• 한국농공학회논문집
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• 제56권5호
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• pp.77-87
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• 2014

The impacts of climate change on upland crops is great significance for water resource planning, estimating crop water demand and irrigation scheduling. The objective of this study is to predict upland crop evapotranspiration, effective rainfall and net irrigation requirement for upland under climate change, and changes in the temporal trends in South Korea. The changes in consumptive use and net irrigation requirement in the six upland crops, such as Soybeans, Maize, Potatoes, Red Peppers, Chinese Cabbage (spring and fall) were determined based on the soil moisture model using historical meteorological data and climate change data from the representative concentration pathway (RCP) scenarios. The results of this study showed that the average annual upland crop evapotranspiration and net irrigation requirement during the growing period for upland crops would increase persistently in the future, and were projected to increase more in RCP 8.5 than those in RCP 4.5 scenario, while effective rainfall decreased. This study is significant, as it provides baseline information on future plan of water resources management for upland crops related to climate variability and change.

• 한국농공학회논문집
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• 제62권4호
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• pp.99-110
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• 2020

The objective of this study is to analyze the trend of changes in the water circulation rates under climate change by adopting the concept of WCR defined by the Ministry of Environment. With the need for sound water circulation recovery, the MOE proposed the idea of WCR as (1-direct flow/precipitation). The guideline for calculating WCR suggests the SCS method, which is only suitable for short term rainfall events. However, climate change, which affects WCR significantly, is a global phenomenon and happens gradually over a long period. Therefore, long-term trends in WCRs should also be considered when analyzing changes in WCR due to climate change. RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 and 8.5 scenarios were used to simulate future runoff. SWAT (Soil and Water Assessment Tool) was run under the future daily data from GCMs (General Circulation Models) after the calibration. In 2085s, monthly WCR decreased by 4.2-9.9% and 3.3-8.7% in April and October. However, the WCR in the winter increased as the precipitation during the winter decreased compared to the baseline. In the aspect of yearly WCR, the value showed a decrease in most GCMs in the mid-long future. In particular, in the case of the RCP 8.5 scenario, the WCR reduced 2-3 times rapidly than the RCP 4.5 scenario. The WCR of 2055s did not significantly differ from the 2025s, but the value declined by 0.6-2.8% at 2085s.

• 한국토양비료학회지
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• 제50권1호
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• pp.1-11
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• 2017

In order to assess risk of high temperature damages about corn during reproduction stages in the future, we carried out analysis of climate change scenarios RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 and RCP8.5 distributed by KMA (Korea Meteorological Administration) in 2012. We established two indexes such as average of annual risk days of high temperature damage which express frequency and strengthen index of high temperature damage. As results of producing maps for 157 cities and counties about average of annual risk days of high temperature damage during total periods of scenarios, the risk of high temperature in RCP8.5 was evaluated to increase at all over nation except inland area of Gangwon province, while RCP4.5 showed similar to present, or little higher. The maps of annual risk days of high temperature damage with 10 years interval in RCP8.5 prospected that the risk for damaging corn growth would increase rapidly from 2030's. The largest risk of high temperature damage in the future of RCP8.5 was analyzed at Changnyeong county located east-south inland area in Kyeongnam province, while the smallest of risk counties were Pyeongchang, Taebaek, Inje, and Jeongseon. The prospect at 12 counties which is large to produce corn at present and contains large plains have been showed that there will be only a little increase of risk of high temperature at Goesan, Yangpyeong, Hongcheon, Seosan, and Mooju until 2060's. But considering strengthen index of high temperature damage, most regions analyzed would be prospected to increase rapidly after 2030's. To cope with high temperature damage of corn in the future, we should develop various practical technologies including breeding adapted varieties and controlling cultivation periods.

