• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.52 no.5
• /
• pp.337-347
• /
• 2019

This study proposes the framework to select the representative general circulation model (GCM) for climate change projection. The grid-based results of GCMs were transformed to all considered meteorological stations using inverse distance weighted (IDW) method and its results were compared to the observed precipitation. Six quantile mapping methods and random forest method were used to correct the bias between GCM's and the observation data. Thus, the empirical quantile which belongs to non-parameteric transformation method was selected as a best bias correction method by comparing the measures of performance indicators. Then, one of the multi-criteria decision techniques, TOPSIS (Technique for Order of Preference by Ideal Solution), was used to find the representative GCM using the performances of four GCMs after the bias correction using empirical quantile method. As a result, GISS-E2-R was the best and followed by MIROC5, CSIRO-Mk3-6-0, and CCSM4. Because these results are limited several GCMs, different results will be expected if more GCM data considered.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2018.05a
• /
• pp.203-203
• /
• 2018

기후변화로 인한 몬순 강수량 변동은 세계에서 가장 인구가 많은 몬순 지역의 농업, 수자원, 에너지, 경제 및 사회와 밀접한 관련이 있으므로, 미래의 몬순 강수량 변화를 예측하는 것은 매우 중요하다. 결합 모델 상호 비교 프로젝트의 5 단계(CMIP5)에서는 복사 강제력이 2100년 이후에 약 2.6, 4.5, 6.0 및 $8.5Wm^{-2}$의 증가로 안정화된다고 가정하는 4가지의 다양한 시나리오(RCP 2.6, 4.5, 6.0, 8.5) 자료를 제공하고 있다. 본 연구에서는 한반도의 강수량에 큰 영향을 미치는 동아시아 여름 몬순의 기후 변화에 대해 더욱 집중하고자 한다. CMIP5 모형 자료에 대하여 대표 GCM 모형 선정을 하기 위해, 수문 분야에서 활용 가능한 기후모델 성능 평가 matrix를 구축하였다. 본 연구에서 사용된 평가 matrix는 동아시아 및 한반도 지역을 대상으로 CMIP5 모형의 강수 및 최고?최저기온에 대한 평균 기후장(spatial climatology)과 연변동성(interannual variability)의 모사력을 각 모형별, 계절별 비교뿐만 아니라 극한기후 모사력도 함께 고려하여, 대표 GCM을 선정하였다. 기후변화에 따른 동아시아 지역의 몬순 특성을 더욱 자세히 살펴보기 위해, 대표 GCM으로 선정된 모형들의 2가지 시나리오(RCP4.5와 RCP.5)에 대해 동아시아 지역에서의 여름 몬순 강수 변동 및 특성을 분석 및 비교하였다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2012.05a
• /
• pp.363-363
• /
• 2012

최근 극심하게 변화하고 있는 기후에 적응하기 위해서 미래 기후를 좀 더 정확하게 예측하고자 많은 연구가 진행되어지고 있다. 결국, 기후변화에 따른 기온, 강수, 습도, 바람 등의 기후정보를 기후모형을 이용하여 얻게 되면 이에 따라 우리가 받게 되는 영향, 취약성 등을 평가하여 다양하게 활용하고자 하는 것이다. 우리나라는 지형적으로 육지의 70% 정도를 산악 지역이 차지할 만큼 복잡한 지형과 다양한 기후의 특성을 나타나고 있어 미래에 대한 기후변화 시나리오를 산출하는 기본적인 도구이면서 공간해상도가 약 400km인 전지구 기후모형(Global Climate Model; GCM)으로 그대로 활용하기에는 곤란하다. 따라서 지역기후모형(Regional Climate Model; RCM)을 통해서 추정된 A1B시나리오를 기본 기후변화 시나리오로 활용하는 것이 일반적이다. 하지만 GCM이나 RCM 기반 기후변화 시나리오는 실제 강수의 특성을 제대로 재현하지 못하는 경향이 있으며 이러한 문제점을 개선하기 위해서 통계적인 상세화 기법을 통해서 수문학적으로 활용 가능한 기후변화 시나리오를 생산하여 이용한다. 본 연구에서는 새롭게 제공되는 RCP시나리오를 이용하여 북한을 포함하는 한반도 전체에 대한 기후변화 영향을 평가하고자 한다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2008.05a
• /
• pp.1018-1022
• /
• 2008

2007년 Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) 4차보고서 이후로 지구 온난화에 대한 다양한 부분에 영향 분석 연구가 더욱 활발하게 진행되고 있으며, 그 가운데 수자원 즉 육상의 물 순환은 인간 활동과 생태계 전반에 대한 직접 영향으로 인해 기후변화 정책 수립 시 그 중요성이 더욱 부각되고 있다. 현재까지, 많은 연구에 있어서 Global Circulation Model (GCM)을 직접 축소기법을 이용한 후 이를 수문 모형에 입력하여 수자원 영향 분석을 실시해오고 있다. 국외를 중심으로 기존 GCM보다 해상도가 높은 Regional Climate Model(RCM)을 이용한 분석이 일부 시행되고 있으나, 국내에서는 자료의 가용 여부 및 적용성의 검토가 아직 미비한 실정이다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 27km의 해상도를 갖는 기상청 RegCM3 RCM에서 도출된 10일 간격 기후변화 SRES 시나리오 자료에 대한 적합성을 평가하고자 한다. 적합성을 평가 하기위해서 국내 주요지점에 근접한 격자자료를 RCM으로부터 추출하고 이에 대한 수문학적 특성치 분석, 저빈도 분석(low frequency analysis), 극치사상의 분포형태 등을 실측 강수자료와 다양한 형태로 비교 검토하여 RCM 자료의 적합성을 평가하였다.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.36 no.3 s.134
• /
• pp.345-363
• /
• 2003

