• 한국수자원학회논문집
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• 제44권4호
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• pp.275-283
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• 2011

미래 기온변화 정보를 제공하는 General Circulation Model (GCM) 자료, 즉 광역 기온자료를 이용하여 우리나라의 국지 수온변화를 추정하는 연구를 수행하였다. 국지수온 추정은 마산만, 시화호, 낙동강 하구를 대상으로 Two-step 접근방법과 One-step 접근방법을 적용하여 각각의 추정오차를 비교 분석하였다. Two-step 추정방법은 광역 기온으로 국지기온을 추정하는 제1단계에서는 선형회귀분석 기법을 적용하였으며, 모든 지점에서 결정계수가 0.98~0.99 정도로 매우 높게 나타났다. 그리고 국지기온으로 국지수온을 추정하는 제2단계에서는 S-형태함수의 비선형 회귀분석기법을 적용하였으며 이 경우 RMS(Root-mean squared) 오차는 마산만에서 2.07 (온도 증가시기), 1.93 (온도 감소시기), 시화호에서는 2.59, 낙동강 하구에서는 1.58로 파악되었다. 반면 동일한 S-형태함수를 이용한 비선형 회귀분석기법으로 광역기온자료로부터 바로 국지 수온을 추정하는 One-step 접근방법을 적용한 경우, RMS 오차는 마산만이 2.28 (온도증가시기), 1.89 (온도감소시기), 시화호에서는 2.55, 낙동강하구는 1.52로 Two-step 접근방법과 비슷한 수준의 오차를 보이는 것으로 파악되었다. 따라서 광역 기온자료를 이용하여 국지 수온을 추정하는 경우에는 One-step 접근방법도 유용하고 실용적인 것으로 판단된다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.34-41
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• 2008

미래 연안 생태환경변화 예측을 위한 기후변화에 따른 수온변화 예측이 필요하며, 연안 수온변화는 GCM 자료에서 제공하는 미래 기온변화 예측자료를 국지적인 기온자료로 Downscaling 기법을 적용하여 사용할 수 있다. 본 연구에서는 선형회귀분석기법을 이용하여 2000년${\sim}$2005년 우리나라 평균기온자료를 연안해역의 국지적인 기온자료로 Downscaling 하는 방법을 제안하고, 제안한 방법의 검증을 수행하였다. Downscaling 방법의 보정과정에서의 RMS오차 평균은 1.584정도이며, 2006년${\sim}$2007년 자료를 이용한 검정과정에서의 RMS 오차 평균은 1.675, 1.448 정도로 추정오차는 보정과정에서의 오차수준을 유지하고 있는 것으로 파악되었다. 또한, NSC 값도 보정과정에서는 0.962, 2006년${\sim}$2007년 자료를 이용한 검정과정에서는 0.955, 0.963으로 보정과정에서의 일치수준을 유지하고 있는 것으로 파악되어 선형회귀분석 기법을 이용한 우리나라 연안의 국지적인 기온은 RMS 오차 $1.0{\sim}2.0^{\circ}C$ 수준으로 전국 평균기온을 이용하여 추정할 수 있다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권11호
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• pp.855-863
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• 2022

본 연구에서는 서울시 기온 지상관측 자료의 지도화를 위해 Artificial Neural Network (ANN)을 사용하였다. 지도화를 위한 보조자료로는 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 자료를 사용하였다. ANN 모델 설계를 위해 입력자료와 출력자료 간의 산점도 및 통계분석을 수행하였으며, 기온과의 상관성이 비교적 높게 나타나는 입력자료인 지표면온도, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Enhanced Vegetation Index (EVI)와 시간(위성관측시각, Day of year), 위치(위도, 경도), 데이터 품질(운량)과 관련된 데이터 종류를 분류 및 조합하여 학습을 진행하였다. 기온자료와 상관성이 높은 데이터만으로 학습을 진행하였을 때 상관계수(r)와 Root Mean Squared Error (RMSE)의 평균값이 0.9667, 2.708℃로 우수한 성능을 보였다. 학습에 사용된 데이터의 종류가 추가될수록 더 우수한 학습 결과를 보였으며, 모든 데이터가 활용될 때에는 r과 RMSE의 평균값이 0.9840, 1.883℃로 가장 우수한 성능을 보였다. ANN 모델으로 생성한 서울시 기온 지도에서는 픽셀별 지형적 특성에 적절하게 기온이 산정된 것으로 판단되며, 추후 연구지역 확대 및 위성자료의 다양화를 통해 시단위 및 전국단위 기온 분포 분석 연구가 가능할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.16-16
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• 2019

