• 한국수자원학회논문집
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• 제50권1호
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• pp.65-73
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• 2017

본 연구는 청미천 유역을 대상으로 1985년부터 2015년까지의 가뭄지수를 이용하여 첨두 가뭄심도와 가뭄기간을 분석하였다. 이을 위해 기상학적 가뭄지수로는 강수량만을 변수로 하는 SPI (Standardized Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 함께 고려하는 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)를 적용하였으며, 수문학적 가뭄지수는 유역의 유출량을 변수로 하는 SDI (Streamflow drought index)를 적용하였다. SDI의 경우 청미천 유역을 구축한 SWAT 모형을 이용하여 도출한 유출량을 사용하였다. 그 결과 첨두 가뭄심도의 발생시기는 SPI, SPEI의 발생 후에 SDI가 발생하는 양상을 보였으며 평균적으로 SDI와 SPI는 0.59개월, SPEI는 0.72개월의 차이를 보인다. 최대 발생지체 시간은 SPI, SPEI 모두 2개월을 보인다. 또한 기상학적 가뭄이 해결될 수 있는 강우량임에도 수문학적 가뭄을 해결하지 못하는 경우가 발생함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.342-342
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• 2017

기후변화로 인한 극한기상의 강도와 빈도가 증가하고 있어 국가 물안보와 수자원 관리에 어려움을 겪고 있다. 특히 가뭄은 음용수 부족과 관개용수 및 발전용수 부족 등 사회, 경제, 환경 전반에 걸쳐 미치는 피해 영향의 범위가 크다. 가뭄으로 인한 피해감소와 대응 및 대책 전략 수립에 있어서 일반적으로 기상학적 가뭄지수 SPI(Standardized Precipitation Index)을 많이 사용하고 있다. SPI는 누적강수량 자료를 이용하며 누적강수 기간(월)에 따라 SPI3, SPI6 등으로 평가한다. 이 방법은 누적강우량을 감마함수에 적합하고 다시 누가표준정규분포에 투영함으로써 가뭄심도를 평가한다. 그러나 분포의 꼬리 부분에 해당하는 가뭄값들의 정량적 평가가 어려우며 강우자료가 가지는 분산의 특성을 반영하지 못하는 단점이 있다. 본 연구에서는 가뭄의 정량적 평가와 가뭄자료 자체의 분산의 특성을 고려한 정량적 표준가뭄지수(QSPI:Quantitative Standardized Precipitation Index)를 개발, 가뭄을 평가하고 SPI와 비교 분석 하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권5호
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• pp.1851-1860
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• 2013

SPI(Standardized Precipitation Index)는 계산절차가 간단하기 때문에 기상학적 가뭄을 평가하는데 광범위하게 사용되고 있다. 그러나 월 단위 기반으로 산정되기 때문에 1달 이내의 짧은 지속기간을 가지는 가뭄사상을 포착하지 못하는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 월 단위로 계산되는 SPI의 단점을 극복하기 위한 방안으로 일 단위 SPI(DSPI)를 제안하였다. 또한, DSPI의 가뭄재현능력을 객관적으로 평가하기 위해 과거의 가뭄발생기록을 이용하여 ROC 분석을 수행하였다. 이를 바탕으로 우리나라의 단기가뭄을 재현하는데 적절한 지속기간을 제시하였으며, 가뭄의 발생유무를 결정하는 데 활용하는 3가지 등급(보통, 심한, 극한 가뭄)별 DSPI의 가뭄예보능력을 검토하였다. 그 결과 3가지 등급에 대한 재현능력이 우수한 가뭄 지속기간을 결정하였다. 또한, 과거 2000년 이후에 발생한 우리나라 대부분의 가뭄은 90일(3개월) 이내의 누적 강수량이 평년의 수준에 비하여 부족하기 때문에 발생한 기상학적 측면의 단기가뭄인 것으로 나타났다.

• 한국지리정보학회지
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• 제25권4호
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• pp.1-18
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• 2022

