• 제목/요약/키워드: potential evapotranspiration

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Climatic Water Balance Analysis using NOAA/AVHRR Satellite Images

  • KWON Hyung J.;KIM Seong J.;SHIN Sha C.
    • 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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    • 대한원격탐사학회 2004년도 Proceedings of ISRS 2004
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    • pp.7-9
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    • 2004
  • The purpose of this study was to analyze the climatic water balance of the Korean peninsula using meteorological data and the evapotranspiration (ET) derived from NOAA/AVHRR. Quantifying water balance components is important to understand the basic hydrology. In this study, a simple method to estimate the ET was proposed based on a regression approach between NDVI and Morton's actual ET using NOAA/AVHRR data. The Morton's actual ET for land surface conditions was evaluated using a daily meteorological data from 77 weather stations, and the monthly averaged Morton's ETs for each land cover was compared with the monthly NDVIs during the year 2001. According to the climatic water balance analysis, water deficit and surplus distributed maps were created from spatial rainfall, soil moisture, and actual and potential ETs map. The results clearly showed that the temporal and spatial characteristics of dryness and wetness may be detected and mapped based on the wetness index.

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NOAA/AVHRR 위성영상을 이용한 기후학적 물수지 분석 (Climatic Water Balance Analysis Using NOAA/AVHRR Satellite Images)

  • 권형중;신사철;김성준
    • 한국농공학회논문집
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    • 제47권1호
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    • pp.3-9
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    • 2005
  • The purpose of this study was to analyze the climatic water balance of the Korean peninsula using meteorological data and the evapotranspiration (ET) derived from NOAA/AVHRR, Quantifying water balance components is important to understand the basic hydrology, In this study, a simple method to estimate actual ET was proposed based on a regression approach between NDVI and Morton's actual ET using NOAA/AVHRR data, The Mortons actual ET for land surface conditions was evaluated using a daily meteorological data from 77 weather stations, and the monthly averaged Morton's ETs for each land cover was compared with the monthly NDVIs during the year 2001. According to the climatic water balance analysis, water deficit and surplus distributed maps were created from spatial rainfall, soil moisture, and actual and potential ETs map, The results clearly showed that the temporal and spatial characteristics of dryness and wetness may be detected and mapped based on the wetness index.

논용수 수요량 산정을 중심으로 한 농업용수 수요량 산정방법의 개선 (Improvement of agricultural water demand estimation focusing on paddy water demand)

  • 박창근;황준식;서용원
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제53권11호
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    • pp.939-949
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    • 2020
  • 현재 농업환경 및 식생활 변화 등으로 인하여 농지 수요는 꾸준히 감소하고 있다. 이러한 현상과 맞물려 정부에서는 2019년 6월에 물관리기본법을 제정함으로써 지속가능한 통합 물 관리시대를 본격화 하고 있다. 따라서 효율적인 통합 물 관리를 실현하기 위해서는 61%라는 가장 많은 용수를 사용하고 있는 농업용수에 대한 면밀한 검토가 이루어져야 할 시점이다. 금회 연구에서는 현재 농업용수 사용량 현황을 분석함과 동시에 농업용수 중 67% ~ 87%의 비율을 차지하고 있는 논 용수 산정법을 검토한 후 문제점을 분석하였다. 논 용수 산정방법의 가장 큰 문제점은 잠재증발산량 산정식 선정에 있다. 현재 사용하고 있는 잠재증발산량 방법은 식량농업기구(Food and Agriculture Organization of the United Nationns: FAO)에서 권장하고 있는 Penman-Monteith 식이 아닌 과거부터 사용되고 있는 수정 Penman 식이다. 또한 실제 증발산량 산정의 주요 인자인 작물계수는 23년 전의 작물계수를 이용함으로써 현재 기후 및 작물품종 변화를 반영할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 전주기상청의 자료를 이용하여 Penman 및 Penman-Monteith 식을 비교한 결과 수정 Penman 식이 Penma-Monteith 식에 비하여 2배 이상의 큰 값을 보였다. 작물계수를 적용할 경우 증발산량이 높게 발생되는 5월 하순에서 8월 하순까지 두 산정방식에 의한 결과 차이가 크게 나타났다. 또한 전북 김제지역 4개 농업용 저수지 용수공급량 자료를 이용하여 실제 사용량과 산정된 농업용수 수요량을 비교 검토하였다. 잠재증발산량 뿐 아니라 담수심법에 따라 최적 수요량 산정방법에는 차이를 보였다.