기후변화 시나리오 및 계절예측 자료를 포함한 기후정보를 수자원 분야에 활용하기 위해서는 기후정보의 시 공간적인 상세화(donwscaling)을 필요로 한다. 상세화의 경우 역학적 상세화와 통계학적 상세화로 구분될 수 있으며, 통계학적 상세화를 위해서는 대상 지역의 기후특성을 대표할 수 있는 장기 관측 자료의 확보가 중요하다. 국내의 경우에는 자동기상관측장비(Automatic Weather System, AWS)와 종관기상관측장비(Automatic Synoptic Observation System, ASOS)로 부터 수집된 기상관측자료를 사용할 수 있으나 기후변화 시나리오의 통계적 상세화를 위해서는 30년 이상의 자료 기간을 포함하는 ASOS 자료가 적합하다. 하지만 개발도상국과 같이 기상관측기반이 열악한 지역에서는 잦은 결측 등으로 인하여 품질이 좋은 관측자료의 획득이 어려운 상황이다. 따라서 본 연구에서는 측이 포함된 장기 기상관측 자료로부터 대상 지역의 기후특성을 재현할 수 있도록 기본적인 QC(Quality Control)을 거쳐 결측 자료를 보완할 수 있는 기법 및 R 기반패키지를 개발하여 적용성을 평가하였다. 개발된 기법의 적용성 평가를 위해서 기상청에서 QC를 통해 제공하고 있는 60개 ASOS 지점의 관측자료 중 강수량과 기온 변수를 사용하였다. 최대 50%까지의 현실적인 결측 패턴을 임의로 생성하기 위해 실제 개발도상국 관측자료의 일단위 결측 패턴을 이용하였다. 자료의 QC는 관측일 누락/중복 및 문자형 관측값 등 기본적인 오류 검사, 기온의 경우 물리적 허용 범위에 대한 검사, 최고기온과 최저기온의 비교 및 계측기 오작동에 의한 동일한 값의 반복 등을 포함한 내적 일치성 검사를 우선적으로 수행한다. 이후 결측값에 대해서 인근 기상관측소와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 채우고, 최종적으로는 다양한 위성자료 및 재분석 자료 중에서 일단위 기후특성의 재현성 평가를 통해 선정된 격자형 자료와의 상관성 분석 결과를 기반으로 결측값을 보정하였다. 기온의 경우는 결측률이 높더라도 월평균 기후특성에 큰 영향을 미치지 않았지만 강수의 경우에는 5% 이상의 결측이 발생하는 경우 월평균 강수량에 영향을 미쳐 지역의 강수량을 과소 추정하는 결과를 보였다. 개발된 QC 기법을 강수 자료에 적용한 결과 월평균 기후특성을 잘 복원하는 결과를 보였지만, 일단위 강우 사상의 재현에 있어서는 미흡한 결과를 보였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제19권4호
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• pp.199-217
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• 2016

