The assessment for a degree of drought has been carried out based on the soil moisture index in Korea. The soil moisture index(Im) was calculated assuming of constant evapotranspiration until wilting point as Im = w2/wf $.$100. The soil moisture content(W2) at the final of a period is obtained from W2 : Pe + Wl - E, here the effective precipitation amount is Pe, evapotranspiration E, and the soil moisture content at the beginning of a period is Wl. The filed capacity(Wf), as a mean value of fine sandy loams, was reduced to 92 mm/ft when we accept the wilting point and the available soil moisture content of 42 mm/ft, respectively. The drought begins in Korea when the soil moisture index drops to less than 50%. The value coincides the isoline of 11 or more consecutive days without measureable precipitation. The soil moisture index frequently drops in the northern part of Youngnam area and Honam area so that both areas are well known as the areas of drought. Key word : Droughts, Soil Moisture Index.
Kim, Hyunji;Ryu, Jae-Hyun;Seo, Min Ji;Lee, Chang Suk;Han, Kyung-Soo
Korean Journal of Remote Sensing
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v.30
no.3
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pp.375-381
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2014
Soil moisture is an essential satellite-driven variable for understanding hydrologic, pedologic and geomorphic processes. The European Space Agency (ESA) has endorsed soil moisture as one of Climate Change Initiates (CCI) and had merged multi-satellites over 30 years. The $0.25^{\circ}$ coarse resolution soil moisture satellite data showed correlations with variables of a water stress index, Temperature-Vegetation Dryness Index (TVDI), from a stepwise regression analysis. The ancillary data from TVDI, Land Surface Temperature (LST) and Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) from MODIS were inputted to a multi-regression analysis for estimating the surface soil moisture. The estimated soil moisture was validated with in-situ soil moisture data from April, 2012 to March, 2013 at Andong observation sites in South Korea. The soil moisture estimated using satellite-based LST and NDVI showed a good agreement with the observed ground data that this approach is plausible to define spatial distribution of surface soil moisture.
Soil moisture is a crucial variable in research works of hydrology, meteorology and plant sciences. Adequate soil moisture is essential for plant growth; excesses and deficits of soil moisture must be considered in agricultural practices. There are already several remote sensing methods used for monitoring soil moisture, such as thermal inertia, vegetation water-supplying index, crop water stress index and multi-factor regression. In this paper, an improved method has been discussed which is based on the thermal inertia. We analyzed the problems of monitoring soil moisture using satellites at first, and then put forward an simplified method which directly uses land surface temperature differences to measure soil moisture. Also we have taken the influence of vegetation into account, and import NDVI into the model. The method was used in the study of soil moisture in Heilongjiang Province, China, and we draw the conclusion by the experiments that the model can evidently increase the precision of monitoring soil moisture.
Chun, Hyen Chung;Jung, Ki Yuol;Choi, Young Dae;Lee, Sang Hun
Proceedings of the Korean Society of Crop Science Conference
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2017.06a
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pp.337-337
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2017
Accurate and optimal water supply to cereal crop is critical in growing stalks and producing maximum yields. Excessive soil moisture may cause nutrient deficiencies and oxygen deficiency. Excessive soil water during crop growth stages results in decrease of yields. In Korea, the largest agricultural lands are paddy fields. Recently, upland crops are cultivated in paddy field soils to reduce overproduced rice in Korea. In order to success this policy, it is necessary to fully understand crop response to excessive soil moisture condition from paddy field soils. Adzuki bean is one of major legumes which provide protein in daily diet. Adzuki bean has been well know its weakness to excessive soil moisture condition, In order to obtain optimal yields of adzuki bean from paddy field cultivation, it is necessary to understand response of adzuki bean under different soil moisture conditions. This study investigated characteristics of growths, yields and response degree of water stress from adzuki bean. Three cultivars were selected for this study; Chungju, Hongeon, and Arari. All adzuki beans were cultivated in a paddy field which was divided into three sections with different soil moistures. The paddy field was located in Milyang, Gyeongsangnam during 2016. One section of the paddy field had the greatest average soil moisture content as 35.1% during adzuki bean cultivation (very poor). The second greatest soil moisture section had 32.6% (somewhat poor) and the smallest soil moisture section had 28.9% of soil moisture (somewhat well). During cultivation of three cultivar adzuki beans, soil moisture contents and groundwater levels were monitored. All the characteristics of growth and yield components were measured; height, thickness, 100 seed weights etc. Stress index values were calculated by Stress Day Index (SDI). All cultivars had the greatest yields from somewhat well section. Chungju had the greatest yields throughout all three sections compared to other cultivars. Chungju had 81% greater yield than Hongeon which had the smallest yield from somewhat well section. Arari set in middle from all sections. However there was no significant differences yields from very poor and somewhat poor sections. Leaf SPAD values tended to decrease and stable carbon isotope values increased as soil moisture increased. However, Chungju had no difference across different soil moistures in SPAD and stable carbon isotope values, while Hongeon had the greatest differences across sections. These trends followed by SDI values. Chungju had the smallest SDI values compared to other cultivars, which meant that Chungju was the strongest tolerance against excessive soil moisture than other cultivars. All three cultivars showed severe decrease of yields from very poor and somewhat poor sections. Arari and Hongeon showed great decrease from somewhat well section compared to yields from upland soil. These two cultivars may not be proper cultivating in paddy fields. In conclusion, adzuki bean is very sensitive to soil moisture condition and detailed soil managements are required to obtain optimal yields of adzuki bean from paddy field cultivation.
