A heavy (93 mm hr−1) rainfall event accompanied by lightning occurred over Gangneung in the Yeongdong region of South Korea on August 6, 2018. This study investigated the underlying mechanism for the heavy rainfall event by using COMS satellite cloud products, surface- and upper-level weather charts, ECMWF reanalysis data, and radiosonde data. The COMS satellite cloud products showed rainfall exceeding 10 mm hr−1, with the lowest cloud-top temperature of approximately −65oC and high cloud optical thickness of approximately 20-25. The radiosonde data showed the existence of strong vertical wind shear between the upper and lower cloud layers. Furthermore, a strong inversion in the equivalent potential temperature was observed at a pressure altitude of 700 hPa. In addition, there was a highly developed cloud layer at a height of 13 km, corresponding with the vertical analysis of the ECMWF data. This demonstrated the increased atmospheric instability induced by the vertical differences in equivalent potential temperature in the Yeongdong region. Consequently, cold, dry air was trapped within relatively warm, humid air in the upper atmosphere over the East Sea and adjacent Yeongdong region. This caused unstable atmospheric conditions that led to rapidly developing convective clouds and heavy rainfall over Gangneung.

R-Z 관계식은 레이더 강우추정의 정확도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 캐나다 궤벡주의 셍레미에서 홍수를 야기한 폭우사례에서 관측된 우적계 및 레이더 자료를 이용하여 레이더 강우추정 시 우적계 자료에서 도출된 R-Z 관계식의 효과를 분석하였다. 이를 위하여 맥길 S-밴드 레이더에서 시간 분해능 2.5분과 공간 분해능 1˚×250m로 관측된 레이더 반사도를 사용하였다. 레이더 반사도 자료에서는 폭우를 동반한 강우세포가 셍레미를 통과한 것으로 관측되었지만 우량계 관측망에서는 낮은 공간 분해능으로 인하여 이 세포가 관측되지 않았다. 셍레미에서 30분과 1시간 최대 누적 강우량은 각각 39 mm와 42 mm였다. 강우사례 동안 두 개의 우적계(POSS; Precipitation Occurrence Sensor System)가 사용되었다. 하나의 우적계는 레이더 반사도와 우적계 반사도를 비교하여 레이더 반사도를 보정하고 다른 우적계는 R-Z 관계식을 유도하는데 사용되었다. 기후학적 R-Z 관계식을 사용하였을 때 보다 반사도에 의존적인 우적계에서 유도된 관계식을 사용하였을 때 강우 추정 오차가 크게 줄었다. 일 누적 강우량에 대하여 편차는 +12%에서 -2%, 평균제곱근오차가 16%에서 10%로 줄었다. 우적계에서 도출된 R-Z 관계식으로 추정된 레이더 강우장을 이용하였을 때 홍수사례에 대하여 강우 발생 시간 및 강우량이 잘 일치하였다.

This study aimed to assess the impact of livestock excreta discharged from an Intensive Livestock Farming Area (ILFA) on river water quality during a rainfall event. The Bangcho River, which is one of the 7 tributaries in the Cheongmi River watershed, was the study site. The Cheongmi River watershed is the second largest area for livestock excreta discharge in Korea. Our results clearly showed that, during the rainfall event, the water quality of the Bangcho River was severely deteriorated due to the COD, NH4-N, T-N, PO4-P, T-P, and heavy metals (Cu, Zn, and Mn) in the run-off from nearby farmlands, where the soil comprised composted manure and unmanaged livestock excreta. In addition, stable isotope analysis revealed that most of nitrogen (NH4-N and NO3-N) in the run-off was from the ammonium and nitrate in the livestock excreta. The values of δ15NNH4 and δ15NNO3 for the Bangcho River water sample, which was obtained from the downstream of mixing zone for run-off water, were lower than those for the run-off water. This indicates that there were other nitrogen sources upstream river in the river. It was assumed from δ15NNH4 and δ15NNO3 stable isotope analyses that these other nitrogen sources were naturally occurring soil nitrogen, nitrogen from chemical fertilizers, sewage, and livestock excreta. Therefore, the use of physicochemical characteristics and nitrogen stable isotopes in the water quality impact assessment enabled more effective analysis of nitrogen pollution from an ILFA during rainfall events.