본 연구는 부산광역시 13개 기상관측지점을 대상으로 1997~2014년 동안의 기온상승율과 하강율의 계절적 특성이 연간 기온변화 특징에 미치는 영향을 분석하였다. 일별 기온 자료를 시계열적으로 단순화하기 위해 푸리에분석법을 적용하였는데, 이는 기상 자료와 같이 연속적으로 수집되는 시계열자료를 몇 개의 한정된 주요 파형으로 환원하여 자료를 단순화하는 수학적 기법이다. 부산광역시의 국지적 기온변화율은 대륙도에 의해 공간적으로 큰 영향을 받는 것으로 조사되었다. 계절적으로는 3월에 가장 높은 기온상승율(평균 $1.121^{\circ}C/month$)을 보였고, 11월에 가장 가파른 기온하강율(평균 -$1.564^{\circ}C/month$)을 나타냈다. 지역적으로 최난월인 8월 평균기온에 지배적인 영향을 주는 7월 평균기온상승율과 대륙도가 높은 지역일수록 최난일이 일찍 출현한 것으로 보아, 해양의 영향이 적은 지역일수록 기온상승률이 높고 해양 인접 지역에 비해 연중최고기온에 도달하는 시기가 앞당겨지는 것으로 분석되었다. 연구 지역 관측 지점 전체를 평균한 연도별 분석 결과도 7월 평균기온이 높은 해일수록 최난일 출현은 시기적으로 앞당겨지는 경향을 나타냈다. 도시화 정도를 나타내는 불투수면의 면적 비율 역시 기온의 연 변화와 통계적으로 상관관계를 갖는 것으로 나타났다. 관측지점의 불투수면 면적비율이 증가할수록 연평균기온이 높게 나타났고, 연평균 기온상승율과 하강율의 장기적 변동 폭도 크게 나타났다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권3호
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• pp.207-215
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• 2016

본 연구에서는 우리나라 강수 및 기온과 다양한 기상인자와의 교차상관관계 분석을 통해 대규모 기후변동이 우리나라에 어떠한 영향을 주는지를 분석하였다. 강수 및 기온자료의 경우 앞선 연구인 "경험적 모드분해법을 이용한 기상인자와 우리나라 강수 및 기온의 상관관계 분석 : I. 자료의 분해 및 특성분석"의 연구결과를 통해 주기성, 경향성에 따라 분해한 강수 및 기온자료의 내재모드함수를 사용하여, 자료의 변동이 심하고 잡음이 포함된 원 자료를 통한 상관관계 분석보다 좀 더 명확한 상관계수를 계산하였다. 이렇게 분해된 기상자료와 기상인자간의 교차상관관계 분석을 통해 그 시간차와 상관계수를 계산하여, 주기성과 경향성 측면에서 어떠한 상관관계가 있는지를 분석하였다. 그 결과 주기성 측면에서 엘니뇨현상에 의한 기후변동이 우리나라 기상현상과 밀접한 관련이 있으며, 경향성 측면에서 기후변화로 인한 해수면 온도 증가추세가 우리나라 기상현상과 밀접한 연관이 있음을 알 수 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.139-139
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• 2020

Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC)에 따르면 지난 1세기 반 동안 전 세계 평균 기온은 약 1℃가 상승하였으며, 온실가스 축적에 따라 평균기온은 21세기 중반에서 21세기 말까지 1~3℃가 증가할 것으로 전망되고 있다. 이러한 기온의 상승으로 인한 하천의 수온 변화는 수중에서 온도에 민감한 생화학적 반응의 변화를 유발하여 수질 및 수생태 변화에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 효과적인 수질 및 수생태 관리를 위해서는 기온과 수온 사이의 명확한 관계 정립을 통해 수질변화를 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 국내·외로 널리 활용되고 있는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool, SWAT) 모형을 통해 기온-수온 회귀식이 하천 수질변화에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고자 하였다. 그러나 기존 SWAT 모형에서의 기온-수온 회귀식은 미국 유역의 환경 특성을 바탕으로 도출되었기 때문에 국내 유역에 적용하기에 한계점이 있다. 따라서 본 연구의 목적은 국내 유역에서의 실측 기온자료와 수온자료를 사용하여 SWAT 모형 내 기온-수온 회귀식을 재도출하고 적용성을 평가하는 것이다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.278-284
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• 2014

