• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.48 no.10
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• pp.831-843
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• 2015

This study estimates MODIS-derived evapotranspiration data quality by revised RS-PM algorithm in Seolmacheon test basin. We used latent flux with eddy covariance method to evaluate MODIS-derived spatial evapotranspiration and gap-filled these data by three methods (FAO-PM, MDV and Kalman Filter) and to quantify daily evapotranspiration. Gap-filled daily evapotranspiration data was used to evaluate evapotranspiration computed by revised RS-PM algorithm derived MODIS satellite images. For the water budget analysis, we used soil moisture content that is quantified to average individual soil moisture rate observed by TDR (Time Domain Reflectometry) sensor at soil depth. The soil moisture variation is calculated in consideration from initial to final soil moisture content. According to the result of this study, evapotranspiration computed by revised RS-PM algorithm is very larger than eddy covariance data gap-filled by three methods. Also, water budget characteristics is not closed. We could analysis that MODIS-derived spatial evapotranspiration does not represent actual evapotranspiration in Seolmacheon.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.46 no.9
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• pp.933-946
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• 2013

The quantitative analysis of evapotranspiration (ET) is a key component in hydrological studies and the establishment of water resources planning. Generally, the quantitative analysis of ET is performed by the estimation method of potential or reference ET based on meteorological factors such as air temperature, wind speed, etc. Hargreaves equation is one of empirical methods for reference ET using air temperature data. In this study, in order to estimate more exact reference ET considering climatological characteristics in Korea, parameter regionalization of Hargreaves equation is carried out. Firstly, modified Hargreaves equation is presented after the analysis of the relationship between solar radiation and temperature. Secondly, parameter ($K_{ET}$) optimization of Hargreaves equation is performed using Penman-Monteith method and modified equation at 71 weather stations. Lastly, the equation for calculating $K_{ET}$ using temperature data is proposed and verified. As a result, reference ET from original Hargreaves equation is overestimated or underestimated compared with Penman-Monteith method. But modified equation in this study is more accurate in the climatic conditions of Korea. In addition, the applicability of the equation between $K_{ET}$ and temperature is confirmed.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.41 no.2
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• pp.212-228
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• 2008

Five representative reference evapotranspiration(RET) equations were selected, and these equations were compared with pan evaporation by correlation analysis. Pan coefficients were also estimated. Furthermore, five selected RET equations were compared to find the similarity among those at the 21 meteorological stations located in South Korea. Five RET equations selected from 4 different category were Penman(combination approach), FAO Penman-Monteith(FAO P-M) (single source approach), Makkink and Priestley-Taylor (radiation approach) and Hargreaves(temperature approach) equations. In this study, the geographical and topographical conditions were considered for the selection of study stations. The daily meteorological data measured from 1970 at an interval of 5 years were applied in this study. The evapotranspiration estimates obtained by applying evapotranspiration equations were evaluated with numerical and graphical methods. The correlation coefficients between pan evaporation and RET in study stations were above 0.9 indicating very high correlation; however, the slopes of the individual regression lines show the values greater or less than 1.0. Hargreaves equation(temperature approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 12 study stations, which are located near to seashore except Daegu station. On the other hand, Priestley-Taylor equation(radiation approach) shows the most similar evapotranspiration estimates to those of FAO P-M equation from 8 study stations, which are located in inland.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.72-72
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• 2021

가뭄은 수개월, 수년 이상에 걸쳐 서서히 발생 및 지속되며, 식생에 대한 피해가 발생할 때까지 확실한 인식이 어렵다. 최근에는 기후변화로 인하여 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며, 기상 이상에 따른 다양한 형태의 가뭄이 발생하고 있다. 미국에서 정의한 'Flash Drought'는 비교적 짧은 기간 동안 표면온도의 상승과 비정상적으로 낮고 빠르게 감소하는 토양수분으로 인하여 식생에 대한 극심한 스트레스를 유발하면서 광범위한 작물 손실 및 용수공급 감소 등에 대한 피해를 야기하는 가뭄이다. 국내에서는 Flash Drought에 대한 모니터링이 활성화되지 않았기 때문에 본 연구에서는 '돌발가뭄'이라는 새로운 정의를 제시하면서 토양수분, 증발산량, 강수량, 기온 등의 가뭄 관련 주요인자를 활용하여 국내에서 발생한 돌발가뭄 (Flash Drought)를 감지하고 분석하고자 하였다. 돌발가뭄을 분석하기 위하여 선행연구에서 제시한 가뭄 관련 주요인자 기준 유형, 증발산량 기반 가뭄지수를 활용한 유형 등을 활용하였으며, 지상관측자료로는 국내 76개 종관기상관측 자료를 활용하였다. 또한, 토양수분 자료는 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성영상 자료를 취득한 후 5 km 공간해상도 자료로 활용하였다. 가뭄지수의 경우 증발산 기반 가뭄지수 중 표준강수증발산지수 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration), 증발스트레스지수 ESI (Evaporative Stress Index) 등을 활용하여 국내 돌발가뭄 유형에 대한 분석에 적용하였다. 본 연구를 통하여 아직 명확하게 정의되지 않은 돌발가뭄에 대한 유형별 분석 및 국내 돌발가뭄의 수문기상학적 특성을 분석하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2021.10a
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• pp.53-55
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• 2021