본 논문에서는 천리안(Communication, Ocean and Meteorological Satellite; COMS)과 TRMM(Tropical Rainfall Measurement Mission)을 통하여 관측한 위성영상자료를 이용한 극치강우(Extreme Rainfall) 추정 알고리즘을 개발하였으며, 2011년 7월 집중호우를 대상으로 그 적용성을 평가하였다. TRMM/PR(TRMM/Precipitation Radar)과 AWS (Automatic Weather System) 자료를 이용하여 고도에 따른 멱급수 회귀방정식으로 Z-R관계식을 추정한 결과 Z=303R0.72를 산출하였으며, 지상관측 자료와 비교한 결과 상관계수가 0.57로 분석되었다. 이 값과 TRMM/VIRS(TRMM/Visible Infrared Scanner)와의 관계를 이용하여 극치강우 알고리즘을 개발하였으며, 천리안 위성에 적용하여 10분 강우를 추정한 결과 강우강도가 큰 경우에는 과소 추정하는 경향이, 작은 경우에는 과대 추정하는 경향이 있는 것으로 분석되었으나, 전반적인 패턴은 관측과 유사한 경향이 있는 것으로 분석되었다. 또한 이 알고리즘을 같은 센서를 이용하는 천리안 위성에 적용하여 AWS의 상관관계를 분석한 결과, 10분 강우량의 경우 상관계수는 0.517로 평균제곱근오차는 3.146으로 분석되었고, 공간상관행렬 오차의 평균은 -0.530～-0.228의 음의 상관을 보이는 것으로 분석되었다. 위성자료를 이용한 극치강우량 추정의 오차 발생 원인은 여러 가지 외부적인 요인으로 판단되며, 지속적인 알고리즘 개선 및 오차보정을 통한 정확도 개선이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구의 결과는 추후 다양한 정지궤도 위성의 이용을 통한 다중 원격탐사 자료의 활용으로 보다 정확한 미계측 유역 수문자료 확충 및 실시간 홍수 예․경보 시스템 구축에 활용이 가능할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 2013년 영산강과 섬진강 유역에 발생한 강우 및 홍수사상을 평년 및 예년과 비교하여 분석하였다. 분석결과, 6월, 8월∼9월은 평년대비 50% 수준에 그쳤으나, 7월은 장마전선의 영향으로 4일부터 7일까지 유역평균 250mm 강우를 기록하였다. 8월은 작년과 달리 태풍의 직접적인 영향이 없었으나, 23일과 24일에는 유역평균 140mm의 호우가 집중되었다. 강우에 따른 수위 변화를 알아보면 연중 최고수위가 7월 5일에 발생하였고, 이 때에 선암(황룡강), 나주(영산강), 구례2와 송정지점(섬진강)에 홍수주의보가 발령되기도 하였다. 농업용 저수지(광주, 담양, 장성과 나주) 및 다목적 댐(섬진강, 주암, 탐진)의 11월말 수위를 보면 전반적으로 전년에 비하여 낮은 편이었고, 그 중 광주댐은 전년대비 4.60m, 섬진강댐은 9.15m으로 낮은 편이었다.

본 연구에서는 국내외에서 범용되고 있는 단일강우사상 모형인 미육군공병단의 HEC-1 모형을 이용하여 대청댐 유역의 실측 강우-유출 사상을 중심으로 강우-유출 모의를 수행하였으며, 매개변수 검정에는 실제 대청댐의 시간당 유입량을 기준으로 검정을 실시하였다. HEC-1 모형에는 매개변수를 자동으로 최적화시키는 프로그램이 내장되어 있으나 본 연구의 대상유역과 같이 다수의 소유역이 있는 경우, 매개변수 추정시 매개변수 중 일부는 수렴되지 못하고 발산하는 문제가 있었으며, 첨두유량의 추정능력 역시 저하되는 문제를 보였다. 따라서 이러한 HEC-1 모형의 매개변수의 불확실성을 고려하기 위한 방안으로 Bayesian 모형을 HEC-1모형에 연동시켜 활용하였으며, 기존 HEC-1 강우-유출 모형에 적용할 수 있는 매개변수 최적화 및 불확실성 정량화를 위해 HEC-1 강우-유출 모형 매개변수는 SCS 1개, Clark 단위도 2개를 Bayesian MCMC 기법을 적용하여 매개변수간 조건부확률로 모의발생을 한 후, Bayesian 모형으로부터 각 매개변수의 사후분포(posterior distribution)를 추정하여 사후분포의 추정이 매개변수의 불확실성 정량화를 수행하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출 사상에 대해서 모형의 적합성을 평가한 결과, 7개 유역의 21개의 매개변수가 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 한편, Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 향후 홍수빈도곡선 유도, 댐 위험도분석과 기후변화 문제와 같은 다양한 수문학적 문제의 연구에 적용 가능할 것으로 전망된다.

