• 제목/요약/키워드: Penman evaporation

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인공위성 데이터 기반의 두 공간 증발산 산정 모형 비교 분석 (An intercomparison of two satellite data-based evapotranspiration approaches)

  • 서찬양;최민하
    • 한국습지학회지
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    • 제13권3호
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    • pp.471-479
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    • 2011
  • 증발산은 토양 표면에서 일어나는 증발 과정과 식물의 광합성으로 인해 발생하는 증산 작용을 포함한 수문 기상인자로 수문 순환과정에서 중요한 역할을 차지한다. 현재 국내외에서는 증발산을 산정하고 공간적인 거동을 파악하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만 특정 지역에서의 토지 피복의 차이나 식생으로 인해 거동을 이해하는데 많은 제약이 따른다. 본 연구에서는 고해상도의 영상을 제공하는 Landsat 위성이 기반이 되는 원격탐사 기반 에너지 수지 모형인 Mapping EvapoTRanspiration with Internalized Calibration (METRIC) 모형과 MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) 위성 기반의 Penman-Monteith 알고리즘으로 산정된 증발산의 공간 분포를 비교하였다. 토지 피복별로 분류한 후 두 공간 분포를 비교하여 침엽수림과 활엽수림에서 가장 높은 상관관계를 갖는 것을 확인하였고 두 모형에 대한 적용성이 높음을 알 수 있다. 본 연구를 바탕으로 원격탐사 기반 고해상도 증발산 지도를 제작하여 시공간적 변동성과 계절 변화에 따른 거동을 파악할 수 있을 것이다.

Floating Lysimeter 에 의한 가을배추의 소비수량 조사연구 (Study on the Water Consumption of Chinese Cabbage by Floating Lysimeter)

  • 김시원;김선주;김준석
    • 한국농공학회지
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    • 제29권2호
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    • pp.23-29
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    • 1987
  • This study was fulfilled by the floating lysimeter method at the experimental farm of Kon-Kuk University from August to November of 1986 to investigate the amount of evapotranspiration by the growing periods, evapotranspiration ratio, amount of watering per one time, days of intermission, soil moisture extraction pattern and crop coefficient of the Chinese cabbage cultivated in the sandy loam soil at the watering point of pF2.O. The results obtained are summarized as follows: 1.The total evapotranspiration during the growing period was 267.2mm, which was 3. 99mm by daily average, and the maximum evapotranspiration showed in the mid ten days of September with the value of 5.81mm I day. 2.The evapotranspiration ratio by the growing stages increased from the last ten days of September and showed maximum in the beginning of October, and the average evapotranspiration ratio was 1.4. 3.The days of watering intermission at the watering point of pF2.O was 2.4 days, and the average yield per plant was 3,228 g. 4. The soil moisture extraction pattern in the initial stage was 78.9 % in the 1st and 2nd soil layer and 21.1 % in the 3rd and 4th layer, and the mid-season stage, the moisture extraction proportion of the under layer accounted for 38.8 % which showed that the root elongated to the lowest soil layer. 5.The average crop coefficient(Kc) of the tested crop during the growing period was 0.67 by Penman equation and 2.36 by Pan Evaporation equation, which showed high difference by the calculation methods, and the changes of crop coefficient by the growing stages by Penman equation was favorable than those calculated by other met-hods.

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경험적 바람공식을 적용한 용담댐 내의 수면증발량 추정 (Estimation of water surface evaporation in Yongdam Dam using Empirical wind function)

