에 적용된다. 미래 주 요호우사상들로부터의 DAD는 기상청 RCM (HEDGEM3-RA) RCP 8.5 기후변화 시나리오의 일 강수자료를 기반으로 편의보정 및 이동평균 된 변화인자를 이용하여 간접적으로 산출된다. 미래 PMPs 산출결과, 현재보다 증가하는 것으로 나타났으며 증가율은 2045년 기준으로 평균적으로 연간 3 mm 정도 증가하는 것으로 예측되었으며, 먼 미래로 갈수록 PMPs의 증가율은 커졌으나 미래강우자료로부터 유발되는 PMPs 추정의 불확 실성 또한 증가되고 있는 것으로 파악된다

단기간에 발생하는 홍수와 달리 가뭄은 긴 시간 동안 큰 피해를 발생시키기 때문에 가뭄을 효과적인 예측하는 것은 매우 중요하다. 현재까지 제안된 여러 가뭄지수들은 사전에 정의된 등급을 이용하기 때문에 대상자료 자체에 내재된 불확실성을 고려하지 못하고 있다. 본 연구에서는 월 강우량 자료를 이용하여 내재되어 있는 불확실성을 고려할 수 있는 은닉 마코프 모형(Hidden Markov Model, HMM)을 이용하여 기상학적 가뭄을 확률론적으로 평가하였다. 기상청에서 제공하는 1973년부터 2012년까지의 일 강우량 자료와 기후변화정보센터(Climate Change Information Center)에서 제공하는 2013년부터 2100년까지의 기후변화 시나리오(RCP 8.5) 기반 월강우량 자료를 대상으로 총 128년간의 강우량 자료에 HMM에 적용하고 가뭄현상을 분석하였다. 본 연구에서 제안된 은닉 마코프 가뭄지수(Hidden Markov based Drought Index, HMDI)는 자료에 내재된 불확실성을 이용하여 가뭄의 상태를 분류할 수 있으며, 이는 SPI와 같은 기존의 가뭄지수와 달리 특정 시점에서 각 은닉상태들이 나타날 확률로 표현되었다. 또한 HMDI를 이용하여 미래 기상학적 가뭄의 계절·기간별 발생특성과 가뭄위험도를 분석하였다.

본 연구에서는 SLURP 준 분포형 수문모형을 이용하여 기후변화가 만경강유역의 수문순환 구조에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 만경강유역은 총 유역면적 1405.6km2으로 서울시의 약 2.3배 이고, 총 하천길이는 73.92km, 평균 경사는 25.08%, 평균 표고는 123.51m이다. 금강 동진강과 함께 호남평야의 중앙을 서류하여 악산 남쪽을 지나 황해로 흘러든다. 본 논문에서는 만경강유역의 대천관측소를 대상으로 2008년의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형을 보정을 하고, 지역기후모형을 이용하여 미래를 3개의 기간(future 1: 2011년∼2040년, future 2 : 2041년∼2070년, future 3 : 2071년∼2100년)으로 나누어 만경강유역에서 기후변화가 수문순환 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 유황분석을 통해 미래의 하천의 유황의 변화를 전망, 시공간적 분포를 통해 공간적인 변화를 분석하였다. 월 유출량변화량을 분석한 결과 미래로 갈수록 월 유출량의 변동 폭이 커졌고, 평균 유출량이 증가하리라 전망되었다. 유황분석 결과 미래로 갈수록 풍수량과 갈수량이 증가하리라 전망되었고, Future2기간일 때 가장 많이 증가하리라 전망되었다.