Kim, Ok-Kyoung;Choi, Jin-Yong;Jang, Min-Won;Yoo, Seung-Hwan;Nam, Won-Ho;Lee, Joo-Heon;Noh, Jae-Kyoung
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.48
no.6
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pp.3-13
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2006
Although the drought impacts are comparably not catastrophic, the results from the drought are fatal in various social and economical aspects. Different from other natural hazards including floods, drought advances slowly and spreads widely, so that the preparedness is quite important and effective to mitigate the impacts from drought. Soil moisture depletion directly resulted from rainfall shortage is highly related with drought, especially for crops and vegetations, therefore a drought can be evaluated using soil moisture conditions. In this study, SMI (Soil Moisture Index) was developed to measure a drought condition using soil moisture model and frequency analysis for return periods. Runs theory was applied to quantify the soil moisture depletions for the drought condition in terms of severity, magnitude and duration. In 1994, 1995, 2000, and 2001, Korea had experienced several severe droughts, so the SMI developed was applied to evaluate applicability in the mid-range hydrologic unit watershed scale. From the results, SMI demonstrated the drought conditions with a quite sensitive manner and can be used as an indicator to measure a drought condition.
Kim, Sooyoung;Jo, Hwan Bum;Lee, Seung Oh;Choi, Minha
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.30
no.6B
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pp.541-549
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2010
While the number of rainy days is decreasing, the mean annual precipitation is increasing due to abnormal climate changes caused by the global warming in Korea. Owing to the biased-concentration of rainfall during specific short terms, not only flood but also drought becomes more and more serious. From the literature, it is easily found that previous studies about flood have been intensively conducted. However, previous studies about drought have been performed rarely. This study conducted the comparison between two representative drought indexes calculated from soil moisture and precipitation. Study area was Haenam-gun, Jeollanam-do in Korea. Soil Moisture Index(SMI) was calculated from soil moisture data while the Standardized Precipitation Index(SPI) and the Palmer Drought Severity Index(PDSI) were calculated from meteorological data. All monthly data utilized in this study were observed at the KoFlux Tower. After the comparative analysis, three indexes showed similar tendency. Therefore, it is thought that the drought index using soil moisture measured at the KoFlux Tower is reasonable, which is because the soil moisture is immediately affected by all the meteorological factors.
Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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2004.05b
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pp.209-214
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2004
Time Domain Reflectometry with multiplex system has been installed to configure the spatial and temporal characteristics of soil moisture in a mountainous hillslope. An intensive surveying was performed to build a refined digital elevation model and flow determination algorithms with inverse surveying have been applied to establish an efficient soil monitoring system. Steady state wetness index, quasi-dynamic wetness index and fully dynamic wetness index have been calculated. Continuous monitoring of soil moisture data were analyized with wetness indices. Limitations and hydrological interpretations of this approach have beer discussed.
Soybean [Glycine max (L.) Merrill] crops, grown in a rice soybean rotation, can suffer when grown in soil with excessive moisture. The objective of this work were to determine the reduction in growth and yield, responses of vegetative and reproductive growth of soybean to excessive soil moisture achieved by prolonged irrigation. Responses of different cultivars were determined at growth stages from V6 to R8 to clarify the sensitive growth stages or characteristics to excessive soil moisture. Cultivar differences in response to excessive soil moisture condition were conspicuous in seed dry weight and harvest index (HI) but not in the response of seed number or pod number per plant. The timing of irrigation causing the condition of excessive soil moisture influenced the vegetative or reproductive traits. Soybean plants were more affected by irrigation commencing at the pre-flowering than at the post-flowering stage. Post-flowering irrigation did not reduce growth of vegetative organs significantly; in fact the growth of stems and leaves was facilitated by the prolonged irrigation commencing at flowering. Differences between cultivar response to prolonged irrigation were assumed to relate to the reduced amount of assimilates translocated to the reproductive organ.
The development and application of a high-resolution soil moisture mapping method using satellite imagery has been considered one of the major research themes in remote sensing. In this study, soil moisture mapping in the test area of Jeju Island was performed. The soil moisture was calculated with optical images using linearly adjusted Synthetic Aperture Radar (SAR) polarization images and incident angle. SAR Backscatter data, Analysis Ready Data (ARD) provided by Google Earth Engine (GEE), was used. In the soil moisture processing process, the optical image was applied to normalized difference vegetation index (NDVI) by surface reflectance of KOMPSAT-3 satellite images and the land cover map of Environmental Systems Research Institute (ESRI). When the SAR image and the optical images are fused, the reliability of the soil moisture product can be improved. To validate the soil moisture mapping product, a comparative analysis was conducted with normalized difference water index (NDWI) products by the KOMPSAT-3 image and those of the Landsat-8 satellite. As a result, it was shown that the soil moisture map and NDWI of the study area were slightly negative correlated, whereas NDWI using the KOMPSAT-3 images and the Landsat-8 satellite showed a highly correlated trend. Finally, it will be possible to produce precise soil moisture using KOMPSAT optical images and KOMPSAT SAR images without other external remotely sensed images, if the soil moisture calculation algorithm used in this study is further developed for the KOMPSAT-5 image.
We developed a highly accurate, yet inexpensive, refractive index (RI)-based soil moisture sensor. To detect the RI, a light guide was set with a light-emitting diode and photodiode. When the air fills the space between the soil particles, most of the incident light is reflected at the interface between the waveguide and the air because of the large RI difference. As the moisture of the soil increases, the macroscopic soil RI increases. This allows incident light to pass through the interface. The intensity of the light reaching the photodiode was simulated according to the change in the soil RI. Using the simulation results, we designed and manufactured a curved glass waveguide. We evaluated the performance of the RI-based soil sensor by comparing it with a commercially available, high-cost and high-performance time-domain reflectometer (TDR). Our sensor was 96% accurate, surpassing the costly TDR sensor.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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