• 한국수자원학회논문집
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• 제33권S1호
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• pp.341-346
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• 2000

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.259-259
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• 2019

시계열 자료들을 분석하고자 하는 경우 자료가 정상성(stationarity)을 만족하는 경우는 드물다. 특히 계절성을 제거한 자료들에서는 정량화하기 어려운 주기성이 많이 관찰된다. 즉, 어떤 특정지역에서 나타나는 현상이 다른 기상 현상에 영향을 미칠 것은 자명한 일이나 그 관련성이 선형(linearity)일 가능성은 극히 드물다. 따라서 그들 사이의 관련성이 선형성에 근거한 지표들로 정량화되어야 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 다양한 방법이 사용되며 그중에서 웨이블릿 분석을 통해 본 연구를 진행하였다. 웨이블릿 변환(wavelet transforms)은 특수한 함수의 집합으로 구성되어 기존 웨이블릿 신호의 분석을 위해 사용되는 방법이다. 이 변환은 푸리에 변환에서 변형된 방법으로 특정한 기저 함수(base function)를 이용하여 기존의 시계열 자료를 주파수로 바꾸는 변환이다. 웨이블릿 변환에서 기저 함수를 모 웨이블릿이라고 하며 이를 천이, 확대 및 축소 과정을 통해 주파수를 구성한다. 웨이블릿 분석은 모 웨이블릿을 분해하고 재결합하여 시계열 분석을 할 수 있다. 모 웨이블릿 함수에는 Haar, Daubechies, Coiflets, Symlets, Morlet, Mexican Hat, Meyer 등의 여러 가지 종류의 모 웨이블릿 함수가 있으며 모 웨이블릿이 달라지면 결과가 다르게 나타난다. 기존에는 Morlet 웨이블릿을 주로 이용하여 주파수분석에 사용하여 결과를 도출하였다. 그리고 시계열 자료는 크게 백색잡음(White Noise), 장기기억(Long Term Memory), 단기기억(Short Term Memory)으로 나뉜다. 각 시계열 자료의 종류에 따라 임의의 시계열 자료를 산정하여 그에 따른 웨이블릿 분석을 통해 모 웨이블릿의 특성을 도출하였다. 본 연구에서는 웨이블릿 분석을 통해 시계열 자료의 최적 모 웨이블릿을 결정하고자 남방진동지수(SOI), 북극진동지수(AOI)의 자료를 이용하여 웨이블릿 분석을 시도하였다. 웨이블릿 분석은 모 웨이블릿에 따라 달라지는 결과를 토대로 분석하였으며 이를 정상성과 지속성에 따라 분류된 시계열에 적용하여 최적 모 웨이블릿을 결정하고자 하였다. 본 연구에서는 임의의 시계열 자료에서 설정한 최적의 모 웨이블릿을 AOI와 SOI와 같은 실제 시계열 자료에 대입하여 분석을 진행하였다. 본 연구에서는 시계열 자료의 종류를 구분하고 자료의 특성에 따라 가장 적합한 모 웨이블릿을 구하고자 하였다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2006년도 추계 학술발표회 발표논문집
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• pp.439-442
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• 2006

기후변화가 벚꽃과 같은 생물계절현상에 미치는 영향을 조사하고자, 벚꽃의 개화일과 기온과의 상관관계를 비교하여, 각 월별로 특히, 1월, 2월, 3월의 일평균기온, 일최저기온, 일최고기온의 월별 평균 기온과 벚꽃개화일의 비교에서 어느 것이 더 상관관계가 높은지를 보았다. 또한, 1950년대 이후로 크고 작은 엘니뇨의 발생은 13회 정도로 약 $2{\sim}5$년을 주기로 발생하였다. 엘니뇨현상은 남방진동 ENSO 등의 기상현상과 함께 발생한다. 엘니뇨가 발생한 해의 한반도는 겨울철 온도는 높아지고, 겨울철 강수량은 높아지는 경향이 있다. 이러한 엘니뇨현상이 1, 2, 3월의 기온에 어떤 영향을 준다면, 벚꽃의 개화일도 변화할 것이다. 위의 자료를 모두 비교해보고 이들 상호간의 영향관계를 알아낸다면, 앞으로 기온을 통한 벚꽃개화일의 예측이나, 반대로 벚꽃개화일을 통한 기온과 엘니뇨현상 등의 기후변화를 예측해 낼 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.9-9
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• 2016

