• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.52 no.12
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• pp.1025-1031
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• 2019

There are various research works on the spatio-temporal drought analysis because spatio-temporal behaviors of drought are essential for understanding the development and migration patterns of drought events. This study quantified three-dimensional drought events using the 6-month Standard Precipitation Index (SPI6). A total of 45 drought events were found during the analysis period, and the migration patterns of drought event in South Korea were analyzed using the centers of drought events. In South Korea, more droughts were migrated frequently in the north/south direction than in the east/west direction. In addition, droughts moving eastward have decreased since 2000, while droughts moving northward have been found to be longer. The results of spatio-temporal drought analysis may be highly utilized for understanding drought development and migration patterns.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2023.05a
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• pp.321-321
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• 2023

가뭄은 수개월 혹은 수년간 지속적이며, 점진적으로 광범위하게 피해를 미치는 자연재해이다. 강수 부족과 같은 비정상적 기상환경으로 인해 발생하는 기상학적 가뭄이 지속되어 토양 수분량 감소 및 식생에 영향을 미치는 농업적 가뭄을 발생시킬 수 있으며, 하천유출량 및 가용수자원이 감소하는 수문학적 가뭄으로까지 진행된다. 이처럼 분야별 가뭄이 장시간 지속됨에 따라 다른 종류의 가뭄을 발생시키는 현상을 가뭄 전이라고 하며, 가뭄이 전이되지 않은 비전이 사상보다 지역에 큰 피해를 야기한다. 최근 우리나라에서도 가뭄 전이와 관련된 연구들이 진행되고 있다. 하지만 기상학적, 농업적 및 수문학적 가뭄에 대한 가뭄 전이를 모두 고려하여 가뭄의 전이 및 비전이사상간의 피해 양상을 비교하는 연구는 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 전국 단위의 시군구별 SPI(Standardized Precipitation Index), SGI(Standardized Groundwater level Index) 및 PHDI(Palmer Hydrological Drought Index)를 사용하여 각각 기상학적, 농업적 및 수문학적 가뭄을 판단하였다. 각 분야별 가뭄간의 시간적 중복여부를 통해 가뭄의 전이 여부를 판단하고, 가뭄의 전이 특성(풀링, 감쇠, 지체, 연장) 분석을 수행하였다. 또한, 가뭄 전이 사상과 비전이 사상이 발생한 시기의 가뭄 피해 관련 자료를 수집하여, 지역별 가뭄 전이 사상 및 비전이 사상간의 피해 양상을 비교 및 분석하였다. 과거 충청북도 충주시는 2011년의 기상학적 가뭄(비전이 사상) 발생시 피해 인구가 없었으나, 2019년의 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로 전이가 발생하여 999명의 피해 인구가 발생하였다. 즉, 동일한 지역에서 다른 시기에 발생한 가뭄 피해 및 동일한 연도에서 인접한 지역의 가뭄 피해를 분석한 결과, 비전이된 가뭄 사상에 비해 전이된 가뭄 사상에서 더욱 큰 피해를 가지는 것을 확인하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.399-399
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• 2021

최근 전세계적으로 발생하고 있는 기후변화로 인해 가뭄, 홍수, 태풍 등 자연재해의 빈도가 증가하고 있다. 특히, 강수량의 변동성이 커지면서 가뭄과 홍수가 단기간에 번갈아 가며 발생하는 경우가 자주 발생하고 있다. 가뭄과 홍수가 짧은 기간 동안에 교차해서 발생하는 급변사상은 예측하기 어려우며, 갑작스럽게 중첩되는 재난으로 인명과 재산피해 뿐 아니라 생태계에까지 심각한 영향을 미칠 것이다. 본 연구에서는 일 강수량 자료를 바탕으로 표준가중평균강수지수(Standard Weighted Average Precipitation, SWAP)를 산정하고 한강 유역의 가뭄-홍수 급변사상에 대한 특성을 분석하였다. 1966년부터 2018년까지의 한강유역 중권역별 면적평균강수량과 가중치, 이전 강수량의 영향을 받는 일수를 바탕으로 SWAP를 산정하였다. SWAP 지수가 10일 연속 -1 미만일 때를 가뭄이라 정의하고, 이후 SWAP 지수가 7일 연속 0.5 이상이면 가뭄사상이 종료된다고 판정하였다. 또한 SWAP 지수가 10일 연속 +1 초과일 때를 홍수라고 정의하고, SWAP 지수가 7일 연속 -0.5 이하가 되면 홍수사상이 종료된다고 판정하였다. 가뭄-홍수 급변사상이란 가뭄의 종료시점과 홍수의 시작시점의 차이가 5일 이내일 경우에 해당한다. 급변사상의 전·후로 강수량이 얼마나 급격하게 차이 나는지를 판단하기 위하여 급변 시점 전·후 5일의 누적 SWAP 지수인 심각도 K(Severity)를 분석지표로 활용하였다. K를 통해 한강유역 가뭄-홍수 급변사상의 시·공간적 분포를 분석하고 미래의 급변사상의 발생가능성을 예측할 수 있다. 본 연구 결과, 한강 유역의 24개 중권역 중에서 18개의 중권역이 가뭄-홍수 급변사상의 심각도가 점점 상승하는 추세이고, 가장 심각도 상승폭이 높은 중권역은 홍천강(1014)으로 첫 사상인 1967년부터부터 2015년의 마지막 사상까지 약 55% 정도 상승하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.40 no.1
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• pp.25-33
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• 2020