본 연구에서는 강우 지속기간이 짧은 경우와 긴 경우에 대한 연최대치 계열과 연최대치 독립 호우사상 계열의 차이를 살펴보았다. 연최대치 독립호우사상은 1961년부터 2010년까지의 서울지점 시강우 자료에 다양한 IETD와 절단값을 적용하여 추출하였다. 결정된 연최대치 독립호우사상 계열은 기존의 연최대치 계열과 비교하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, IETD와 절단값의 영향은 예상할 수 있는 수준을 벗어나지 않았다. 예를 들어, IETD의 증가에 따라 짧은 지속기간 및 긴 지속기간을 갖는 독립 호우사상의 발생 빈도는 유사한 감소비율을 갖으나, 절단값의 증가에 따라서는 특히 지속기간이 긴 호우사상의 발생 빈도가 급격히 감소하는 것으로 나타났다. 둘째, 추출된 독립 호우사상의 평균 강우강도는 강우 지속기간에 관계없이 거의 일정한 것으로 나타났다. 이는 연 최대치 강우강도가 주로 지속기간이 긴 호우사상에서 결정될 가능성이 크다는 것을 의미한다. 마지막으로, 강우 지속기간이 짧은 경우, 연 최대치 계열과 연 최대치 독립 호우사상 계열의 차이가 매우 큰 것으로 확인되었다. 그러나 이러한 차이는 강우 지속기간이 증가함에 따라 현저히 줄어들었다. 이러한 결과는 특히 매우 짧은 집중시간을 고려하는 작은 유역의 경우, 전통적인 자료분석 방법을 통해 결정된 설계강우가 실제 발생 가능성이 없는 비현실적인 경우가 될 가능성이 매우 큼을 의미한다.

본 연구에서는 등가타원을 이용하여 호우사상의 공간분포를 정량화 하는 문제를 살펴보았다. 주어진 호우사상의 등가 타원을 매 시간별 한계강우강도에 따라 추정하고, 이 등가타원의 개수와 규모의 변화를 살펴보았다. 또한 한계강우강도 별로 평균 등가타원을 결정하고, 이 평균 등가타원이 주어진 호우사상을 대표할 수 있는지 판단하기 위해 평균 등가타원의 장축과 단축, 그리고 회전각에 대한 신뢰구간을 산정하여 평가하였다. 연구결과, 한계강우강도가 커짐에 따라 등가타원

본 연구에서는 국내외에서 대표적으로 이용되는 HEC-1 단일강우사상 모형과 연동할 수 있는 Bayesian Markov Chain Monte Carlo(MCMC) 기반의 Bayesian HEC-1(BHEC-1) 통합 모델을 개발하였다. 본 연구를 통해 제안된 BHEC-1 모형을 대상으로 대청댐 유역에 실측 강우-유출 사상에 대해서 모형의 적합성을 평가하였으며, 7개 유역의 21개의 매개변수를 동시에 추정한 결과 해의 발산 없이 안정된 매개변수 추정이 가능하였다. 또한 Bayesian 모형을 근간으로 하기 때문에 최종결과로서 매개변수들의 사후분포(posterior)의 추정이 가능하여 강우-유출 모형 매개변수의 불확실성을 정량화 할 수 있었으며 이를 통해 모형과 입력 자료가 가지는 불확실성을 효과적으로 파악할 수 있었다.

강우유출시 발생되는 질소는 그 발생특성과 천이기작의 비정상성과 공간적 불균일성이 극심하다. 분산형 질소의 효율적인 관리를 위해서 GRASS-AGNPS 호환모형을 사용해서 비점오염 현상을 모의했다. 오염물의 거동에 대한 지형의 영향을 추정하기 위해 수치표고도를 구축하였다. 대상유역은 경북 청도군 청도읍의 한재천 유역으로 선정되었다. 모형 보정을 위한 수질자료는 강우시 유역내 15개 지점으로부터 시료를 채취하여 실험실에서 분석하였다. 모형 보정방법은 시행착

본 연구는 관측된 단일 강우-유출사상으로부터 최적화 모형과 추계학적 기법을 결합하여 침투율 공식의 최적매개변수와 단위도를 결정하였다. 수문계측유역에서의 최적 단위도와 침투율을 결정하기 위하여 관측 유출수문곡선과 계산치의 절대오차누계를 최소화하는 모형과 절대최대오차를 최소화하는 선형계획모형을 정립하였다. 손실율의 매개변수를 섭동하기 위하여 추계학적 최적화방법 중의 하나인 Multistart 알고리즘을 채택하였다. Multistart는 분석가능영역을 효과적