• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2011.05a
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• pp.361-361
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• 2011

우리나라의 과거 기상자료 분석결과를 보면 최근 10년(1999~2008년)과 과거 30년(1971~2000년)의 자료를 비교하였을 때 연 평균 강수량과 기온이 각각 9.1%, 0.6$^{\circ}C$ 상승하였고 2010년 전 지구 기온은 $14.52^{\circ}C$로 20세기 평균인 $13.90^{\circ}C$보다 $0.62^{\circ}C$ 높아 기온 관측이 시작된 1880년 이래 최고를 기록하였으며(2005년과 공동 1위), 2010년 북반구 기온편차는 $0.73^{\circ}C$로 역대 기온 관측 사상 가장 높았고 남반구 또한 $0.61^{\circ}C$로 상위 6위에 위치되었다. 또한 우리나라에서는 겨울철 이상 저온 현상을 경험하기도 하였다. 이에 본 연구에서는 우리나라 전역 기상청 60개 지점 1980년 1월 1일부터 2009년 12월 31 일까지의 자료를 바탕으로 기록 일 최저 기온 및 기록 일 최고 기온의 발생빈도를 분석하고자 하였다. 확률이론에 따르면 동일한 분포를 갖는 확률변수의 독립적인 시계열의 경우 최대값 또는 최소값의 발생빈도는 ��/n의 비율로 감소하게 된다. 여기서 /n은 관측이 시작된 시점부터 해당 시점까지 자료의 수이다. 본 연구의 경우에는 특정 지점의 특정 시점에 관측된 일 최대 기온이 동일한 분포를 갖는 독립적인 시계열을 이룬다고 한다면(즉, 증가 또는 감소 추세가 있지 않다면), 어떤 해에 관측된 일 최고 기온이 그 동안에 특정 시점에 관측된 일 최고 기온들보다 높을 확률은 1/n이 될 것이다. 그러나 만약 일 최대(또는 최저) 기온의 기록경신 발생빈도가 감소 비율로부터 유의하게 이탈하게 된다면, 이는 일 최고(또는 최저) 기온의 분산이 커지거나 작아지는 현상이 벌어진 경우이거나 일 최고(또는 최저) 기온의 평균이 어떤 추세를 갖게 되는 경우가 될 것이다. 그 결과 기록 일 최저 기온 발생빈도에 대한 기록 일 최고 기온 발생빈도의 비는 현재 약 2.5정도의 값이 나오는 것으로 분석되었으며 이러한 결과는 1980년 이후로 기록 일 최고 기온의 발생빈도는 /n의 비율로 감소하지만 기록 일 최저 기온의 발생빈도는 /n의 비율보다 낮게 발생하기 때문인 것으로 파악되었다. 이러한 과거 자료의 분석을 통하여 지금까지 진행되어 오고 있는 기후변화의 패턴을 보다 명확하게 인식하고자 하였으며, 추후 다양한 기후수치실험으로부터 도출된 결과들의 신뢰성을 평가할 때 기초적인 비교 자료를 제공할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2021.06a
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• pp.156-156
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• 2021

본 연구는 지역빈도해석을 기반으로한 인공신경망 모델과 기존에 널리 사용되는 방법인 홍수지수법의 성능을 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 평가하였다. 컴퓨터 기술이 발달함에 따라 인공지능에 대한 접근성이 좋아지며 수문학을 포함한 다양한 분야에 적용되고 있다. 인공지능을 이용하여 강수량 및 유량 등 다양한 수문자료에 대한 예측이 이루어지고 있으나 빈도해석에 관한 연구는 비교적 적다. 본 연구에서 사용된 인공 지능 모델은 대상 지점의 지형학적 자료와 수문학적 자료를 이용하여 인공신경망을 통해 지점의 확률강우량(QRT-ANN) 및 확률분포형의 매개변수 (PRT-ANN)를 추정한다. 지형학적 자료로는 위도, 경도 그리고 고도가 사용되었으며 수문학적 자료로는 대상 지점의 최근 30년 일일연최대강우량을 사용하였다. 지역빈도해석의 정확도는 지역 내 통계적 특성이 비슷한 지점들이 포함되면 될수록 높아진다. 통계적 특성으로는 불일치 척도, 이질성 척도, 적합성 척도가 있으며 다양한 조건의 통계적 특성에 따른 세 개의 지역빈도해석 방법의 성능을 평가하고자 하였다. 대상 지역 내 n개의 지점이 있다고 가정하였을 때, 홍수지수법의 경우 n-1개의 지점으로 추정한 지역 성장곡선을 이용하여 나머지 1개 지점의 확률강우량을 산정할 수 있으며 인공신경망 모델들 또한 n-1개 지점들의 자료를 이용하여 모델을 구축한 뒤 나머지 지점의 확률강우량 및 확률분포형의 매개변수를 예측할 수 있다. PRT-ANN의 경우 예측된 매개변수를 이용하여 확률강우량을 산정하며 시뮬레이션 시행마다 발생시킨 자료의 지점빈도해석 결과에 대한 나머지 세 방법의 평균 제곱근 상대오차 (Relative root mean square error, RRMSE)를 계산하였다. 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 성능 분석을 통하여 관측값의 다양한 통계적 특성에 맞는 지역빈도해석 방법을 제시할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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• 2022.05a
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• pp.309-309
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• 2022