본 논문에서는 효율적인 물관리를 위하여 반드시 추정되어야 할 증발산에 대한 FAO-56 모델의 적용에 따른 물 수요량 산정방법의 효용성을 분석하고자 하였다. 증발산량 산정은 저수지 관리에 있어서 반드시 요구되고, 특히, 농업에서의 생산성 향상을 위한 관개용수에 중요하게 요구되고 있다. 따라서, 지금까지 적용되어온 기존 증발산량 기법에 대한 현황을 조사하고, 국제연합 식량농업기구(FAO)에서 제시한 가이드라인 FAO-56 모델의 적용성을 고찰하였다. 산정기법의 적용성을 분석하기 위하여, 관개용수 관리를 위한 고도화 정책이 추진되고 있는 농업 비중이 매우 높은 중앙아시아 지역에 대하여 적용하였다. 적용 방법은 기존의 증발산량 실험식에 근거한 물 수요량 산정기법과 국제기준으로 제안된 FAO-56 모델을 적용한 물 수요량 산정에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 이를 통하여 향후 물 수요량 산정에서의 정확성을 높일 수 있는 방안에 대하여 모색하고자 하였다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.30 no.2B
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• pp.219-231
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• 2010

The Reference Evapotranspiration Calculator Software (REF-ET) supports computational guidelines for the reference evapotranspiration using seventeen FAO Penman-Monteith (PM) equations simultaneously such as the ASCE and FAO standardized forms. The REF-ET can conveniently consider missing data predictions and regional site characterizations, when reference ET is computed on monthly, daily, and hourly time steps. The applicability of the REF-ET was estimated to simulate the reference ET using hourly weather data from Seoul weather station for 29 years. The result found that the FAO24-Rd and 1957-Makk equations closely concerned with solar radiation parameter which were the most highly correlated to reference ET computed by pan coefficient. In addition, the 1957-Makk equation was identified as the most correct computational method for reference ET by analysis of bias and root mean square error. The 1957-Makk equation could predict the reference ET within the error of less than 1.06 mm/day, though all the other equations tended toward overestimation of predicting the reference ET in comparison with refecence ET of pan. The results of this study suggest that the REF-ET will be applicable to support reference ET estimation for a variety of field condition and time-scale.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.159-163
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• 2009

CAT(Catchment hydrologic cycle Analysis Tool)은 기존 개념적 매개변수 기반의 집중형 수문모형과 물리적 매개변수 기반의 분포형 수문모형의 장점을 최대한 집약하여, 도시유역 개발 전 후의 장 단기적인 물순환 변화 특성을 정량적으로 평가하고 물순환개선시설의 효과적인 설계를 지원하기 위한 물순환 해석 모형이다. CAT은 수문학적으로 균일하게 판단되는 범위를 소유역으로 분할하여 지형학적 요인에 의한 유출 특성을 객관적으로 반영할 수 있으며, 개발 공간 단위별로 침투, 증발, 지하수 흐름 등의 모의가 가능하도록 하는 Link-Node 형식으로 개발되었다. 모형의 UI(User Interface)는 사용자가 손쉽게 모형을 적용 관리하고, 여러 시나리오를 동시에 효과적으로 모의하여 분석할 수 있도록 설계되었다. 또한 모든 입력 출력 자료를 Excel이나 텍스트 형식과 연동되도록 하여 프로젝트별 매개변수 관리가 용이하도록 개발하였다. CAT의 수문해석모듈로 증발산, 침투, 유역 유출, 지하수 유거, 하도추적 등의 모듈을 개발하였다. 증발산은 기준 증발산을 외부에서 직접 입력하거나, Penman-Monteith 방법을 선택할 수 있으며, 침투는 토양의 수리전도도에 따른 연직방향 침투 및 사면방향 복귀류를 고려할 수 있다. 노드의 지하수 유거를 고려하여 기존 노드-링크 방식 모형의 장기 유출 해석시 제한점을 보완하였으며, 하도추적을 위해 Muskingum, Muskingum-Cunge, Kinematic wave 방법 등의 해석법을 제공하였다. CAT의 수문모듈을 이용하여 설마천 유역을 단일노드 및 멀티노드로 개념화하여 모의하였으며, 모의결과를 관측유량과 비교한 결과, 두 경우 적절한 범위내의 결과임을 확인할 수 있었다. CAT의 안정적인 수문해석 기능을 바탕으로 향후 물순환개선시설 모듈과의 결합을 통해 장기 물순환 해석에 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.37 no.3
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• pp.549-559
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• 2017