연안 생태환경변화의 주요 지표로 이용되는 수온은 기온과 밀접한 상관관계가 있기 때문에 기온자료를 이용하여 기후변화에 따른 수온변화와 연안 생태환경변화를 추정할 수 있다. 기후변화는 기온 및 수온의 발생빈도 변화와 연안의 생태환경변화를 유발하기 때문에 기온과 수온의 발생 빈도분포 함수를 추정하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 우리나라 연안의 장기 기온자료를 이용하여 빈도분포함수를 추정하였다. 빈도분포 함수는 조위 분포함수 추정(Cho et al., 2003), 수온 분포함수 추정(Jeong et al., 2013) 등에 사용된 Bi-modal 형태의 분포함수를 이용 하였으며, 분포함수의 매개변수는 최소자승법으로 최적 추정하였다. 최적 추정된 매개변수는 기온자료의 기본적인 통계정보에 해당하는 평균, 표준편차, 왜도계수와 강한 상관관계를 보이고 있는 것으로 파악되었으며, 통계정보를 이용한 매개변수 추정공식의 RMS 오차는 5% 정도로 파악되었다. 한편 본 연구에서 제시하는 Bi-modal 분포함수는 전체적인 기온 분포양상을 적절하게 표현하고 있으나, 고온 영역의 급격한 빈도감소 양상 및 관측 자료의 분포에서 보이는 작은 첨두 재현에는 한계가 있는 것으로 파악되었다.

• 한국지리정보학회지
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• 제22권4호
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• pp.197-214
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• 2019

본 연구에서는 Terra/Aqua MODIS LST(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer Land Surface Temperature)의 Daytime, Nighttime 자료와 기상청 기상관측소 86개 지점에 대한 최고, 최저 및 평균기온을 이용하여 두 자료 사이의 상관성을 분석하고, 한파 및 폭염 발생 기간의 특성을 집중적으로 분석하였다. 모든 자료는 2008년부터 2018년까지 총 11년간 일별로 구축하였으며, Pearson 상관계수(Pearson correlation coefficient, R)와 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 이용하여 상관성 분석을 수행하였다. 시계열 분석 결과, 대상 기간 전체에서 기온과 MODIS LST 간의 변동 양상은 유사하였고, 최고 기온과 MODIS 자료의 R 0.9 이상, 평균기온과 최저 기온과는 0.8 이상으로 기온과 MODIS LST 사이의 상관성은 높은 것으로 나타났다. 특히, 최고 기온은 Terra MODIS LST Daytime과 정확도가 제일 높고, 최저 기온은 Terra MODIS LST Nighttime과 상관성이 제일 높은 것으로 분석되었다. 한파 기간에는 Terra/Aqua MODIS 모두 주간 자료보다 야간 자료의 상관성이 더 높은 것으로 분석되었으며, 특히 Terra MODIS LST Nighttime과의 상관성이 좋은 것으로 분석되었다. 폭염 기간에는 Aqua MODIS LST Daytime 자료가 가장 좋은 것으로 분석되었으나, 전체적인 R이 0.5보다 낮아 추후 활용을 위해서는 식생이나 토지이용, 고도 등 다른 요소를 활용한 추가 분석이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국지리정보학회지
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• 제16권4호
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• pp.29-38
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• 2013

본 연구는 한반도 기온변화를 분석하여 기후대의 변화와 도시지역에서의 기온분포의 시 공간적 특성을 파악하고자 하였다. 분석에 사용된 자료는 1974년부터 2007년까지 34년간 남북 기상관측소에서 수집된 자료를 활용하였다. 기온은 고도와 선형관계를 갖기 때문에 고도별 월별 기온단열감율을 계산하여 역거리가중법으로 500m 해상도의 분포도를 작성하였다. 도시화 지역에서의 자료는 연도별 인구변화와 기온변화를 비교분석하였다. 온량지수로 구분한 기후대는 남부기후구가 90년대 이후 위도가 크게 상승하는 것으로 분석되었다. 도시지역의 평균기온상승은 80년대와 90년대에 $0.5{\sim}1.2^{\circ}C$ 상승한 것으로 분석되었다. 기온 상승은 서울과 광역시 그리고 시단위 지역에서 나타났는데 이들 지역은 80년대와 90년대에 인구증가와 더불어 도시화와 산업화의 속도가 빠르게 진행된 지역이다. 북한의 경우는 평양, 안주시, 개천시, 혜산시에서도 인구증가와 더불어 기온상승효과가 있는 것으로 나타났다.