특정 극치사상 자료에 대한 특성 분석 시 수문자료에 대한 빈도해석은 일반적으로 단일 확률 변수를 기준으로 이루어지는 단변량 해석 방법이 활용된다. 그러나 두 가지 이상의 변량이 서로 상관성을 가지는 경우 다변량 빈도해석이 요구되며, 이를 단변량으로 해석하는 경우 재현기간의 과소추정 등의 문제점이 발생할 수 있다. 최근 이러한 점을 개선하기 위하여 다변량 빈도해석에 관한 연구가 지속적으로 진행되고 있다(Kwon and Lall, 2016; Vaziri et al., 2018). 특히, 가뭄의 경우, 강도(intensity)뿐만 아니라 지속기간, 심도도 매우 중요한 인자로 고려되고 있다. 특히, 가뭄지속기간과 심도의 경우 두 인자 간의 상관성이 매우 크기 때문에 단변량(univariate) 가뭄빈도해석 보다 다변량으로(multivariate) 가뭄빈도해석을 수행하는 것이 가뭄위험도 평가 측면에서 유리하다고 알려져 있다(Shiau and Shen, 2001; Kim et al., 2017). 따라서 이 둘을 결합한 빈도 해석을 위해 Copula Function을 이용한 다변량 빈도 해석에 관한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 홍수의 경우 지속시간별 연최대강수량 계열을 이용한 빈도해석 과정이 지침으로 정립되어 수자원 설계 실무에서 활용되고 있으나, 가뭄은 실무에서 활용할 수 있는 지침 및 분석 도구가 없는 실정이다. 이에 환경부와 국가가뭄정보분석센터에서는 '20년도에 단변량 가뭄빈도 해석을 위한 프로그램을 제작·배포하였다. 본 연구에서는 가뭄의 특성을 대변하는 상관도 높은 두 인자인 가뭄 심도(severity)와 가뭄 지속기간(duration)이라는 두 가지 특성을 함께 고려해 이변량(bivariate) 가뭄 빈도를 해석할 수 있는 도구를 개발하는 것을 목표로, 다양한 확률분포형을 이용한 최적 주변 확률분포형 선정과 최신 Copula Function들을 이용한 최적 결합확률분포 추정을 통해 신뢰도 높은 2변량 가뭄빈도 해석을 수행할 수 있는 프로그램을 제작하였으며, 테스트 버전 배포 등을 거쳐 누구나 사용할 수 있도록 공개할 예정이다.

• Journal of the Geological Society of Korea
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• v.54 no.5
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• pp.529-544
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• 2018

Dongrae hot spring belongs to the residual magma type and has a long history of bathing since the Silla dynasty in Korea. Due to long development of hot spring water, it is expected that the amount of hot spring water in Dongrae hot spring has been changed. In this study, long-trem water level data of Dongrae hot spring were examined for recognizing the change of the hot spring. By the fluctuation analysis of the hot spring water level from January 1992 to July 2018, the maximum and minimum annual drawdowns of no. 27 well were 137.70 and 71.60 meters, respectively, with an average drawdown of 103.39 m. On the other hand, the maximum and minimum annual drawdowns of no. 29 well were 137.80 and 71.70 meters, with an average drawdown of 103.49 m. Besides, drawdown rate became bigger in recent years. As a result of analyzing autocorrelation of the two wells, the correlation coefficient ranged from 0.919 to 0.991, showing seasonal groundwater level fluctuation. The cross correlation analysis between water level and precipitation as well as water level and hot spring discharge resulted in the correlation coefficients of -0.280 ~ 0.256 and 0.428 ~ 0.553, respectively. Therefore, using Dongnae hot-spring water level data from 1992 to 2018, the Mann-Kendall test and Sen's test showed that the continuous decline of water level was mainly caused by the pumping of the hot spring water among various reasons.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.54 no.6
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• pp.419-431
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• 2021