The complementary relationship hypothesis for areal evapotranspirations was validated in the regional-scale area of multipurpose dam basins in Korea and the long-term water balances were indirectly identified. Annual actual evapotranspiration ($ET_A$) was assumed the difference between total annual precipitation and total annual inflow and the available moisture was assumed the total precipitation. The seasonally varying pan coefficient (kp) is estimated as the ratio of the $ET_{pan}$ and the evapotranspiration calculated by FAO Penman-Monteith equation ($ET_{PM}$). The complementary relationships using ground observation data of $ET_P$ and $ET_A$ in the multipurpose dam basins follow generally the typical pattern that $ET_P$ and $ET_A$ is complementary and converges to equivalent evapotranspiration ($ET_W$) under the extreme wet environment. However, $ET_A$ of Juam dam was estimated relatively greater than other basins and exceeds even $ET_P$ at certain range with high moisture availability, which can be understood as the results of possible over-estimation of precipitation or under-estimation of dam inflow. It is expected that the use of evapotranspiration complementary relationship for validating hydrological water balances will contribute to controlling uncertainties in estimating dam inflows during flood season in particular.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.37 no.3
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• pp.249-255
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• 2004

To investigate the return flow ratio of irrigation water, lots of observations were made during the irrigation periods in 2003 crop year. This Area is a portion of Dae-Am pumping station basin which is located in Changryung-gun, Gyeongnam province. A water balance analysis was performed for a paddy field in Dae-Am pumping station in the Nakdong river basin, which is constructed for irrigation water supply. Daily rainfall data in the this area were collected and irrigation water flow rate, drainage water flow rate, infiltration and evaportranspiration were measured in field area. Irrigation water flow rate and drainage water flow rate were continuously observed by water level logger(GTDL-L10) during the growing season. The infiltration and evaportranspiration were measured by cylindrical 300mm depletion meter and cylindrical 200mm infiltrometer, respectively. Total irrigation and drainage flows were 654.7mm and 281.2mm in 2003. Total infiltration and evaportranspiration were 36.0mm and 160.0mm respectively. The mean of the daily evaportranspiration rate was 4.3mmm/d. The prompt return flow and retard return flow ratio were 43.0％ and 5.5％, respectively. Total return flow ratio was 48.5％. Therefore, it can be concluded that the amount of irrigation water was much higher than design standard or reference in this study. It means that this was caused by the inadequate water management practice in the area where water was oversupplied on farmers' request rather than following sound water management principles, and design standard should be changed in the future.

• Proceedings of the KSRS Conference
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• 2009.03a
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• pp.129-133
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• 2009

본 연구에서 소개할 SEBAL (Surface Energy Balance Algorithm for Land) (Bastiaanssen, 1995) 모형은 Landsat이나 NOAA 또는 MODIS 같은 원격탐사 위성으로부터 획득한 디지털 이미지 데이터(위성영상)를 이용하여, 지표에서 일어나는 증발산과 기타의 에너지 교환을 계산하는 이미지-프로세싱 모델이다. SEBAL 모형은 1995년 Bastiaanssen에 의해 처음 제안되었고, 미국의 Idaho 주립대학과 Idaho Department of Water Resources에서 NASA와 기업의 지원을 받아 활발히 연구 되었으며, 25개의 sub model들을 이용하여 지표의 증발산량과 기타 여러 에너지 교환을 계산한다. 여기서, 열적외선 방사, 표시 및 근적외선 측정은 Landsat 또는 기타 여러 위성영상을 통해 얻을 수 있으며, SEBAL 모형은 이러한 자료를 활용한다. 모형에서의 증발산량(ET)은 에너지 균형원리를 통해 pixel-by-pixel을 기준으로 계산되며, 본 연구에서 SEBAL 모형은 한강 유역 내의 경안천 유역 증발산량 map 생성을 위해 6개년도 지점 Landsat 위성영상을 이용하어 추정되었다. 연구의 목적은 SEBAL 모형을 통해 생성 된 30m 해상도의 공간 증발산량 map의 활용성 평가와 검증이며, 검증을 위해 FAO Penman-Monteith 공식을 이용하여 추정된 증발산량 값을 이용하였다. 그 결과, 오차가 2.7% 이내로 나타났다.