토양수분함량 예측 및 계획관개 모의 모형 개발에 관한 연구(I) (A Study on the Development of a Simulation Model for Predicting Soil Moisture Content and Scheduling Irrigation)

  • 김철회;고재군
    • 한국농공학회지
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    • 제19권1호
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    • pp.4279-4295
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    • 1977
  • Two types of model were established in order to product the soil moisture content by which information on irrigation could be obtained. Model-I was to represent the soil moisture depletion and was established based on the concept of water balance in a given soil profile. Model-II was a mathematical model derived from the analysis of soil moisture variation curves which were drawn from the observed data. In establishing the Model-I, the method and procedure to estimate parameters for the determination of the variables such as evapotranspirations, effective rainfalls, and drainage amounts were discussed. Empirical equations representing soil moisture variation curves were derived from the observed data as the Model-II. The procedure for forecasting timing and amounts of irrigation under the given soil moisture content was discussed. The established models were checked by comparing the observed data with those predicted by the model. Obtained results are summarized as follows: 1. As a water balance model of a given soil profile, the soil moisture depletion D, could be represented as the equation(2). 2. Among the various empirical formulae for potential evapotranspiration (Etp), Penman's formula was best fit to the data observed with the evaporation pans and tanks in Suweon area. High degree of positive correlation between Penman's predicted data and observed data with a large evaporation pan was confirmed. and the regression enquation was Y=0.7436X+17.2918, where Y represents evaporation rate from large evaporation pan, in mm/10days, and X represents potential evapotranspiration rate estimated by use of Penman's formula. 3. Evapotranspiration, Et, could be estimated from the potential evapotranspiration, Etp, by introducing the consumptive use coefficient, Kc, which was repre sensed by the following relationship: Kc=Kco$.$Ka+Ks‥‥‥(Eq. 6) where Kco : crop coefficient Ka : coefficient depending on the soil moisture content Ks : correction coefficient a. Crop coefficient. Kco. Crop coefficients of barley, bean, and wheat for each growth stage were found to be dependent on the crop. b. Coefficient depending on the soil moisture content, Ka. The values of Ka for clay loam, sandy loam, and loamy sand revealed a similar tendency to those of Pierce type. c. Correction coefficent, Ks. Following relationships were established to estimate Ks values: Ks=Kc-Kco$.$Ka, where Ks=0 if Kc,=Kco$.$K0$\geq$1.0, otherwise Ks=1-Kco$.$Ka 4. Effective rainfall, Re, was estimated by using following relationships : Re=D, if R-D$\geq$0, otherwise, Re=R 5. The difference between rainfall, R, and the soil moisture depletion D, was taken as drainage amount, Wd. {{{{D= SUM from { {i }=1} to n (Et-Re-I+Wd)}}}} if Wd=0, otherwise, {{{{D= SUM from { {i }=tf} to n (Et-Re-I+Wd)}}}} where tf=2∼3 days. 6. The curves and their corresponding empirical equations for the variation of soil moisture depending on the soil types, soil depths are shown on Fig. 8 (a,b.c,d). The general mathematical model on soil moisture variation depending on seasons, weather, and soil types were as follow: {{{{SMC= SUM ( { C}_{i }Exp( { - lambda }_{i } { t}_{i } )+ { Re}_{i } - { Excess}_{i } )}}}} where SMC : soil moisture content C : constant depending on an initial soil moisture content $\lambda$ : constant depending on season t : time Re : effective rainfall Excess : drainage and excess soil moisture other than drainage. The values of $\lambda$ are shown on Table 1. 7. The timing and amount of irrigation could be predicted by the equation (9-a) and (9-b,c), respectively. 8. Under the given conditions, the model for scheduling irrigation was completed. Fig. 9 show computer flow charts of the model. a. To estimate a potential evapotranspiration, Penman's equation was used if a complete observed meteorological data were available, and Jensen-Haise's equation was used if a forecasted meteorological data were available, However none of the observed or forecasted data were available, the equation (15) was used. b. As an input time data, a crop carlender was used, which was made based on the time when the growth stage of the crop shows it's maximum effective leaf coverage. 9. For the purpose of validation of the models, observed data of soil moiture content under various conditions from May, 1975 to July, 1975 were compared to the data predicted by Model-I and Model-II. Model-I shows the relative error of 4.6 to 14.3 percent which is an acceptable range of error in view of engineering purpose. Model-II shows 3 to 16.7 percent of relative error which is a little larger than the one from the Model-I. 10. Comparing two models, the followings are concluded: Model-I established on the theoretical background can predict with a satisfiable reliability far practical use provided that forecasted meteorological data are available. On the other hand, Model-II was superior to Model-I in it's simplicity, but it needs long period and wide scope of observed data to predict acceptable soil moisture content. Further studies are needed on the Model-II to make it acceptable in practical use.