From the General Circulation Models(GCMs), it is known that the increases of concentrations of greenhouse gases will have significant implications for climate change in global and regional scales. The GCM has an uncertainty in analyzing the meteorologic processes at individual sites and so the 'downscaling' techniques are used to bridge the spatial and temporal resolution gaps between what, at present, climate modellers can provide and what impact assessors require. This paper describes a method for assessing local climate change impacts using a robust statistical downscaling technique. The method facilitates the rapid development of multiple, low-cost, single-site scenarios of daily surface weather variables under current and future regional climate forcing. The construction of climate change scenarios based on spatial regression(transfer function) downscaling and on the use of a local stochastic weather generator is described. Regression downscaling translates the GCM grid-box predictions with coarse resolution of climate change to site-specific values and the values were then used to perturb the parameters of the stochastic weather generator in order to simulate site-specific daily weather values. In this study, the global climate change scenarios are constructed using the YONU GCM control run and transient experiments.

• Journal of Korea Water Resources Association
• /
• v.37 no.4
• /
• pp.305-314
• /
• 2004

Climate change mainly due to the increase of green house gases cause different patterns of water cycle within the basin. However, it is common that current planning and management practices do not consider the effect of the climate change. So, this study evaluated the effect of climate change on the water circulation within the watershed. This study used several GCM simulations for the double $CO_2$condition for the generation of temperature and rainfall series using the Markov chain. Daily runoff series for 100 years were generated using a rainfall-runoff model. As results. annual temperature increase by ＋3.2 ∼＋4.6$^{\circ}C$, annual precipitation change －7 ∼ ＋8 %, annual runoff change －14 ∼ ＋7 %, and potential evapotranspiration amount change ＋3 ∼＋4 % for the change of 1 $^{\circ}C$ are found to be expected depending on GCM simulations. Even though the simulation results are very dependent on the GCM predictions considered, overall variability of runoff is expected to become higher than the current state.

• KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
• /
• v.40 no.1
• /
• pp.119-126
• /
• 2020

This study analyzed the effects of future climate change on water resources in the Gyeongan-cheon watershed of the Han River. Considering the uncertainties of GCM climate data, future data using 16 GCMs and SQM downscaling method are used. And SWAT model was applied to simulate the hydrological changes from the past to the future. The maximum to minimum difference according to GCM for the future period (2010-2099) was about 1,500 mm of annual precipitation, 150 mm of evapotranspiration, 1,380 mm of runoff, and the deviation from the mean was -40 % to +60 % of precipitation, ±15 % of evapotranspiration, -60 % to +90 % of runoff, which means that the variability is very high according to GCM. The impacts of climate change over the three future periods showed that precipitation, evapotranspiration, and runoff were expected to increase gradually toward the far future (2070-2099), and would be relatively larger under the RCP 8.5 scenario. On a monthly basis, it was analyzed that precipitation and runoff increased in July to September, while the evapotranspiration decreased in July and August, and increased in September and October. The results of this study are expected to be helpful in understanding the future climate impacts of various GCM data and the uncertainties associated with GCMs.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2011.05a
• /
• pp.354-354
• /
• 2011

금강유역에 대한 기후변화 영향을 기후모형 및 수자원영향평가모형을 통하여 정량적으로 분석하기 위하여 한반도 최적 GCM모형으로 기상청에서 제공하는 ECHO-G GCM모형과 역학적 다운스케일링 기법을 이용한 공간해상도 27km의 지역규모의 MM5 RCM모형을 이용하였다. A1B시나리오 기반으로 고해상도 기후변화 시나리오를 작성하여 분석기간을 2015년대(2001-2030), 2045년대(2031-2060), 2075년대(2061-2090)로 구분하여 미래 연평균강수량, 기온 등을 전망하였고, 과거 30년 자료의 100년빈도 강수량과 미래의 100년 빈도강수량의 변동성을 평가하였다. 기본적으로 GCM 및 RCM은 시공간적 스케일의 상이성으로 인해 수자원 영향 평가를 위한 자료로서 직접적인 이용은 현실적으로 곤란하다는 점에서 본 연구에서는 RCM 격자자료를 유역단위에서 강우관측소 지점 단위로 공간적 Downscaling을 실시하였으며 RCM 월자료에 대해서 일단위 자료로 시간적 Downscaling을 수행하여 기후모델로부터 발생하는 시공간적 스케일의 문제점을 극복하였다. 또한 유역단위의 상세수문시나리오를 생산하기 위해서 다지점 비정상성 Downscaling 기법을 활용하여 기존 일강수량 모의기법에서 간과 되었던 비정상성을 고려하여 미래 기후변화에 따른 강수사상의 변동성을 다양한 방법으로 검토하였다. 2001년~2006년 기간동안 SWAT모형을 이용하여 용담댐유역 용담댐 지점의 유입량과 SWAT의 최종방류부의 유량분석값을 비교한 결과 모의치와 실측치가 90.1% 일치하는 것으로 나타났고, 천천수위관측소 지점의 유량을 모형결과와 비교분석 한 결과에서도 91.3% 일치하는 것으로 나타났다. 한편, 대청댐 지점의 유입량과 SWAT의 최종방류부의 유량분석값을 비교한 결과 모의치와 실측치가 84.4% 일치하는 것으로 나타나 금강유역내 용담댐 및 대청댐을 대상으로 유출분석 검토 결과 적용성이 있음을 확인하였다. 기후변화 분석기간은 2011년부터 2090년까지 80년을 대상기간 으로 선정하였으며, 분석결과 2011~2020년 사이 유출량이 18%증가하는 것으로 전망되었다.

• Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
• /
• 2023.05a
• /
• pp.91-91
• /
• 2023

General circulation models(GCMs)은 여러 국가 기관들의 물리적 기후 모의 프로세스를 기반으로 과거 및 미래 기후변화의 영향을 정량화하기 위해 개발되었으며 현재 미래 기후변화를 예측하는데 가장 효과적인 도구이다. 그러나 GCMs에 내포된 여러 불확실성 요소 및 넓은 격자형식의 기후 데이터는 GCMs 기후 데이터를 사용한 지역적 기후 모의 시 주요 걸림돌로 인식되어지고 있다. 편의보정 방법은 GCMs을 사용한 지역적 기후 모의 시 기후 모의 성능을 향상시키기 위해 여러 연구에서 사용되어져 왔으나 다른 연구에서는 이러한 편의보정 방법의 문제점을 언급했다. 따라서 본 연구는 편의보정 방법이 GCMs 기후 모의 결과에 미치는 영향을 정량화하고 더 나아가 GCMs 기후 변수에 따른 유량 모의 결과에 미치는 영향을 분석했다. 연구대상지 과거 기간 기후 모의를 위해 coupled model intercomparison project(CMIP)6의 GCMs을 사용했으며, 미래 기후 모의를 위해 shared socioeconomic pathway(SSP) 시나리오를 사용했다. 편의보정 방법으로는 분위사상법을 사용했으며, 편의보정 전후 GCMs 기후 모의 성능평가를 위해 5개 평가 지표를 사용했다. 연구대상지 장기 유출 모의를 위해 storm water management model(SWMM)이 사용되었으며, 기후 입력 자료로는 일 단위 강수량, 최고 및 최저온도를 고려했다. 미래 기후 및 유량 모의 결과의 불확실성은 square root of error variance(SREV) 방법을 통해 정량화됐다. 결과적으로 과거 기간 GCMs 기후 및 유량 모의성능은 편의보정 전보다 편의보정 후에서 향상되었으며 특히, 강수 및 유량 모의 성능이 크게 향상되었다. 미래 기간의 경우 편의보정 후에서 기후 및 유량의 극값을 더 잘 반영함을 확인했다. 본 연구의 결과는 GCMs 기후 변수를 사용한 지역적 기후 및 유량 모의 시 편의보정 방법이 미치는 영향에 대한 구체적인 정보를 제공할 수 있다.

• Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
• /
• v.60 no.6
• /
• pp.83-96
• /
• 2018

The objective of this study was to estimate the climate change impact on water quantity and quality to Saemanguem watershed using SWAT (Soil and water assessment tool) model. The SWAT model was calibrated and validated using observed data from 2008 to 2017 for the study watershed. The $R^2$ (Determination coefficient), RMSE (Root mean square error), and NSE (Nash-sutcliffe efficiency coefficient) were used to evaluate the model performance. RCP scenario data were produced from 10 GCM (General circulation model) and all relevant grid data including the major observation points (Gusan, Jeonju, Buan, Jeongeup) were extracted. The systematic error evaluation of the GCM model outputs was performed as well. They showed various variations based on analysis of future climate change effects. In future periods, the MIROC5 model showed the maximum values and the CMCC-CM model presented the minimum values in the climate data. Increasing rainfall amount was from 180mm to 250mm and increasing temperature value ranged from 1.7 to $5.9^{\circ}C$, respectively, compared with the baseline (2006~2017) in 10 GCM model outputs. The future 2030s and 2070s runoff showed increasing rate of 16~29% under future climate data. The future rate of change for T-N (Total nitrogen) and T-P (Total phosphorus) loads presented from -26 to +0.13% and from +5 to 47%, respectively. The hydrologic cycle and water quality from the Saemanguem headwater were very sensitive to projected climate change scenarios so that GCM model should be carefully selected for the purpose of use and the tendency analysis of GCM model are needed if necessary.