현재 우리나라 기상청에서는 6개월 누적강수량 기준인 SPI6(standardized precipitation index 6)을 이용하여 기상가뭄을 지역별로 평가하고 있다. 하지만, SPI는 69개 기상관측소의 강수량만을 고려하여 산정되는 지수로 복합적인 이유로 나타나는 가뭄사상은 정확하게 판단하지 못하고 있는 실정이다. 따라서, 본 연구의 목적은 강수량만을 고려한 SPI와 강수량, 식생지수 및 기온을 복합적으로 고려하는 SDCI(Scaled Drought Condition Index)를 경기도 지역을 대상으로 산정 및 비교하고자 하였다. 또한, SPI와 SDCI의 비교를 통해 산정된 결과를 활용하여 지점자료기반 가뭄지수와 위성영상기반 가뭄지수의 장단점을 파악하고자 하였다. SDCI를 산정하기 위해 MODIS(MODerate resolution Imaging Spectroradiometer) 위성영상자료, 종관기상관측(ASOS) 자료 및 크리깅 기법을 사용하였다. 강수량의 지속기간은 2014년의 8개 시점에 대해 1개월, 3개월, 6개월을 각각 적용하여 SDCI1, SDCI3, SDCI6을 산정하였다. SDCI 산정 결과, SPI와 달리 약 두달 전부터 가뭄양상을 나타내기 시작하여 경기도 시군별 가뭄에 대해서 잘 드러냈다. 이를 통해, 위성영상자료와 지점자료의 결합이 가뭄지수 변화 양상에 있어서 효율성을 높였으며, 기존의 건조 지역과 더불어 습윤 지역에 대해 가뭄예측 가능성을 증대시켰음을 파악할 수 있었다.

• 한국지하수토양환경학회지:지하수토양환경
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• 제27권5호
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• pp.1-9
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• 2022

A correlation analysis was performed to investigate differences in the response of surface water and groundwater to drought using the Standardized Precipitation Index (SPI). Water level data of 20 agricultural reservoirs, 4 dams, 2 rivers, and 8 groundwater observation wells were used for the analysis. SPI was calculated using precipitation data measured at a nearby meteorological station. The water storage of reservoirs and dams decreased significantly as they responded sensitively to the drought from 2014 to 2016, showing high correlation with SPI of the relatively long accumulation period (AP). The responses of rivers varied greatly depending on the presence of an upstream dam. The water level in rivers connected to an upstream dam was predominantly influenced by the dam discharge, resulting in very weak correlation with SPI. On the contrary, the rivers without dam exhibited a sharp water level rise in response to precipitation, showing higher correlation with SPI of a short-term AP. Unlike dams and reservoirs, the responses of groundwater levels to precipitation were very short-lived, and they did not show high correlation with SPI during the long-term drought. In drought years, the rise of groundwater level in the rainy season was small, and the lowered water level in the dry season did not proceed any further and was maintained at almost the same as that of other normal years. Conclusively, it is confirmed that groundwater is likely to persist longer than surface water even in the long-term drought years.

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권9호
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• pp.887-900
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• 2012

가뭄은 자연의 무시할 수 없는 재해이며, 비록 가뭄의 정의가 많이 있지만 가뭄은 장기간의 강우의 부족으로부터 기인한다. 기상학적 가뭄심도의 정도를 표현하기 위해 널리 이용되는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)는 강수 이외의 기온과 관련된 변수를 고려하지 않기 때문에 기후변동으로 인한 강수, 증발산 등의 물수지 변화를 고려할 수 없다는 한계점이 있다. 그러나 최근에 SPI와 유사하지만 기후변동으로 인한 강수 변화 뿐만 아니라 기온의 변동성이 미치는 영향을 반영할 수 있는 새로운 개념의 가뭄지수인 표준강수증발산지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI)가 개발되었다. 본 연구에서는 기상청 산하의 60개 기상관측소의 1973~2011년까지 기상자료를 대상으로 SPEI를 적용하여 남한지역의 가뭄발생의 변화를 평가하였다. 적용결과, 전국적으로 SPI와 SPEI 모두 봄과 겨울에 가뭄이 심화되고 여름철에는 가뭄이 완화되는 경향을 보였으며, SPEI는 SPI보다 가뭄심도를 크게 나타내었다. 또한, 지속기간 12개월의 SPI와 SPEI는 전반적으로 6년 내외의 저빈도 주기성을 갖는 극심한 가뭄이 반복되고 있음을 보였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제61권1호
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• pp.145-159
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• 2019

A good number of drought indices have been introduced and applied in different regions for monitoring drought conditions, but some of those are region-specific and have limitations for use under other climatic conditions because of the inherently complex characteristics of drought phenomenon. Standardized Precipitation Index (SPI) indices are widely used all over the world, including Bangladesh. Although newly developed, studies have demonstrated The Effective Drought Index (EDI) to perform better compared to SPIs in some areas. This research examined the performance of EDI to the SPI for detecting drought events throughout 35 years (1981 to 2015) in Bangladesh. Rainfall data from 27 meteorological stations across Bangladesh were used to calculate the EDI and SPI values. Results suggest that the EDI can detect historical records of actual events better than SPIs. Moreover, EDI is more efficient in assessing both short and long-term droughts than SPIs. Results also indicate that SPI3 and the EDI indices have a better capability of detecting drought events in Bangladesh compared to other SPIs; however, SPI1 produced erroneous estimates. Therefore, EDI is found to be more responsive to drought conditions and can capture the real essence of the drought situation in Bangladesh. Outcomes from this study bear policy implications on mitigation measures to minimize the loss of agricultural production in drought-prone areas. Information on severity level and persistence of drought conditions will be instrumental for resource managers to allocate scarce resources optimally.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제25권11호
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• pp.33-43
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• 2024