• 농촌계획
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• 제23권4호
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• pp.153-168
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• 2017

The main objective of this study was to assess reference evapotranspiration based on multiple GCMs (General Circulation Models) and estimation methods. In this study, 10 GCMs based on the RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 scenario were used to estimate reference evapotranspiration. 54 ASOS (Automated Synoptic Observing System) data were constructed by statistical downscaling techniques. The meteorological variables of precipitation, maximum temperature and minimum temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation were produced using GCMs. For the past and future periods, we estimated reference evapotranspiration by GCMs and analyzed the statistical characteristics and analyzed its uncertainty. Five methods (BC: Blaney-Criddle, HS: Hargreaves-Samani, MK: Makkink, MS: Matt-Shuttleworth, and PM: Penman-Monteith) were selected to analyze the uncertainty by reference evapotranspiration estimation methods. We compared the uncertainty of reference evapotranspiration method by the variable expansion and analyzed which variables greatly influence reference evapotranspiration estimation. The posterior probabilities of five methods were estimated as BC: 0.1792, HS: 0.1775, MK: 0.2361, MS: 0.2054, and PM: 0.2018. The posterior probability indicated how well reference evapotranspiration estimated with 10 GCMs for five methods reflected the estimated reference evapotranspiration using the observed data. Through this study, we analyzed the overall characteristics of reference evapotranspiration according to GCMs and reference evapotranspiration estimation methods The results of this study might be used as a basic data for preparing the standard method of reference evapotranspiration to derive the water management method under climate change.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.105-105
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• 2018

2017년 이상기후 보고서에 따르면, 지난해 장마기간(6월 24일~7월 29일) 동안 전국 평균 강수량은 291.7mm로 평년(356.1mm)의 81%에 그쳤고, 7월 전국 평균기온은 $26.4^{\circ}C$로 평년($24.5^{\circ}C$) 보다 $1.9^{\circ}C$ 높았으며, 폭염일수는 평년대비 1.5배 많았음을 보고했다. 이러한 극심한 기후변화는 유역환경에 영향을 미쳐 미래 수자원 계획과 관리에 어려움을 가중시킬 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 금강유역($9,865km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모형과 RCP(Representative Concentration Pathway) 기후변화 시나리오를 이용하여 극한 기후변화 사상에 따른 수문 수질 거동을 평가하고자 하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 금강 유역을 표준단위유역으로 구분 하였고, 기상자료와 다목적댐 2개(대청댐, 용담댐)과 다기능 보 3개(공주보, 백제보, 세종보)의 운영 자료와 국가 수자원관리 종합 정보 시스템(WAMIS)에서 관측 및 관리하고 있는 수문, 기상 자료를 수집하였다. SWAT 모형의 신뢰성 있는 수문 및 수질 보정을 위해 금강 소유역 내 위치하는 다목적 댐 2개 및 다기능 보 3개의 실측 방류랑을 이용하여 댐 운영모의를 하였으며, 댐 운영 자료와 수질 자료를 이용하여 모형의 검정 및 보정(2000~2015)을 실시하였다. 미래 극한 기후변화 사상을 모의하기 위해 기후변화 시나리오는 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP 8.5 시나리오를 활용했으며, 극한 기후 시나리오 선정을 위해 STARDEX에서 제시한 강우관련 극한지수를 이용했다. 선정된 홍수 및 가뭄 시나리오에 대해 Historical기간(1976~2005)과 미래기간(2006~2099)을 설정하여 미래 극한 기후변화 사상에 따른 금강유역의 수문 및 수질의 거동을 평가하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.219-219
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• 2016