최근 기후변화의 영향으로 우리나라에서 과거 100년간(1906-2005)년동안 평균기온은 0.74℃ 상승하였고, 우리나라의 평균기온은 약 1.5℃ 상승하였다. 또한 강수량의 경우 전 지구적으로 약 2.3% ~ 3.6%가 증가하였다. 기후변화로 인한 기온 상승으로 인한 증발산량의 증가에 따른 유역내 물 부족 현상이 예상된다. 본 연구에서는 SLURP 준 분포형 수문모형을 이용하여 기후변화가 영산강유역의 물 순환 구조에 미치는 영향을 분석하고자 한다. 영산강유역은 총 유역면적 3,469.58으로 서울시의 약 5.7배 이고, 총 하천길이는 4,991.25, 평균 경사는 20.91%, 평균 표고는 111.15이다. 또한 영산강유역에는 4개의 농업용저수지(광주댐, 나주댐, 담양댐, 장성댐)가 설치되어있다. 본 논문에서는 영산강유역의 농업용 저수지를 고려하여 영산강유역의 나주관측소를 대상으로 4개년(2000년∼2003년) 동안의 일별 유출량 자료를 바탕으로 모형의 보정(2000년∼2003년)과 검증(2004년~2006년)을 하고, 지역기후모형을 이용하여 미래를 3개의 기간(future 1: 2011년∼2040년, future 2 : 2041년∼2070년, future 3 : 2071년∼2100년)으로 나누어 영산강유역에서 기후변화가 물 순환 구조에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 유황분석을 통해 미래의 하천의 유황의 변화를 전망하였다. 그 결과 미래로 갈수록 유출량이 증가하리라 전망되었고, Future 2일 때 유출량이 가장 많이 발생하리라 전망되었다. 유황분석 결과 미래로 갈수록 풍수량과 갈수량이 증가하리라 전망되었고, Future2기간일 때 가장 많이 증가하리라 전망되었고, 풍수량과 갈수량의 경향성 분석을 통해 미래로 갈수록 풍수량과 갈수량이 증가하는 것을 확인 할 수 있었다.