  • 박민우;오랑치맥 솜야;김호준;;권현한
    • 한국수자원학회:학술대회논문집
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    • 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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    • pp.291-291
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    • 2023
  • 증발량을 산정하는 방법 중 증발접시를 활용한 방법은 하천의 증발량을 직접적으로 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 장기간의 증발접시를 활용한 증발량 추정은 현실적으로 쉽지 않다. 대표적인 증발량 산정식으로는 에너지 수지 및 공기동역학적 원리의 혼합적용 방법(PCE, Penman combination equation)과 경험적 바람공식(PWF, Penman wind function)이 있다. PCE로 산정된 증발량의 경우 하천 내 바닥열(bed heat flux)과 물기둥의 열저장 변화율이 장기간 규모의 순 복사량에 비해 작은 값을 가져 식에서 제외되므로 전반적으로 증발량이 과대 추정되는 문제가 발생한다. 반면, PWF로 산정한 증발량에서는 광범위한 매개변수 범위와 기상자료의 부족으로 모형의 불확실성을 증대시키는 요인으로 작용한다. 본 연구의 최종적인 목표는 하천 수로의 수면증발량을 추정하는 것이지만, 실제 하천 중심에서 증발량을 추정하기 위한 수문학적 자료는 매우 부족한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 유역단위에서의 증발량을 전이하는 방안을 모색하고자 하며, 구체적인 연구과정은 다음과 같다. 첫째, 유역단위 수문학적 자료를 수집하여(flux tower 자료 활용) 유역단위의 증발량을 산정한다. 둘째, PCE와 PWF으로 산정한 증발량과 관측된 증발량을 이용하여 각 식의 매개변수를 최적화한다. 마지막으로 최적화된 매개변수를 적용한 증발량과 관측값의 유사성을 분석한다. 본 연구에서는 하천단위의 증발량을 산정하기 위해 PWF을 적용하였으며 용담댐 내의 기상자료를 활용하여 산정한 증발량과 실제 용담댐 내의 수면증발량의 상관성을 분석한 결과 높은 상관성 확인할 수 있었다. 따라서 하천 주변에 증발량 추정을 위한 최소한의 기상정보가 존재하는 지역에서, 하천단위의 증발량을 산정할 수 있으며 장기간의 증발량도 산정할 수 있을 것으로 판단된다.

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배수개선공법개발에 관한 연구(I) -각종 지하배수용 암거재료의 배수성능- (Drainage Performance of Various Subsurface Drain Materials-)

  • 김철회;이근후;유시조;서원명
    • 한국농공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.104-120
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    • 1979
  • I. Title of the Study Studies on the Development of Improved Subsurface Drainage Methods. -Drainage Performance of Various Subsurface Drain Materials- II. Object of the Study Studies were carried out to select the drain material having the highest performance of drainage; And to develop the water budget model which is necessary for the planning of the drainage project and the establishment of water management standards in the water-logged paddy field. III. Content and Scope of the Study 1. The experiment was carried out in the laboratory by using a sand tank model. The drainage performance of various drain materials was compared evaluated. 2. A water budget model was established. Various parameters necessary for the model were investigated by analyzing existing data and measured data from the experimental field. The adaptability of the model was evaluated by comparing the estimated values to the field data. IV. Results and Recommendations 1. A corrugated tube enveloped with gravel or mat showed the highest drainage performance among the eight materials submmitted for the experiment. 2. The drainage performance of the long cement tile(50 cm long) was higher than that of the short cement tile(25 cm long). 3. Rice bran was superior to gravel in its' drain performance. 4. No difference was shown between a grave envelope and a P.V.C. wool mat in their performance of drainage. Continues investigation is needed to clarify the envelope performance. 5. All the results described above were obtained from the laboratory tests. A field test is recommended to confirm the results obtained. 6. As a water balance model of a given soil profile, the soil moisture depletion D, could be represented as follows; $$D=\Sigma\limit_{t=1}^{n}(Et-R_{\ell}-I+W_d)..........(17)$$ 7. Among the various empirical formulae for potential evapotranspiration, Penman's formular was best fit to the data observed with the evaporation pans in Jinju area. High degree of positive correlation between Penman;s predicted data and observed data was confirmed. The regression equation was Y=1.4X-22.86, where Y represents evaporation rate from small pan, in mm/100 days, and X represents potential evapotranspiration rate estimated by Penman's formular. The coefficient of correlation was r=0.94.** 8. To estimate evapotranspiration in the field, the consumptive use coefficient, Kc, was introduced. Kc was defined by the function of the characteristics of the crop soil as follows; $Kc=Kco{\cdot}Ka+Ks..........(20)$ where, Kco, Ka ans Ks represents the crop coefficient, the soil moisture coefficient, and the correction coefficient, respectively. The value of Kco and Ka was obtained from the Fig.16 and the Fig.17, respectively. And, if $Kco{\cdot}Ka{\geq}1.0,$ then Ks=0, otherwise, Ks value was estimated by using the relation; $Ks=1-Kco{\cdot}Ka$. 9. Into type formular, $r_t=\frac{R_{24}}{24}(\frac{b}{\sqrt{t}+a})$, was the best fit one to estimate the probable rainfall intensity when daily rainfall and rainfall durations are given as input data, The coefficient a and b are shown on the Table 16. 10. Japanese type formular, $I_t=\frac{b}{\sqrt{t}+a}$, was the best fit one to estimate the probable rainfall intensity when the rainfall duration only was given. The coefficient a and b are shown on the Table 17. 11. Effective rainfall, Re, was estimated by using following relationships; Re=D, if $R-D\geq}0$, otherwise, Re=R. 12. The difference of rainfall amount from soil moisture depletion was considered as the amount of drainage required. In this case, when Wd=O, Equation 24 was used, otherwise two to three days of lag time was considered and correction was made by use of storage coefficient. 13. To evaluate the model, measured data and estimated data was compared, and relative error was computed. 5.5 percent The relative error was 5.5 percent. 14. By considering the water budget in Jinju area, it was shown that the evaporation amount was greater than the rainfall during period of October to March in next year. This was the behind reasonning that the improvement of surface drainage system is needed in Jinju area.