많은 연구들에서 단변량 수문 변량들에 대한 불확실성 분석이 이루어지고 있지만, 다변량에 대한 불확실성에 관한 연구는 아직까지 정확하게 이루어지고 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구에서는 갈수기(12월~4월)의 강수, 온도와 남방진동(El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO)과 같은 수문기상학적 변량들 사이의 시간에 따른 변동 구조를 조사하고, 식별된 패턴을 이용한 강우와 온도의 예측 향상 가능성을 살펴보았다. 수문기상학적 변수간의 시변성 구조를 이해하기 위해서 각각의 단변량 매개변수와 시간에 따라 변화하는 Copula 매개변수를 동시에 추정할 수 있는 Copula 함수 기반의 새로운 다변량 비정상성 모델을 개발하고자 한다. 강우와 온도의 비정상정 단변량 분포를 생성하기 위해 ENSO 지표 또는 시계열 예측인자와 함께 시변성 모델을 적용할 수 있다. 최종적으로, 확인된 시간 변동적인 구조와 연관된 종관 패턴을 나타내고 논의하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제52권8호
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• pp.575-587
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• 2019

본 연구에서는 모 웨이블릿(mother wavelet)이 웨이블릿 분석에 미치는 영향을 파악하기 위해 먼저 백색잡음과 사인함수를 다양하게 결합한 시계열의 분석을 수행하고 그 결과를 각각 단기기억특성과 장기기억특성을 보이는 북극진동지수(AOI)와 남방진동지수(SOI)에 대한 적용하였다. 본 연구에서는 기존 연구가 하나 또는 두 개의 모 웨이블릿 평가에 제한된 것과는 달리 총 4가지의 웨이블릿에 대한 비교 평가를 수행하였다. 본 연구에서 선정한 웨이블릿은 기존 연구에 많이 사용된 바 있는 총 4가지의 모 웨이블릿(Bump, Morlet, Paul, Mexican Hat)이다. 그 결과는 다음과 같다. 먼저, Bump 모 웨이블릿을 적용한 결과는 주기성분의 비정상성을 나타내는데 한계가 있는 것으로 확인되었다. 그 결과는 스펙트럼 분석결과와 매우 유사한 수준인 것으로 나타났다. 이에 반해 Morlet과 Paul 모 웨이블릿은 주기성분의 비정상성을 상대적으로 잘 나타내 주는 것으로 확인되었다. 마지막으로 Mexican Hat 모 웨이블릿의 경우에는 그 결과의 해석이 까다로운 것으로 나타났다. 추가로, Paul 모 웨이블릿의 적용 결과가 시계열에 따라 일관적이지 않게 나타날 수 있음도 확인하였다. 결과적으로 Morlet 모 웨이블릿은 본 연구에서 고려한 모 웨이블릿 중 그 적용상 안정성이 가장 높은 것으로 확인되었으며, 이러한 결과는 최근 웨이블릿 관련 연구에서 Morlet 모 웨이블릿이 가장 많이 사용되는 추세와도 일치하는 것이다.

• 한국지구과학회지
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• 제24권3호
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• pp.216-233
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• 2003

이 연구는 남극에서 일어나는 지구온난현상, 오존층 파괴, 엘니뇨-남방진동 같은 지구의 환경변화와 관련이 있는 현상들을 정리한 것이다. 빙벽이 후퇴하고 빙붕이 갈라지는 현상은 지구환경변화, 그 가운데서도 최근 들어 심해진 지구온난현상을 반영한다. 또 서남극 남극반도에서 떨어진 남쉐틀랜드군도 킹조지 섬의 마리안 소만의 빙벽이 1956년부터 38년 동안에 후퇴한 것보다 최근 1994년부터 7년 동안에 더 많이 후퇴했다. 또한 세종기지에서 엘니뇨-남방진동과 관련된 기온과 강수량의 변화가 나타났다. 나아가 인공위성 자료 분석 결과, 세종기지가 있는 지역에서도 성층권의 오존층 파괴가 심한 남극 9월과 10월에 평균 오존전량이 감소하고 지상에 도달하는 자외선이 증가하였음을 확인하였다. 남극 오존층 파괴로 인한 자외선의 증가는 해양생물의 성장 환경을 변화시킨다. 또 남극생물의 생산력, 생물량, 종 조성의 변화를 일으키며, 자외선은 일차생산자인 식물플랑크톤 세포의 생리, 유전, 생태변화를 일으켜 남극 해양생태계 전체를 변화시킨다. 현재부터 42만 년 전까지 네 번의 빙하계(氷河階)를 밝힌 보스토크호수의 얼음연구 결과를 훑어보았다. 우리나라는 남극대륙을 덮는 빙원의 굴착과 해석, 빙원 아래에 있는 지역의 지질연구 같은 남극본연의 연구를 하기위하여 남극대륙을 연구해야겠다. 고층대기과학을 포함한 대기과학도 당연히 연구해야 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제43권1호
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• pp.30-40
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• 2022