본 연구에서는 RCP2.6과 RCP6.0 시나리오에 근거한 HadGEM2-AO 자료를 RegCM4의 경계자료로 처방하여 남한을 중심으로 한 동북아시아지역에서의 미래 32년(2019-2050)간의 상세 기후변화정보를 생산하였다. RegCM4에 처방된 모의영역, 수평해상도(12.5km), 적운모수화방안 등의 모의환경은 미래 기후변화 전망 자료 산출환경의 일관성을 위해 RCP4.5와 8.5 시나리오에 대해 분석한 홍송이 외(2013)과 동일하게 하였다. 또한 홍송이 외(2013)에서 생산된 현재 및 미래(RCP4.5, RCP8.5) 기후정보를 함께 이용하여 현재 30년(1981-2010) 대비 미래 30년(2021-2050)간의 기온/강수 변화를 4개의 RCP 시나리오(2.6, 4.5, 6.0, 8.5) 별로 분석하였다. 본 연구에서는 모의결과의 검증자료로 CRU-TS 3.21 기온/강수 자료와 기상청 소속 59개 관측지점의 강수자료를 이용하였다. 전반적으로 RegCM4는 CRU 자료와 비교하여 지형 및 지리적 위치에 따른 기온, 강수의 공간분포를 잘 모의하였다. 그러나 상대적으로 기온을 낮게, 강수를 과소하게 모의하는 특성을 보였으며, 특히, 남한의 경우 RegCM4는 기온을 약 0.5∼2℃ 정도 낮게, 여름철 강수를 약 -3mm/day 정도 과소하게 모의하는 특성을 보였다. 남한의 여름철 강수의 계절내 변동 모의에서 RegCM4는 남한 전체가 본격적인 장마의 영향을 받기 전인 7월 초-중순까지는 관측과 유사한 강수량(bias: -1.09mm/day)과 계절내 변동(Corr.: 0.84)을 보였으나, 장마가 최대로 활성화 되는 7월 중순, 그리고 중규모 대류계와 태풍 등의 영향으로 국지성 집중호우가 주로 발생되는 8월 말까지 모의수준이 현저히 낮아졌다(bias: -4.02mm/day, Corr.: 0.41). 한편 7월 중순 이후 모의강수 중 대류성 강수 비율을 크게 모의하고 있어 RegCM4가 7월 중순이후 강수의 발생과정 변화는 남한의 강수특성을 어느 정도 모의하고 있는 것으로 판단된다. 또한, RegCM4는 50mm/day 이상의 강한 강수 모의에서 HadGEM2-AO 보다 더 나은 모의성능을 보였다. 현재(1981-2010) 대비 21세기 중반(2021-2050) 남한의 연평균 기온은 대부분 시나리오에서 현재보다 약 +0.97∼+1.50℃ 상승될 것으로 전망되었으며, 기온이 가장 크게 상승되는 계절은 RCP 시나리오에 따라 서로 상이하게 나타났다(봄: RCP2.6, 6.0, 여름: RCP8.5, 겨울: RCP4.5). 그러나 각 시나리오 별 계절 평균 기온변화 차이가 약 0.5℃ 이내로 작게 나타나고 있어 21세기 중반까지는 시나리오 별 남한의 기온 상승변화 차이가 뚜렷하지 않을 것으로 전망되었다. 남한에서의 강수는 대부분의 계절에서 증가 또는 감소가 뚜렷이 나타나지 않았다. 그러나 봄 강수의 경우 RCP4.5와 6.0 시나리오에서 증가가 전망되었고 이는 유의수준 5% 또는 10%에서 유의하게 나타났다. 여름강수의 경우 RCP 시나리오에 관계없이 남부지역에서는 약 +0.2∼+0.8mm/day 정도 증가되는 반면 중부지역은 약 -0.2∼-1.0mm/day 정도 감소될 것으로 전망되어 공간적으로 서로 다른 변화가 나타날 것으로 전망되었다. 21세기 중반 남한의 여름철 강수의 계절내 변동은 RCP 시나리오에 관계없이 현재와 유사할 것으로 전망되며, 상대적으로 7월 중순 이후 대류성 강수의 비율이 현재 보다 더 증가될 것으로 전망되었다(RCP2.6: +9.54%, RCP4.5: +3.85%, RCP6.0: +11.62%, RCP8.5: +4.89%). RCP 시나리오 별 남한에서의 강수강도 별 강수빈도 현재와 유사할 것으로 전망되며, 강수량에서는 RCP 시나리오에 따라 상이하게 나타났다. 즉, RCP6.0에서는 약한 강수는 증가되나 강한 강수는 감소가 전망되며, RCP4.5와 RCP8.5에서는 강한 강수에서 강수량이 상대적으로 크게 증가될 것으로 나타났다. 본 연구의 결과는 향후 수문과 농업, 방재 등과 같이 남한에서의 상세 미래 기후변화 정보를 필요로 하는 응용 연구 분야에서 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 그러나 강수에 대한 낮은 모의성능과 경계자료(예: HadGEM2-AO)에 따라 지역기후모델의 모의성능이 상이하게 나타날 수 있다는 점을 고려했을 때 본 연구결과만을 이용하기 보다는 다른 경계자료를 처방한 다양한 지역기후모델들의 모의결과를 함께 이용할 필요가 있다. 그리고 향후 다양한 통계적 기법(편의보정, 결정론적/확률론적 앙상블)들을 결합하여 모의결과의 예측수준을 향상시키는 연구를 수행한다면 평균 기후뿐만 아니라 집중호우, 가뭄 등과 같은 극한기후들에 대한 신뢰성 있는 정보도 함께 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 수자원 상황을 평가하기 위해 기존에 개발된 물 빈곤지수에 지역적 기상 변동 및 홍수피해를 평가할 수 있는 세부지표를 추가하여 홍승진 등(2011)에 의해 개발된 기후 변동성지수(Climate Variability Index, CVI)를 국내에 적용하였다. 물이용 평가에 초점이 맞추어진 물 빈곤지수 세부지표를 선정하고 지역적 특성에 따른 치수 및 기후변동성 내용이 추가된 지역별 특성인자를 선정하여 1998년부터 2020년까지 물 빈곤지수와 기후 변동성지수에 대한 분석을 실시하여 지역별 변동성을 평가하고 물 부문 정책, 투자 및 적용에 대한 우선순위를 결정하는데 도움을 줄 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 근 미래의 자료는 수자원 장기종합계획에서 제시하는 미래 수요자료를 이용하였으며, 기상 관련 자료는 기상청에서 제시하고 있는 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 미래 기후변동성을 평가하였다. 이렇게 기후변화가 추가된 내용을 기후변화 변동성지수(Climate Change Variability Index, CCVI)로 명명하여 제시하였다. 기후변화 변동성지수는 치수와 기후변동성을 함께 고려하여 지역별 특성인자를 추가하여 고려하였으며, 물이용에 영향을 미치는 인자와 치수 및 기후변화를 함께 고려할 수 있으므로, 지역별로 기후변화에 대응하는 물이용뿐만 아니라 홍수관리에도 사용할 수 있을 것이다.