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에디공분산 방법에 의한 GLDAS와 GLEAM 증발산량의 적정성 평가 (Adequacy evaluation of the GLDAS and GLEAM evapotranspiration by eddy covariance method)

  • 이연길;임배석;김기영;이경훈
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권10호
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    • pp.889-902
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    • 2020
  • 본 연구에서는 GLDAS (Global Land Data Assimilation System)와 GLEAM (Global Land Evaporation Amsterdam Model) 증발산량의 적정성을 평가하기 위해 설마천 유역에서 관측된 에디공분산 기반의 잠열 플럭스를 검증자료로 활용하였다. 잠열 플럭스로부터 증발산량을 산정하기 위해 Koflux 프로그램으로 자료처리하였으며, 자료처리 후 발생된 빈구간을 보충(Gap-filling)하기 위해 FAO-PM (Food and Agriculture Organization-Penman Monteith), 평균 일변동(Mean Diurnal Variation, MDV), 칼만 필터(Kalman Filter)의 3가지 방법으로 대체 증발산량을 산정하였다. 본 연구에서는 3가지 방법 중 칼만 필터(Kalman Filter) 기반의 증발산량이 우수한 Bias와 RMSE를 보여 자료보충 방법으로 채택하였다. 공간증발산량은 GLDAS의 경우 Noah (version 2.1, 3시간, 공간해상도 0.25°)로 추출하였으며 GLEAM의 경우는 GLEAM(version 3.1a, 1일, 공간해상도 0.25°)를 이용하였다. GLDAS와 GLEAM의 공간증발산량을 에디공분산 기반의 증발산량으로 적정성을 평가한 결과, GLDAS의 증발산량이 에디공분산 기반과 비교적 적정한 결과를 나타내었다.

증발접시 증발량과 알팔파 기준증발산량의 모형화를 위한 통합운영방법 (The Integrational Operation Method for the Modeling of the Pan Evaporation and the Alfalfa Reference Evapotranspiration)

  • 김성원;김형수
    • 대한토목학회논문집
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    • 제28권2B호
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    • pp.199-213
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    • 2008
  • 본 연구의 목적은 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량의 모형화를 위한 통합운영방법을 개발하고 적용하는데 있다. 우리나라에서는 장기간동안 증발산계를 이용하여 알팔파 기준증발산량의 관측이 시행되지 않고 있으므로, Penman-Monteith(PM) 공식을 이용하여 산정된 값을 계측된 알팔파 기준증발산량으로 가정하였다. 통합운영 방법은 각각 추계학적 모형과 신경망모형의 적용으로 구성되어 있다. 추계학적 모형은 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량에 대한 훈련자료의 모의발생을 위하여 적용되었으며, 신경망모형은 관측된 테스트자료를 합리적으로 계산하기 위하여 적용되었다. 고려된 6가지의 훈련패턴 중에서 1,000/PARMA(1,1)/GRNNM-GA 훈련패턴은 제시된 기상인자를 가장 양호하게 평가하였으며, 또한 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량의 신뢰성있는 자료를 구축할 수 있다. 불확실성 분석은 1,000/PARMA(1,1)/GRNNM-GA 훈련패턴 으로부터 입력층노드의 기상인자를 제거하기 위하여 이용되었으며, 민감하거나 민감하지 않는 기상인자들이 불확실성 분석을 통하여 선택되어 진다. 마지막으로 통합운영방법을 이용하여 최소비용과 노력으로 월별 증발접시 증발량과 월별 알팔파 기준증발산량을 동시에 모형화가 가능하게 되었다.