전 세계 곳곳에서 산발적이고 불규칙적으로 발생하는 산불은 가연성 식생 지역에서 주요한 자연 변동성의 일환이면서 전 지구 탄소 순환에 중요한 역할을 하고, 공공 비상사태를 야기하는 심각한 자연재해이다. 산불 배출량, 연소 면적 및 산불기상지수를 활용한 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 연구가 전 세계 많은 지역에서 활발히 진행되고 있지만 동아시아 지역에 대한 연구는 아직 제한적이다. 본 연구는 1981년부터 2020년까지 지난 40년 기간 동안 산불기상지수 자료를 분석해 동아시아 지역 산불 위험도의 변동성 및 장기 변화 특성을 조사하였다. 동아시아 지역 산불 위험도의 첫 번째 주요 변동 모드는 전체 변동성의 29%를 설명하며, 대부분 지역에서 산불 발생 위험이 증가하고 있음을 나타낸다. 지구온난화 및 해양의 수 십년 주기 변동성과 연계되어 지표 기온이 상승하고 있는 것이 주요 원인이며, 이는 토양 수분의 상승 경향에 의해 그 효과가 다소 상쇄되고 있다. 두 번째 변동 모드는 엘니뇨-남방진동과 연계된 경년 변동성을 반영하며 전체 변동성의 17%를 설명한다. 엘니뇨(라니냐) 시기 동아시아 지역 강수량의 증가(감소)는 토양 수분을 증가(감소)시키며, 이에 따라 산불 위험이 감소(증가)하게 된다. 이는 지표 기온 상승(하강)에 의해 그 효과가 다소 상쇄된다. 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 이해와 예측을 증진하는 것은 그에 따른 피해를 저감하고 대비책을 마련하는 데 기여할 것이다.

• 한국기후변화학회지
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• 제9권2호
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• pp.171-179
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• 2018

The causal relationship between El Nino-Southern Oscillation (ENSO) and winter climate variability in Korea is tested by analyzing Korea Meteorological Administration Automatic Synoptic Observing System datasets for the past 59 years. Consistent with previous studies, positive phase of ENSO (El Nino) tends to cause warmer temperature and heavier precipitation in Korea in early winter with three-week lead time. This causality is quantified by performing Granger causality test. It turns out that ENSO explains an additional 9.25% of the variance of early-winter temperature anomalies in Korea, beyond that already provided by temperature itself. Likewise, 22.18% additional information is gained to explain early-winter precipitation variance by considering ENSO. This result, which differs from simple lead-lag correlation analysis, suggests that ENSO needs to be considered in predicting early-winter surface climate variability in Korea.

• 한국지구과학회지
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• 제36권7호
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• pp.611-616
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• 2015

엘니뇨와 남방진동(엔소)은 변동 주기가 2-8년으로 넓게 걸쳐있으며 그 진폭과 주기 또한 천천히 변하는데 이런 특징을 각각 엔소 불규칙성과 엔소 변조라 한다. 이 연구는 비선형 대기 변동성을 나타나는 Lorenz-63 모형과 간단한 충전 진동자 모형을 결합함으로써 비선형 저차 기후모델을 개발하였다. 이 모델은 동태평양의 해수면 온도 변동의 중심주기, 넓은 주기성, 강도의 수십 년 변동 등과 같은 관측에서 보이는 엔소 특징을 잘 재현하였다. 이것은 대기 카오스 강제력이 엔소의 불규칙성과 변조를 이끌 수 있음을 보여준다. 덧붙여 모델은 서태평양 온난역의 대류활동이 강해지면 라니냐 발생 가능성이 높아지는 것을 제시하였다. 이 모델은 간단하면서도 적도 태평양의 대기-해양 비선형 상호작용을 잘 모사하고 있기에 향후 장기 기후변화 연구에 활동될 것으로 기대된다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권2호
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• pp.61-72
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• 2007

북태평양 생태계의 연어(Oncorhynchus keta) 개체군과 기후 변동과의 관계에 대하여 연구하였다. 1950년 이후의 알류산 저기압, 남방진동, 북극진동, 태평양순년진동에 대한 지수들을 상호상관법(CCF)과 누적합(CuSum) 방법을 이용하여 연어어획량과 비교하였다. CCF와 CuSum 분석 결과는 1970년대 중반에 큰 기후변화가 발생하였음을 보여 주고 있으며 연어 개체군은 시간 지연 효과를 보이며 기후변화에 반응하였다. 연어회귀량은 태평양순년진동과 3년, 북극진동과는 $6{\sim}7$년의 시간 간격을 가지며 통계적으로 유의한 상관관계를 보였다. 연어 치어에 유리한 해양환경은 연안역에서 치어의 성장을 향상시켰지만, 초기 발생시기의 높은 성장률이 산란어의 회귀율과 관련이 있는 것 같지는 않았다. 오히려 오호츠크해와 베링해에서의 미성어 시기 성장이 회귀율과 상관관계가 유의하게 나타났으며, 이는 연어 개체군에 '크기연관사망' 과정이 적용된 것이라고 할 수 있다. 향후 우리나라 주변 해양생태계에 대한 기후변동의 영향을 설명하기 위하여 한반도 지역의 기후지수 개발이 시급히 필요하다.