IPCC 4차보고서(2007)에 따르면 기후변화로 인해 북위 70도 이상과 극지방에는 강수량이 증가하는 반면에, 적도에서 북위/남위 30도까지의 아열대 지역이 확대되어 강수량이 더욱 줄어들며 2020년대(지구평균기온은 1℃상승)에는 전 세계적으로 최대 17억 명 가량이 물 부족으로 고통 받을 것으로 전망되고 있다. 우리나라도 1990년대 이후 겨울에서 봄철로 이어지는 시기에 지역적으로 만성적인 가뭄이 계속되고 있고, 특히 2001년에는 기상관측 이래 때 이른 무더위와 극심한 가뭄으로 전국적으로 피해를 입었다. 가뭄에 대한 경제적인 손실은 홍수에 비해서 2～3배정도 달하고 있으며 미국 국립가뭄경감센터(NDMC)에서 발표한 통계에 따르면 재해유형별 연평균피해액 중 가뭄피해가 가장 큰 것으로 분석되었다. 현재 기후변화와 관련하여 가뭄분석에 널리 쓰이고 있는 방법인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)는 기온과 관련된 변수를 고려하지 않기 때문에 기후변화로 인한 강수, 증발산 등의 물수지 변화를 고려할 수 없다는 한계점이 있다. 기후변화로 인한 미래 강수량의 증가만을 생각하면 가뭄이 감소할 수 있으나, 증발산량의 증가로 인해 사용 가능한 물의 양이 줄어들 수 있으므로 기후변화의 영향을 고려하여 잠재적 가뭄상태를 평가하고 예측하려면 증발산량을 고려한 가뭄 전망 연구가 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 유사하지만 기온의 변동성이 포함된 새로운 개념의 가뭄지수인 표준강수-증발산량지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)를 이용하여 가뭄발생을 평가하였다. 먼저 본 연구에서는 미래의 기후변화가 한반도의 가뭄발생에 미치는 영향을 평가하기 위해 IPCC AR5의 RCP기후변화시나리오로 부터 모의된 미래강수 및 기온자료(2011년-2099년)를 추출하였으며 전국 기상관측소의 강수 대비 증발산의 비율을 분석하였다. 또한, 이를 통해 SPEI 산정하여 한반도의 미래 가뭄발생의 변화를 평가하였다. 그 결과 미래로 갈수록 강수량이 증가하고는 있으나 건조지속간의 증가 및 기온 상승으로 인한 증발산의 증가로 인해 가뭄의 심도가 증가될 수 있음을 확인할 수 있었다.

최근 지구온난화로 인하여 지난 100년(1906~2005년) 동안 지구의 평균기온은 약 0.7℃ 상승하였으며, 이러한 추세는 1990년 이후 더욱 급격히 변하고 있다. 이러한 기후변화는 수문 현상에 많은 영향을 미쳐 물 순환 과정의 정확한 파악을 더욱 어렵게 하고 있으며 안정적인 물 공급을 위한 수자원 계획 수립에 불확실성을 증대 시키고 홍수나 가뭄 등과 같은 극심한 자연재해의 대비책 마련에 어려움을 가중시키고 있다. 이는 기후변화의 영향이 국가 수자원계획을 비롯한 수자원 관리 실무에 적극 반영되어야 함으로 대변 할 수 있다(국토해양부, 2009). 본 연구에서는 기후변화에 따른 수자원 영향평가를 위해 준 분포형 강우-유출모형인 SLURP 모형을 선택하고 새로운 온실가스 배출시나리오인 RCP 시나리오를 이용하여 생성한 모의기상자료를 활용하여 유출량을 산정한 후 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 분석하였다.

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.