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대학 캠퍼스 유역의 물순환 특성 변화에 관한 연구: 관악산 유역 잠재증발산량 개선을 중심으로 (A study on changes in water cycle characteristics of university campus catchment: focusing on potential evapotranspiration improvement in Mt. Gwanak catchment)

  • 김현주;김영오
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제55권12호
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    • pp.1077-1089
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    • 2022
  • 도림천의 최상류인 관악산에 서울대학교가 건설되면서 관악산 유역은 일종의 도시화를 겪어왔으며, 폭우 시 하류 하천의 수량과 수질에 악영향을 미치는 사례 등 물순환 왜곡이 우려되어왔다. 대부분의 캠퍼스 유역이 그렇듯 물순환과 관련된 자료가 절대적으로 미흡하였기에 복합기상관측장비 Atmos-41을 도입함으로써 수문·기상학적 자료를 구축하여 본 연구를 시작하였다. Atmos-41의 관측 결과는 기상청 자료와 비교하여 통계적 특성과 월별 변동성에 따른 신뢰구간을 분석하여 검증하였다. 관악캠퍼스의 물순환은 SWMM으로 평가하였는데 표면유출량과 침투량 모의값은 동일 유역의 과거 연구 결과를 통해 검증하였고, 잠재증발산량은 Atmos-41의 관측 자료와 비교하여 검증하였다. 계산된 SWMM 잠재증발산량은 기온이 낮은 기간에 대해서는 과소 추정되는 경향이 있어, 다중회귀분석을 통해 강수량, 상대습도, 풍속에 대한 변동을 고려할 수 있도록 보정하였다. 그 결과 Atmos-41의 잠재증발산량과 비교했을 때 R2가 0.54에서 0.80으로 개선되었다. 관악산 유역의 캠퍼스화로 인한 물순환 변화율은 표면유출률의 15.7% 증가, 침투율의 14.2% 감소, 그리고 증발량의 1.6% 감소를 초래한 것으로 확인하였다. 결론적으로 서울대학교가 지속가능한 캠퍼스로 나아가고 하류 유역의 안전성 확보를 위해 현재의 물순환 변화율을 유지할 것을 제안하며, Atmos-41의 지속적인 관측 결과는 추후 관악캠퍼스 물순환 연구의 기초 자료로 활용성이 높을 것이라 기대된다.

김천 작점고개 백두대간 마루금 복원사업지 내 식재수목의 생육 장애 요인에 관한 연구 (A Case Study on the Factors of Obstacles to Growth of Planted Trees in the Gimcheon Jakjumgogae of Baekdudaegan Ecological Axis Restoration Site)