A drought event is characterized by duration, severity and affected area. In general, after calculating a drought index using hydro-meteorological time series at a station, a drought event is defined based on the run theory to identify the beginning and end time. However, this one-dimensional analysis has limitations for analyzing the spatio-temporal occurrence characteristics and movement paths of drought. Therefore, this study is to define a three-dimensional drought event using a simple clustering algorithm and to develop a drought map that can be used to understand the drought severity according to the spatio-temporal expansion of drought. As a result, compared with the two-dimensional monitoring information to show spatial distribution of drought index, a proposed drought map is able to show three-dimensional drought characteristics inclusing drought duration, spatial cumulative severity, and centroid of drought. The analysis of drought map indicated that there was a drought event which had the affected area less than 10 % while on occations while there were 11 drought events (44 %) which had the affected area more a than 90 % of the total area. This means that it is important to understand the relationship between spatial variation of drought affected area and severity corresponding to various drought durations. The development of drought map based on three-dimensional drought analysis is useful to analyze the spatio-temporal occurrence characteristics and propagation patterns of regional drought which can be utilized in developing mitigation measures for future extreme droughts.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2020.06a
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• pp.386-386
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• 2020

가뭄은 강수, 증발산, 대기온도, 토양수분 등 다양한 수문기상학적 인자들이 복합적으로 작용하여 발생되기 때문에 가뭄의 정확한 사상을 분석하는 것은 매우 어렵다. 또한 어떤 요인을 중심으로 고려하느냐에 따라 가뭄은 다양한 시각으로 정의되고 있다. 일정기간 평균 강수량보다 적은 강수로 인해 건조한 날이 지속되는 것, 즉 기상요소를 중심으로 가뭄을 정의하는 것을 기상학적 가뭄이라 하며, 작물의 생육에 필요한 수분을 중심으로 고려하는 것을 농업적 가뭄이라 한다. 또한 하천유량, 댐 저수량 등 전반적인 수자원 공급원의 부족을 수문학적 가뭄이라 한다. 이와 같이 다양하게 나타는 가뭄의 발생특성을 정량적으로 해석하기 위해 다양한 가뭄지수가 개발되어 왔다. 그러나 현재까지 개발된 가뭄지수들은 공통적으로 정형데이터를 활용하여 산정한다. 하지만 최근에는 비정형데이터를 활용하여 지수(Index)를 산정하거나, 재난관리에 적용하는 등 비정형 데이터의 활용이 급증하고 있다. 따라서 본 연구에서는 비정형 데이터(뉴스 데이터)를 활용하여 가뭄지수를 산정하고 기존의 가뭄지수들과의 상관성 분석을 실시 한 뒤, 지수결합을 통해 가뭄사상 분석의 새로운 방안을 제시하고자 하였다. 본 연구의 공간적범위는 2014~2015 충남서북부가뭄 지역 중 가장 큰 피해를 입었던 보령지역으로 선정하였으며 시간적범위는 2013~2016년으로 설정하였다. 비정형 데이터의 구축은 크롤링(Crawling)을 활용하여 네이버 뉴스의 기사를 수집하였으며 자료의 신뢰성을 위해 URL이 동일한 중복기사 및 '보령', '가뭄' 단어가 없는 기사는 제거하였다. 구축된 데이터를 기반으로 월별 빈도를 산출하고 표준점수(Z-score)로 환산하여 가뭄지수를 산정하였다. 산정된 가뭄지수가 어떤 가뭄의 유형(기상학적, 농업적, 수문학적)을 보이는지 확인하기 위해 기존의 가뭄지수들과 상관성분석을 실시하였으며, 가장 높은 상관성을 보이는 가뭄지수와 결합을 통해 새로운 가뭄 사상을 분석하였다. 본 연구에서 진행한 가뭄사상 분석은 향후 가뭄만이 아니라 다양한 재난분야에서 비정형 데이터를 활용한 분석의 기초로자료로 활용될 수 있을 것이다.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.11
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• pp.925-932
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• 2021