본 연구에서는 광양 지역의 가뭄 평가를 위해 광양 ASOS(Automated Synoptic Observing System) 기상관측소 자료를 활용하였다. 강수량 기반의 SPI와 강수량 및 증발산 손실을 고려한 두 가지 유형의 SPEI(SPEI_Thornthwaite 및 SPEI_Penman-Monteith)를 사용하여 가뭄 발생일수를 평가하였다. 광양 기상관측소의 SPI와 SPEI에 의해 산정된 가뭄 발생일수는 대체로 유사한 정량적 결과를 도출하였다. 그러나 물리적 기반의 Penman-Monteith 방법을 사용하는 SPEI_Penman-Monteith 지표는 SPI_Thornthwaite 지표에 비해 가뭄 발생일수가 더 높게 평가되었다. Penman-Monteith 방법에 의해 산정된 증발산량은 계절 변동성이 크고 수분 손실량도 큰 반면, Thornthwaite 방법에 의한 증발산량은 변동성이 작고 수분 손실량도 작게 평가되었다. 그 결과 SPEI_Penman-Monteith 지표에 비해 SPEI_Thornthwaite 지표가 SPI 지표와 더 높은 상관관계를 보였다. 물리적 모형 기반의 SPEI_Penman-Monteith 지표는 물의 순환에 따른 수분 손실량을 더 정확하게 산정할 수 있기 때문에 가뭄 발생일수 산정에서 더 합리적인 결과가 도출된다. 하지만 대부분의 ASOS 기상관측소에서는 일사량과 같은 고품질 기상자료가 충분하지 않기 때문에 Penman-Monteith 방법을 적용하기는 어렵다. 따라서, 이런 경우에는 월평균 기온만으로 증발산량을 추정할 수 있는 SPEI_Thornthwaite 지표가 가뭄지수 산정의 대안으로써 활용할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권4호
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• pp.1117-1123
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• 2014

물은 인류와 동식물의 필요조건으로, 물 부족 상태 즉 가뭄은 전 세계적으로 가장 두려워하는 재해 중 하나이다. 본 연구는 지역적인 특성을 고려하여 가뭄을 판단하고 대응하기 위해 목표재현기간을 설정하고 한반도 전역을 대상으로 시 군 구 단위의 지역별 목표 표준강수지수를 산정하였다. 먼저 한반도에 위치한 30년 이상의 자료기간을 보유한 88개 기상관측소의 강우자료에서 월별강우자료를 추출하고 SPI (3)가뭄지수를 산정하였다. 산정된 SPI (3)에서 연도별 최저치를 추출하여 매개변수적 빈도해석과 경계핵밀도 함수를 이용한 비매개변수적 빈도해석을 실시하였다. 또한, 목표재현기간을 30년으로 설정하고 비매개변수적 빈도해석 결과에 티센비 적용하여 시 군 구 단위로 목표 표준강수지수를 산정하였다. 분석결과 가뭄의 심도와 빈도가 지역별로 크게 다르게 나타남을 확인 할 수 있었으며, 이는 한반도 가뭄의 판단과 대응을 위한 기초자료로 국가적인 수자원계획과 방재대책에 기여하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제49권10호
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• pp.877-885
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• 2016

본 연구에서는 기상학적 가뭄지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 이용하여 우리나라 전역에 대한 가뭄예측의 시공간적인 평가를 수행하였다. 또한 다층 퍼셉트론 인공신경망(Multi Layer Perceptron-Artificial Neural Network, MLP-ANN) 예측 기법을 이용하여 SPI(3), (6)에 대한 선행예보시간별 가뭄 예측을 실시하였다. 입력 자료는 기상청 산하의 59개 관측소에서 관측된 기상자료를 활용하였고, 관측자료 기간은 1976~2015년이다. 예측 모델의 성능평가는 기준점(Threshold)에 따른 가뭄 발생유무와 같은 이진분류 혼동행렬을 구성하여 Receiver Operating Characteristics (ROC) score와 조건부 확률에 따른 F score를 산정하여 예측 성능평가를 수행하였다. 예측성능에 대한 ROC 분석결과 다층 퍼셉트론 인공신경망(MLP-ANN) 모형을 적용한 가뭄예측성능이 매우 우수한 것으로 나타났으며, SPI (3)은 2개월, SPI (6)는 5개월 정도의 선행예측이 충분히 가능한 것으로 나타났다.