  • 김수진;박현빈
    • 한국환경생태학회지
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    • 제36권4호
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    • pp.422-432
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    • 2022
  • 본 연구는 백두대간 생태축 복원사업지에서의 수목 생육 장애 요인을 평가하기 위해서 토양 및 미기상 환경모니터링을 실시했다. 그 결과 복원 사업지에서는 주변 산림과 비교하여 토양의 유기물, 전질소 및 양이온치환용량이 부족하여 양분 공급이 결핍된 것으로 나타났다. 복원사업 준공 직후인 가을철 토양수분은 복원사업지가 주변 임내와 비교하여 7배 이상 빠르게 감소했으며, 미사질과 점토 함량 부족으로 인해 보습력이 매우 낮은 것으로 평가되었다. 복원 사업지의 경우 주변 임내와 비교하여 연간 잠재증발산량이 약 2배 높은 975mm로 분석되었다. 복원사업지의 여름철 토양 수분은 일사량이 증가하는 낮 시간대에 급격하게 감소하는데 이는 잠재증발산량 증가의 영향이 큰 것으로 나타났다. 이상의 수목 생육 장애 요인을 개선하기 위해서는 낙엽, 부엽토, 토양개량제, 유기질 비료 시비 등을 활용하여 보습력 증진 등 물리성 개량과 양이온치환능을 증가시켜 식물에게 원활한 양분 공급이 이루어질 수 있도록 유도해야할 것으로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 생태축 복원사업의 설계와 시공 및 관리방안 수립의 기초 자료가 될 수 있을 것으로 기대된다.

북한 황해남도지역 농업용수 수요량의 추정(관개배수 \circled2) (Estimation of Agricultural Water Demand in Hwanghae South Province, North Korea)

  • 장민원;정하우
    • 한국농공학회:학술대회논문집
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    • 한국농공학회 2000년도 학술발표회 발표논문집
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    • pp.175-180
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    • 2000
  • The purposes of this study were to determine an algorithm for estimating agricultural water demand of remote sites using remote sensing data and to apply it to Hwanghae South Province and estimate the present and potential water demand for agriculture use. 3 Landsat-5 TM images and DEM(100${\times}$100mm) were used for classification of the existing land cover and land suitability analysis for paddy fields. Also, 20 years meteorological data of North Korea were used for calculating the potential evapotranspiration by Blaney-Criddle eq. and net water demand. The results showed that the present and potential agricultural water demand and the developable area for paddy fields is about 89,300㏊.

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수분수지 분석을 통한 호남지역의 잠재적 물 사정 고찰 (A study on potential water condition of Honam region according to water budget analysis)

  • 박의준;이정록
    • 한국지역지리학회지
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    • 제7권3호
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    • pp.44-58
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    • 2001
  • 본 연구에서는 수분수지를 통하여 호남의 8개 지역을 대상으로 잠재적 물 사정을 고찰하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다. 첫째, 연구지역의 강수량과 토양의 함수율, 잠재증발산량, 저장량, 실재증발산량, 수분부족과 수분잉여량를 산출하고 이를 통하여 수분수지를 분석한 결과 잠재적인 물 사정을 직접적으로 지시하는 수분잉여량은 여수, 순천, 장흥, 남원, 담양, 흑산도, 광주, 목포의 순으로 나타나 섬 지역인 흑산도와 광주, 목포가 잠재적인 물 사정이 가장 불량한 지역으로 판단되었다. 둘째, 수분잉여량과 강수량, 실재증발산량의 관계를 분석한 결과, 수분잉여량이 많은 지역은 대체로 강수량이 많고 실재증발산량이 적은 지역이라는 사실을 알 수 있었다. 셋째, 본 연구에서 고찰한 잠재적 물 사정은 호남지역의 실질적인 물 사정과도 몇 가지 사안에서 일맥 상통하고 있었다. 즉, 전통적으로 호남지역에서 가장 물 사정이 좋지 않아 대규모 댐과 저수지 건설을 시행한 광주와 목포시의 잠재적 물 사정이 나쁘게 분석된 것은 수분수지를 통해 잠재적 물 사정을 고찰한 본 연구의 유용성을 증명하는 것이다. 그러나 본 연구는 도시화에 따른 토지이용 및 경관변화와 연구지역의 물 사용량 및 저수량을 수분수지에 직접적으로 적용하지 못한 한계를 가지고 있으며 이는 차후 연구에서 수행되어야 할 것으로 사료된다.