인공위성과 재분석모델 자료의 다중 증발산 자료를 활용하여 최적 증발산 산정 연구 (Estimation of the optimal evapotranspiration by using satellite- and reanalysis model-based evapotranspiration estimations)

  • 백종진;정재환;최민하
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제51권3호
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    • pp.273-280
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    • 2018
  • 수문순환에서 증발산의 정확한 산정은 수문분석 및 이해에 있어서 매우 중요하다. 특히, 증발산을 산정하는 방법은 다양하며, 각각 방법 마다 장단점을 가지고 있다. 그렇기 때문에, 각 다른 방법으로 산전된 결과를 융합하여 최적의 증발산을 산출해야할 필요가 있다. 본 연구에서는 대표적으로 인공위성 기반의 증발산 모델인 revised RS-PM과 MS-PT 방법에서 산출된 증발산과 모델 자료인 Global Land Data Assimilation System (GLDAS)와 Global Land Evaporation Amsterdam Model (GLEAM)자료들을 융합함으로써 최적의 증발산을 산출하고자 하였다. 연구 지역인 청미천과 설마천에서의 플럭스 타워에서 융합된 증발산에 대해서 검증을 실시하였다. 통계학적인 결과(상관계수, 일치도, MAE, RMSE)를 확인하였을 때, 기존의 인공위성과 모델에서 산출되는 증발산 결과에 비해 향상되는 결괄르 나타내었다. 전반적으로 결과를 확인하였을 때, 융합된 자료가 보다 향상된 결과를 보일 수 있을 것이라는 것을 나타내었으며, 추후에는 더 많은 모델을 사용하여 융합함으로써 보다 정확한 결과를 산출 할 수 있을 것으로 기대된다.

물 수지법에 의한 우리나라 하천유역(금강)의 계절(기)별 증발산량 추정에 관한 연구 (Studies on the Estimation of Catchment Eyapotranspiration by the Water Balance Method in the Geum River Basin, Korea)

  • 엄병현;조진구;이문수;최수명
    • 한국농공학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.42-53
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    • 1983
  • In Korea, the demand for water is increasing greatly due to Korea's raqid economic progress which is similar to Japan's. A correct estimation of the runoff factors is the question that must be settled first to establish the appropritae plans for water use and water resources. of these plans the estimation of catchment evapotranspiration for every river basin is the subject of the most importance. It is impossible theoretically to measure evapotranspiration directly, because it is an at mospheric translatory phenomenon. Many approaches have been devised to estimate evapotranspiration, but each of these methods estimates from information taken from a specified point, and these methods are considered incomplete for estimating catchment evapotranspiration. In this paper, the seasonal evapotranspiration estimating method that was proposed by Linsly and was applied in the Kamigamo exprimental basin (subjected to Kyoto Univ.) by Takase et al, was used for the Geum river which is the main river in Korea. Conclusion of experiment. 1) The average annual Ec in this river basin from 1966 to 1972 was 470mm. That is considered appropriate since the average value for the six other large river basin in korea was 485mm. 2) The Ec/Ep and Ec/Epm ratios were 0.43 and 0.52, respectively (Ec : estimated evapotranspiration by water balance method, Ep : average pan evaporation, Epm : evaporation by Penman method). The seasonal Ec/Ep ratios were : 0.4 in spring, 0.6 in summer, 0.4 in autumn and 0.2 in winter. These are rather small when compared to Japan's or England's. 3) The reason for this was that the precipitational difference in wet and dry seasons were greater, an there was not sufficient soil moisture harmonize with the evapotranspiration capacity in the dry season, and that evapotranspiration was small due to the numerous barren mountains.

