가뭄모니터링과 전망을 위한 기상학적·수문학적 가뭄지수의 개발 및 적용

• 영문명: Development and Application of Meteorological and Hydrological Drought Indices for the Drought Monitoring and Forecasting
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 장석환(Jang Suk Hwan) 이재경(Lee Jae Kyoung) 권현한(Kwon Hyun Han) 오지환(Oh Ji Hwan) 조준원(Jo Joon Won)
• 간행물 정보: 『2. 한국방재학회 논문집』 17권6호, 37~51쪽, 전체 15쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2017.12.30

국문 초록

동일지역에 대해 하나의 특정 가뭄지수로 평가하는 것보다 수문기상학적 특성을 반영하여 가뭄을 분류하고 이에 적합한 가뭄지수를 이용하는 것이 더 합리적인 방법이다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄과 수문학적 가뭄을 정량적으로 잘 나타낼 수 있는 가뭄지수를 개선하고 및 검증하였다. 또한 이들 가뭄지수를 이용하여 확률론적 가뭄전망을 수행하였다. 우선 기상학적 가뭄지수 개선을 위해 Runs theory를 기반으로 기상학적 가뭄을 정의하고 이를 정량적으로 표현할 수 있도록 Hidden Markov Model (HMM)에 기반한 가뭄지수인 HMM-DI (Drought Index)를 개발하였다. 또한 국내에 적용된 Modified Surface Water Supply Index (MSWSI)의 입력인자 확장적용과 확률분포 적용방법을 개선하여 MSWSI-K (Korea)를 제안하였다. 다음으로 2001년, 2006년, 2014년 가뭄사상에 대하여 과거 관측 수문기상자료를 이용하여 HMM-DI와 MSWSI-K를 검증하였으며, 가뭄모의에 활용가능함을 확인하였다. 마지막으로 HMM-DI와 MSWSI-K를 이용하여 앙상블기법 기반의 확률론적 가뭄전망을 수행하였다. 전망결과, 기상학적과 수문학적 가뭄이 연계되어 발생하는 것으로 전망되었으며, 관측 수문기상자료를 이용하여 확률론적 가뭄전망의 정확성을 확인하였다. 또한 MSWSI-K에서는 정량적 검증을 통해 기존 MSWSI보다 가뭄전망 정확성이 향상되었음을 확인하였다.

영문 초록

Classifying drought types and selecting appropriate drought indices by reflecting the hydrometeorological characteristics are reasonable methodologies over analysis using only one specific drought index for the same basin. In this study, the drought indices were improved and then verified to demonstrate the meteorological and hydrological droughts, quantitatively. Probabilistic drought forecasts using the improved drought indices were also carried out. To improve the meteorological drought index, in this study, the meteorological drought concept was defined using the Runs theory and the Hidden Markov Model-Drought Index (HMM-DI) was developed based on the HMM to quantitatively simulate the drought. In this study, it was also suggested that the Modified Surface Water Supply Index-Korea (MSWSI-K) has extended input components and was reflected by estimating suitable probability distributions. The HMM-DI and MSWSI-K results were evaluated using the observed hydrometeorological data for the 2001, 2006, and 2014 drought events. From the results, it was confirmed that the drought indices are useful to simulate actual droughts. Probabilistic drought forecasts based on the ensemble technique with the HMM-DI and KSWSI-K were then performed. From the result, it is predicted that meteorological and hydrological droughts are interlinked, and the accuracy of the probabilistic drought forecast is confirmed by using the observed hydrometeorological data. Furthermore, the accuracy of the MSWSI-K was better than that of the previous MSWSI using the quantitative verification.

목차

Abstract

요지

1. 서론

2. 기상학적·수문학적 가뭄지수의 개선

3. 개선된 기상학적·수문학적 가뭄지수의 검증과 분석

4. 개선된 기상학적·수문학적 가뭄지수의 확률론적 가뭄전망

5. 결론 및 향후연구

감사의 글

References

키워드

기상학적 가뭄 수문학적 가뭄 확률론적 가뭄전망 앙상블 기법 Modified Surface Water Supply Index Hidden Markov Model Meteorological Drought Hydrological Drought Probabilistic Drought Forecast Ensemble Technique