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Vinyl mulching에 의(依)한 증발산량(蒸發散量) 및 토양수분(土壤水分) 변화(變化)에 관(關)한 연구(硏究) (Changes in Evapotranspiration and Soil Water Status to Vinyl mulching)

  • 엄기철;손응룡;류관식
    • 한국토양비료학회지
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    • 제23권2호
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    • pp.100-106
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    • 1990
  • 비닐피복(被覆) 고추재배(栽培)에 있어서 토양수분(土陽水分)과 증발산량(蒸發散量)의 변화(變化) 그리고 물이용효율(利用效率)이 어떻게 달라지는가 하는 것을 구명(究明)하기 위하여, 흑색 및 투명비닐을 이용(利用)하여 피복(被服)정도를 달리하면서 1982~83 2년간(年間) 사양토포장(砂壤土圃場)에서 시험(試驗)한 결과(結果)는 다음과 같았다. 1. 근권(根圈)의 토양수분(土壤水分) potential은, 일반적(一般的)으로 비닐피복구(被覆區)가 무피복구(無被覆區)보다 높게 유지되었으나, 한발(旱魃)이 약 25일(日) 정도 지속되면 반대(反對)로 투명비닐피복구(被覆區)가 무피복구(無被覆區)보다 20cm깊이까지의 토양수분(土陽水分) potential이 낮아졌다. 2. 흑색비닐피복구(被覆區)의 토양수분(土壤水分) potential는 한발(旱魃)이 6주(週)정도 지속되었어도 투명비닐피복구(被覆區)나 무피복구(無被覆區)보다 전생육기간(全生育期間)동안 높게 유지되었다. 3. 사양토(砂壤土)에서 한발(旱魃)이 계속될때 무피복구(無被覆區)에 비(比)하여 투명비닐피복(被覆)에 의(依)한 10 cm, 20 cm, 30 cm 및 50 cm깊이까지의 토양수분보존효과(土壤水分保存效果)가 지속될 수 있는 기간(期間)은 각각(各各) 2주(週), 3주(週), 5주(週) 및 6주(週) 정도이었다. 4. 한발기간(旱魃期間)동안 무피복구(無被覆區)에서는 토심별(土深別) 물소모량(消耗量)이 큰 차이는 없었으나, 비닐피복구(被覆區)에서는 한발(旱魃)이 지속될수록 표층토(表層土)보다는 심층토(深層土)에서의 물소모량(消耗量)이 더 많았다. 5. 증발산량(蒸發散量)은 건기(乾期)에는 투명비닐피복구(被覆區)가, 우기(雨期)에는 무피복구(無被覆區)가 더 많았으며, 흑색비닐피복구(被覆區)와 무피복구(無被覆區) 간(間)에는 별 차이(差異)가 없었다. 6. 포장재배기간중(圃場栽培期間中) 비닐피복구(被覆區)와 무피복구간(無被覆區間) 평균(平均) 증발산량(蒸發散量)(mm/day)은 큰 차이(差異)가 없었으나, 물이용효율(利用效率)은 비닐피복구(被覆區)에서 크게 증가(增加)되었으며 부분(Top) 피복구(被覆區)에서도 같은 경향이었다.

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Effect of Temperature and Plow Pan on Water Movement in Monolithic Weighable Lysimeter with Paddy Sandy Loam Soil during Winter Season

  • Seo, Mijin;Han, Kyunghwa;Jung, Kangho;Cho, Heerae;Zhang, Yongseon;Choi, Seyeong
    • 한국토양비료학회지
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    • 제49권4호
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    • pp.300-309
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    • 2016
  • The monolithic weighing lysimeter is a useful facility that could directly measure water movement via layers, drainage, and evapotranspiration (ET) with precise sensors. We evaluated water movement through layers and water balance using the lysimeter with undisturbed paddy sandy loam soil, Gangseo soil series (mesic family of Anthraquic Eutrudepts classified by Soil Taxonomy) during winter season from Dec. 2014 to Feb. 2015. Daily ET indicated up to 1.5 mm in December and January and 2 mm in February. The abrupt increase of soil water tension at the depth of 0.1 m, when soil temperature at the same depth was below $2^{\circ}C$, was observed due to temporary frost heaving. The surface evaporation was less than reference ET below -15 kPa of soil water potential at the depth of 0.1 m. The maximum drainage rate was similar to the saturated hydraulic conductivity of a plow pan layer. Both upward and downward water movement, related to ET and drainage, were retarded by a plow pan layer. This study demonstrated that the lysimeter study could well quantify water balance components even under frost heaving during winter season and that a plow pan with low permeability could act as a boundary that affects drainage and evapotranspiration.