A drought-flood abrupt alternation event is an overlapping extreme event that is harder to cope with than a single event of drought and flood. It is also expected to have a significant adverse impact on ecosystems as well as industries and agriculture. However, there has not yet been a comprehensive study that characterizes the drought-flood abrupt alternation events in Korea. Therefore, this study employed a standard weighted average precipitation (SWAP) index, which is efficient to analyze not only individual events of drought and flood but also the drought-flood abrupt alternation events considering various time scales. The SWAP standardized the weighted average precipitation (WAP) by adding temporal weights to the precipitation. The SWAP indices were calculated for middle-sized watersheds of the Han River basin using the area average precipitation during 1966 and 2018. The severity K was calculated to represent the relative regional severity considering normal rainfalls, and used to characterize the drought-flood abrupt alternation in the study areas. The results indicated that 20 of the 30 middle-sized watersheds in the Han River basin were confirmed to increase the severity of drought-flood abrupt alternation over time. Considering the frequency and severity of drought-flood abrupt alternation events in each watershed, vulnerable areas and dangerous areas due to drought-flood abrupt alternation were identified, for example, the Upstream Namhan River (#1001).

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.44 no.3
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• pp.291-302
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• 2024

Sustained meteorological drought can lead to hydrological drought, known as drought propagation. The propagated droughts cause more damage to the region than the non-propagated droughts. Recent studies on drought propagation have focused on identifying the lag time using correlation analysis. There is a lack of studies comparing damage patterns between propagated and non-propagated droughts. In this study, the overlap and pooling propagation between meteorological and hydrological droughts were analyzed using drought indices in Chungcheong Province to identify drought propagation, and the propagation characteristics such as pooling, attenuation, lag and extension were analyzed. The results showed that although Chungju-si experienced a meteorological drought in 2010, no damage was caused by the drought. However, a meteorological drought in 2017 and 2018 propagated into a hydrological drought of longer duration but less severity, resulting in drought-affected damage. Similarly, Cheongyang-gun experienced a meteorological drought in 2017, but no damage was reported from the drought. However, in the neighboring county of Buyeo-gun, a meteorological drought with a similar magnitude propagated to a hydrological drought during the same period, resulting in drought-affected damage. The overall results indicated that the damage from propagated drought events was more severe than the non-propagated drought events, and these results can be used as basic data for establishing drought response policies suitable for the region.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.4
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• pp.275-282
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• 2016

The objective of this study is to propose a new method to determine the drought event and the design drought severity. In order to define a drought event from precipitation data, theory of run was applied with the cumulative rainfall deficit. When we have a large amount of rainfall over the threshold level, in this study, we compare with the previous cumulative rainfall deficit to determine whether the drought is relieved or not. The recurrence characteristics of the drought severity on the specific duration was analyzed by the conditional bivariate copula function and confidence intervals were estimated to quantify uncertainties. The methodology was applied to Seoul station with the historical dataset (1909~2015). It was observed that the past droughts considered as extreme hydrological events had from 10 to 50 years of return period. On the other hand, the current on-going drought event started from 2013 showed the significantly higher return period. It is expected that the result of this study may be utilized as the reliable criteria based on the concept of return period for the drought contingency plan.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.40 no.2
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• pp.135-143
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• 2020

Natural drought is a three-dimensional phenomenon that simultaneously evolves in time and space. To evaluate the link between meteorological and hydrological droughts, we defined a drought event from a three-dimensional perspective and analyzed the propagation characteristics in time and spaces. Overall results indicated that 77 % of the total cases of spatio-temporal droughts was propagated based on the single category relationship between meteorological and hydrological drought events, while 23 % was affected by multiple meteorological drought events to the occurrence of hydrological drougts. Especially, it turned out that the hydrological drought was caused by the spatio-temporal effects of the propagation of four meteorological drought events generated due to long-term lack of precipitation in 1994-1995. In addition, the meteorological drought caused by the lack of precipitation in the summer of 2001 lasted for several months, and was propagated to the hydrological drought in April 2002.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.47 no.9
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• pp.813-824
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• 2014

In this study, drought of North Korea are analyzed using drought index. 27 weather stations are selected and monthly precipitation and average temperature data are collected for drought analysis. SC-PDSI is used for drought analysis and calculated using collected weather data during 1984~2013 (30 years) in 27 weather stations. From the analysis result of historical drought event using drought index, it is confirmed that severe droughts occurred in the early and mid 2000's at most stations. Secondly, drought frequency analysis was carried out for the derivation of drought severity-duration-frequency (SDF) curves to enable quantitative evaluations of past historical droughts having been occurred in 6 stations (Pyeongyang, Hamheung, Cheongjin, Wonsan, Haeju, Sinuiju). This study can suggest return periods for historical major drought events by using derived SDF curves for each station. In the result, drought events in the early and mid 2000's had return periods of 20~50 years.