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다목적댐유역에서의 증발산 보완관계가설 검증 (Validation of Complementary Relationship Hypothesis for Evapotranspiration in Multipurpose Dam Basins)

  • 김지훈;강부식;김진겸
    • 대한토목학회논문집
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    • 제37권3호
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    • pp.549-559
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    • 2017
  • 잠재증발산($ET_P$)과 실제증발산($ET_A$) 사이의 보완관계 가설을 국내 다목적댐 유역에 적용하여, 각 유역의 기상 수문 관측자료를 기반으로 잠재 및 실제 증발산사이의 보완관계 성립을 검증하고자 하였다. 연단위 실제증발량($ET_A$)은 총강수량과 총유출량의 차이로서 간접추정하였으며, 가용수분량은 연강수량으로 대체하여 사용하였다. 이때, 팬증발량 보정에 사용된 팬계수(kp)는 홍수기 및 비홍수기로 구분하여 $ET_{pan}$과 FAO Penman-Monteith 식으로 계산된 증발량($ET_{PM}$)의 비를 통해 산정하였다. 각 다목적댐 유역에서 관측자료 기반의 독립적으로 계산된 $ET_P$$ET_A$를 통해 보완관계를 산정한 결과, 대부분의 유역에서 가용수분량이 증가할수록 $ET_P$는 감소함과 동시에 $ET_A$는 증가하는 일반적인 보완관계의 패턴을 잘 보였고, 강수량의 증가에 따라 평형증발산량($ET_W$)의 수렴을 확인할 수 있었다. 하지만, 주암댐의 경우 $ET_A$가 다른 댐 유역에 비해 크게 산정되어 가용수분량이 큰 구간에서 $ET_P$를 초과하는 경우도 발생하였다. 이는 주암댐 유역의 강수량의 과다산정 혹은 유입량의 과소산정의 가능성을 보여주는 결과로 해석될 수 있다. 증발산 보완관계를 수문학적 물수지검증을 위한 기준으로 활용한다면 홍수기 다목적댐 유입량 산정의 불확실성을 제어하는데 도움이 될 것으로 기대한다.

기준 일증발산량 산정을 위한 인공신경망 모델과 경험모델의 적용 및 비교 (Comparison of Artificial Neural Network and Empirical Models to Determine Daily Reference Evapotranspiration)

  • 최용훈;김민영;수잔 오샤네시;전종길;김영진;송원정
    • 한국농공학회논문집
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    • 제60권6호
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    • pp.43-54
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    • 2018
  • The accurate estimation of reference crop evapotranspiration ($ET_o$) is essential in irrigation water management to assess the time-dependent status of crop water use and irrigation scheduling. The importance of $ET_o$ has resulted in many direct and indirect methods to approximate its value and include pan evaporation, meteorological-based estimations, lysimetry, soil moisture depletion, and soil water balance equations. Artificial neural networks (ANNs) have been intensively implemented for process-based hydrologic modeling due to their superior performance using nonlinear modeling, pattern recognition, and classification. This study adapted two well-known ANN algorithms, Backpropagation neural network (BPNN) and Generalized regression neural network (GRNN), to evaluate their capability to accurately predict $ET_o$ using daily meteorological data. All data were obtained from two automated weather stations (Chupungryeong and Jangsu) located in the Yeongdong-gun (2002-2017) and Jangsu-gun (1988-2017), respectively. Daily $ET_o$ was calculated using the Penman-Monteith equation as the benchmark method. These calculated values of $ET_o$ and corresponding meteorological data were separated into training, validation and test datasets. The performance of each ANN algorithm was evaluated against $ET_o$ calculated from the benchmark method and multiple linear regression (MLR) model. The overall results showed that the BPNN algorithm performed best followed by the MLR and GRNN in a statistical sense and this could contribute to provide valuable information to farmers, water managers and policy makers for effective agricultural water governance.