기후변화에 따른 청미천 유역의 가뭄 특성을 평가한 연구로 가뭄의 발생은 여러 요소가 연속적인 상관관계를 이루고 있으며, 가뭄지수 산정에 내재되어 있는 복잡성 및 불확실성으로 인해 다양한 가뭄지수를 적용하였다. 그 중 기상학적 가뭄지수는 강수량을 이용하여 산정하는 SPI(Standardiz d Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 바탕으로 산정하는 SPEI(Standardiz d Precipitation Evaportranspiration Index), 유효토양수분량을 바탕으로 산정하는 농업학적 가뭄지수인 PDSI(Palmer Drought Severity Index), 유출량을 이용하여 산정하는 수문학적 가뭄지수인 SDI(Streamflow Drought Index)의 지속기간 3개월, 6개월, 9개월에 따른 과거(1985년부터 2015년) 및 미래(2016년부터 2099년)의 가뭄특성을 파악하였다. 미래의 경우 기후변화 시나리오인 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5와 8.5를 이용하였으며, 농업학적 및 수문학적 가뭄지수는 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형 모의를 통해 산출된 결과를 토대로 산정하였다. 과거 기간의 가뭄지수 산정 결과, 2015년과 2014년이 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 가장 극심한 가뭄을 나타냈으며, PDSI를 제외한 각 가뭄지수 간에는 높은 상관정도를 보였다. 과거를 포함한 미래 가뭄의 경우 현재(2011년부터 2020년까지), 가까운 미래(2021년부터 2040년까지), 중간 미래(2041년부터 2070년까지), 먼 미래(2071년부터 2099년까지)로 나누어 가뭄을 평가하였다. 평가 결과 현재의 경우 과거 기간의 가뭄과는 달리 2018년이 가뭄에 취약했으며, 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 두 기후변화 시나리오는 가까운 미래와 중간미래가 취약함을 나타냈다. 상관계수의 경우 과거 결과와 마찬가지로 PDSI를 제외한 각 가뭄지수 간에 높은 상관정도를 나타냈다. 또한 빈도해석 결과 RCP 4.5에서 더 큰 변동성을 보였다. 현저히 적은 강수 및 기온 상승으로 인한 증발산량의 증가 등으로 인해 최근 들어 가뭄의 정도가 심해졌으며, 미래에는 더욱 더 심해질 전망으로 보여진다. 이를 평가하기 위해서는 본 결과에서 보듯이 각 각의 가뭄지수는 극한 가뭄의 발생 시기 및 강도에서 각기 다른 차이를 확인할 수 있기 때문에 가뭄 평가 시 다양한 형태의 가뭄지수 활용이 이루어져야 할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.197-197
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• 2016

Forecasting future drought events in a region plays a major role in water management and risk assessment of drought occurrences. The creeping characteristics of drought make it possible to mitigate drought's effects with accurate forecasting models. Drought forecasts are inevitably plagued by uncertainties, making it necessary to derive forecasts in a probabilistic framework. In this study, a new probabilistic scheme is proposed to forecast droughts, in which a discrete-time finite state-space hidden Markov model (HMM) is used aggregated with the Representative Concentration Pathway 8.5 (RCP) precipitation projection (HMM-RCP). The 3-month standardized precipitation index (SPI) is employed to assess the drought severity over the selected five stations in South Kore. A reversible jump Markov chain Monte Carlo algorithm is used for inference on the model parameters which includes several hidden states and the state specific parameters. We perform an RCP precipitation projection transformed SPI (RCP-SPI) weight-corrected post-processing for the HMM-based drought forecasting to derive a probabilistic forecast that considers uncertainties. Results showed that the HMM-RCP forecast mean values, as measured by forecasting skill scores, are much more accurate than those from conventional models and a climatology reference model at various lead times over the study sites. In addition, the probabilistic forecast verification technique, which includes the ranked probability skill score and the relative operating characteristic, is performed on the proposed model to check the performance. It is found that the HMM-RCP provides a probabilistic forecast with satisfactory evaluation for different drought severity categories, even with a long lead time. The overall results indicate that the proposed HMM-RCP shows a powerful skill for probabilistic drought forecasting.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.416-416
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• 2018

본 연구는 과거자료와 기후변화 시나리오의 강수자료를 고려하여 유역 간 도수 사업의 용수공급량을 효과적으로 결정하는 방안을 제안하였다. 1985년 1월 ~ 2017년 6월까지 과거자료와 2011년부터 2100년까지의 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5 및 8.5 시나리오에 대해 각각 적용하였다. 청미천의 유량은 SWAT 모형을 이용하였는데 SUFI-2 알고리즘을 이용하여 최적 매개변수를 산정하였다. 본 연구는 도시 농촌 복합유역인 청미천 유역을 대상으로 하였으며 국토교통부가 고시한 원부교 지점의 하천 유지유량($0.96m^3/s$)의 연간 불만족일수를 분석하였다. 청미천 유역을 대상으로 현재 설치하고 있는 약 $30,000m^3$/일 규모의 용수 공급시설의 적용에 따른 불만족일수에 대하여 과거 강우자료를 이용하여 분석한 결과, 시설 적용 전 불만족 일수는 평균 54.94일/년이었고 적용 후에는 불만족일수가 평균 45.33일/년으로 10.61일/년이 감소하였다. 미래 기후변화 시나리오에 대해 분석하면 적용 전의 RCP 4.5의 평균 불만족일수는 65.99일/년이며 적용 후에는 11.82일/년이 감소한 54.17일/년으로 나타났다. RCP 8.5에서는 평균 불만족일수는 49.16일/년에서 39.16/년일 으로 10.0일/년이 감소하였다. 즉 현재 사업규모로는 하천유지유량 만족일수가 여전히 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 기후변화 시나리오를 고려하여 최소최대후회도 접근법을 토대로 효과적인 유지 용수공급량을 결정하는 방법을 적용하였다. 단위 용수공급량이 증가할 때마다 늘어나는 불만족일수 감소량에 대해 연도별로 다른 값 중에 최댓값과의 차이를 후회도로 정의하고 용수공급량 별로 최대 후회도를 산정하였다. 이 중 최솟값을 나타내는 용량을 선택한 결과 RCP4.5는 $110,000m^3$/일, RCP8.5는 $90,000m^3$/일로 도출되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.24-24
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• 2018