In Seoul, it has been confirmed that the duration of rainfall is shortened and the frequency and intensity of heavy rains are increasing with a changing climate. In addition, due to high population density and urbanization in most areas, floods frequently occur in flood-prone areas for the increase in impermeable areas. Furthermore, the Seoul City is pursuing various projects such as structural and non-structural measures to resolve flood-prone areas. A disaster prevention performance target was set in consideration of the climate change impact of future precipitation, and this study conducted to reduce the overall flood damage in Seoul for the long-term. In this study, 29 GCMs with RCP4.5 and RCP8.5 scenarios were used for spatial and temporal disaggregation, and we also considered for 3 research periods, which is short-term (2006-2040, P1), mid-term (2041-2070, P2), and long-term (2071-2100, P3), respectively. For spatial downscaling, daily data of GCM was processed through Quantile Mapping based on the rainfall of the Seoul station managed by the Korea Meteorological Administration and for temporal downscaling, daily data were downscaled to hourly data through k-nearest neighbor resampling and nonparametric temporal detailing techniques using genetic algorithms. Through temporal downscaling, 100 detailed scenarios were calculated for each GCM scenario, and the IDF curve was calculated based on a total of 2,900 detailed scenarios, and by averaging this, the change in the future extreme rainfall was calculated. As a result, it was confirmed that the probability of rainfall for a duration of 100 years and a duration of 1 hour increased by 8 to 16% in the RCP4.5 scenario, and increased by 7 to 26% in the RCP8.5 scenario. Based on the results of this study, the amount of rainfall designed to prepare for future climate change in Seoul was estimated and if can be used to establish purpose-wise water related disaster prevention policies.

• Journal of Korea Water Resources Association
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• v.49 no.12
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• pp.995-1006
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• 2016

According to 5th IPCC Climate Change Report, there is a very high likelihood that the frequency and intensity of extreme rainfall events will increase. In reality, flood damage has increased, and it is necessary to estimate the future probabilistic design rainfall amount that climate change is reflected. In this study, the future probabilistic design precipitation amount is estimated by analyzing trends of future annual maximum daily rainfall derived by RCP 8.5 scenarios and using the scale-invariance technique. In the first step, after reviewing the time-scale characteristics of annual maximum rainfall amounts for each duration observed from 60 sites operating in Korea Meterological Administration, the feasibility of the scale-invariance technique are examined using annual daily maximum rainfall time series simulated under the present climate condition. Then future probabilistic design rainfall amounts for several durations reflecting the effects of climate change are estimated by applying future annual maximum daily rainfall time series in the IDF curve equation derived by scale-invariance properties. It is shown that the increasing trend on the probabilistic design rainfall amount has resulted on most sites, but the decreasing trend in some regions has been projected.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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• v.29 no.2B
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• pp.141-153
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• 2009

The occurrence causes of the extreme rainfall to happen in Korea can be distinguished with the typhoons and local downpours. The typhoon events attacked irregularly to induce the heavy rainfall, and the local downpour events mean a seasonal rain front and a local rainfall. Almost every year, the typhoons and local downpours that induced a heavy precipitation be generated extreme disasters like a flooding. Consequently, in this research, There were distinguished the causes of heavy rainfall events with the typhoons and the local downpours at Korea. Also, probability precipitation was computed according to the causes of the local downpour events. An evaluation of local downpours can be used for analysis of heavy rainfall event in short period like a flash flood. The methods of calculation of probability precipitation used the parametric frequency analysis and the Empirical Simulation Technique (EST). The correlation analysis was computed between annual maximum precipitation by local downpour events and sea surface temperature, moisture index for composition of input vectors. At the results of correlation analysis, there were revealed that the relations closely between annual maximum precipitation and sea surface temperature. Also, probability precipitation using EST are bigger than probability precipitation of frequency analysis on west-middle areas in Korea. Therefore, region of west-middle in Korea should prepare the extreme precipitation by local downpour events.

• Korean Journal of Agricultural and Forest Meteorology
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• v.9 no.1
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• pp.17-28
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• 2007

This study was conducted to analyze the optimum heading period according to the recent climatic change for improvement of rice yield and grain quality in the Yeongnam area. We analyzed climatic elements including daily mean air temperature, daily range of air temperature, sunshine hours, and amount of precipitation from 1996 to 2005 in comparison with those of the 1971 to 2000 normal. Daily mean air temperature and amount of precipitation in the recent 10 years increased, but daily range of air temperature and sunshine hours decreased in comparison with the norm. Also, monthly mean air temperature was lowered remarkably in July and August. The monthly amount of precipitation largely increased in August and September. The daily range of air temperature and sunshine hours were greatly decreased from August to October, Possible cultivation periods for rice in the recent 10 years ranged from 171 days in Boughwa to 228 days in Busan and was expanded about $1{\sim}13$ days in comparison with the normal. Optimum heading date by local regions for the maximum climatic yield potential was estimated as July 31 at Bonghwa to September 7 at Busan, Masan, and Tongyeong in the recent 10 years. There was a wide difference in optimum heading date according to local legions of the Yeongnam area. Compared to the normal, optimum heading date in the recent 10 years was delayed about I~8 days in most local regions except Bonghwa, Mungyeong, and Yeongdeok. These results suggested that it is necessary to develop late maturity rice cultivars for producing high yield and quality rice grain due to the recent climatic change. Moreover, it is still more important to select the most suitable cultivation period appropriate to the changed climate of each local region in Yeongnam area.