최근 10년간 우리나라에 빈번하게 발생한 가뭄 가운데 2014년과 2015년에 발생한 가장 극심한 가뭄으로 금강유역은 평년의 84.4%의 강수량을 기록하였고, 특히 2015년 6월부터 9월까지의 강수량은 343.1 mm로 평년 대비 38.3% 수준에 머물렀다. 금강유역 내에 위치한 보령댐은 충남 서부지역 8개 시 군에 생활용수와 공업용수를 공급하고 있는 중요한 수원으로 현재 심각한 물 부족으로 저수율이 30%를 밑돌고 있어 대상지역의 현재 및 장래 물 부족 대책이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 보령댐 유역($297.4km^2$)을 대상으로 SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모델과 GCM(General Circulation Model) 기후변화 시나리오를 활용하여 극한 기후변화 사상이 반영된 보령댐의 내한능력을 평가하고자 하였다. 유역의 물수지 분석을 위해 보령댐 유역을 대상으로 기상자료, 보령댐 운영자료를 수집하였으며. SWAT 모형의 신뢰성 있는 유출량 보정을 위해 보령댐의 실측 방류량을 이용하여 댐 운영모의를 고려하였고 유입량 및 방류량 자료를 활용하여 모형의 보정(2005~2009)과 검증(2010~2017)을 실시하였다. 기후변화에 따른 내 저수지 내한능력평가를 위해 APCC의 26개 CMIP5 GCM 자료 중 RCP(Representative Concentration Pathway) 4.5와 RCP 8.5 시나리오 특성을 분석하여 극한 기후 시나리오를 선정하여 Historical 기간(1980~2017)과 미래 기간(2000~2099)을 대상으로 극한 기후변화 사상에 따른 보령댐 유역의 내한능력을 평가하였다.

• Journal of Ecology and Environment
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• 제45권3호
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• pp.130-142
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• 2021

Background: Climate change is occurring rapidly around the world, and is predicted to have a large impact on biodiversity. Various studies have shown that climate change can alter the geographical distribution of wild bees. As climate change affects the species distribution and causes range shift, the degree of range shift and the quality of the habitats are becoming more important for securing the species diversity. In addition, those pollinator insects are contributing not only to shaping the natural ecosystem but also to increased crop production. The distributional and habitat quality changes of wild bees are of utmost importance in the climate change era. This study aims to investigate the impact of climate change on distributional and habitat quality changes of five wild bees in northwestern regions of Iran under two representative concentration pathway scenarios (RCP 4.5 and RCP 8.5). We used species distribution models to predict the potential range shift of these species in the year 2070. Result: The effects of climate change on different species are different, and the increase in temperature mainly expands the distribution ranges of wild bees, except for one species that is estimated to have a reduced potential range. Therefore, the increase in temperature would force wild bees to shift to higher latitudes. There was also significant uncertainty in the use of different models and the number of environmental layers employed in the modeling of habitat suitability. Conclusion: The increase in temperature caused the expansion of species distribution and wider areas would be available to the studied species in the future. However, not all of this possible range may include high-quality habitats, and wild bees may limit their niche to suitable habitats. On the other hand, the movement of species to higher latitudes will cause a mismatch between farms and suitable areas for wild bees, and as a result, farmers will face a shortage of pollination from wild bees. We suggest that farmers in these areas be aware of the effects of climate change on agricultural production and consider the use of managed bees in the future.