RCP 8.5 기후변화 시나리오의 강수량 변화에 따른 미래 PMPs의 전망

이옥정,박명우,이정훈,김상단,Lee, Okjeong,Park, Myungwoo,Lee, Jeonghoon,Kim, Sangdan 한국수자원학회 2016 한국수자원학회논문집 Vol.49 No.2

미래 기후변화 시나리오에 따르면 극한강우사상이 현재보다 더 강화될 것으로 전망되기 때문에, 기후변화의 영향이 추정절차에 반영되지 않는다면 가능최대강수량(PMPs)을 과소 추정하게 될 가능성이 매우 높다. 본 연구에서는 미래의 강우 변동이 반영된 PMPs가 추정된다. PMPs 계산을 위하여 수문기상학적 방법이 이용되며, 기존에 사용되어오던 지형영향비를 대신하여 산악전이비가 가능최대강수량의 산정에 적용된다. 미래 주요호우사상들로부터의 DAD는 기상청 RCM (HEDGEM3-RA) RCP 8.5 기후변화 시나리오의 일 강수자료를 기반으로 편의보정 및 이동평균 된 변화인자를 이용하여 간접적으로 산출된다. 미래 PMPs 산출결과, 현재보다 증가하는 것으로 나타났으며 증가율은 2045년 기준으로 평균적으로 연간 3 mm 정도 증가하는 것으로 예측되었으며, 먼 미래로 갈수록 PMPs의 증가율은 커졌으나 미래강우자료로부터 유발되는 PMPs 추정의 불확실성 또한 증가되고 있는 것으로 파악된다. Since future climate scenarios indicate that extreme precipitation events will intensity, probable maximum precipitations (PMPs) without being taken climate change into account are very likely to be underestimated. In this study future PMPs in accordance with the variation of future rainfall are estimated. The hydro-meteorologic method is used to calculate PMPs. The orographic transposition factor is applied in place of the conventional terrain impact factor which has been used in previous PMPs estimation reports. Future DADs are indirectly obtained by using bias-correction and moving-averaged changing factor method based on daily precipitation projection under KMA RCM (HEDGEM3-RA) RCP 8.5 climate change scenario. As a result, future PMPs were found to increase and the spatially-averaged annual PMPs increase rate in 4-hour and $25km^2$ was projected to be 3 mm by 2045. In addition, the increased rate of future PMPs is growing increasingly in the future, but it is thought that the uncertainty of estimating PMPs caused by future precipitation projections is also increased in the distant future.

기계학습기법을 이용한 부산-울산-경남 지역의 증발수요 가뭄지수 예측

이옥정,원정은,서지유,김상단,Lee, Okjeong,Won, Jeongeun,Seo, Jiyu,Kim, Sangdan 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.8

Drought is a major natural disaster that causes serious social and economic losses. Local drought forecasts can provide important information for drought preparedness. In this study, we propose a new machine learning model that predicts drought by using historical drought indices and meteorological data from 10 sites from 1981 to 2020 in the southeastern part of the Korean Peninsula, Busan-Ulsan-Gyeongnam. Using Bayesian optimization techniques, a hyper-parameter-tuned Random Forest, XGBoost, and Light GBM model were constructed to predict the evaporative demand drought index on a 6-month time scale after 1-month. The model performance was compared by constructing a single site model and a regional model, respectively. In addition, the possibility of improving the model performance was examined by constructing a fine-tuned model using data from a individual site based on the regional model.

일 강수량자료의 시간적 다운스케일링을 위한 추계학적 점강우모형의 적용

이옥정(Lee, Okjeong),최정현(Choi, Jeonghyeon),장수형(Jang, Suhyung),김상단(Kim, Sangdan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

In this study, a stochastic point rainfall model which uses the 3-parameter mixed exponential probability density function for rain cell intensities is applied to downscale daily rainfall data into sub-daily rainfall data. Cluster characteristics of rainfall events are simulated by using the Neyman–Scott cluster point process. The model performance in producing sub-daily rainfall time series from daily rainfall time series is evaluated with rainfall data at Gangreung, Busan, Mokpo, and Incheon situated on coastal regions of the Korean peninsula. Results from generating long time rainfall events show that the model reproduces well the statistical characteristics of the historical rainfall time series and has better ability than original Neyman-Scott rectangular pulse model in reproducing statistics related to dry period and extreme rainfall events. 본 연구에서는 일 강수량 자료를 시간 강수량 자료로 다운스케일링하기 위하여 강우세포의 강도를 3-변수 지수분포로 모의하는 추계학적 점 강우모형이 적용된다. 강우사상의 군집특성은 Neyman-Scott 군집 점 과정을 이용하여 모의된다. 연안지역에 위치한 강릉, 부산, 목포, 인천 지점의 일 강우자료를 이용하여 모형의 성능을 평가하였다. 장기간의 여름철 강우사상들을 모의 발생한 결과, 모형은 관측된 강우 시계열의 통계학적 특성을 적절히 재현하고 있으며, 특히 무 강우 및 극한강우와 관련된 통계특성의 재현에 있어서 기존의 Neyman-Scott 구형 펄스 모형보다는 더 우수한 성능을 나타내고 있음을 확인할수 있었다.

도시 물 순환 개선을 위한 생태저류지의 최적설계용량 결정

이옥정 ( Okjeong Lee ),최정현 ( Jeonghyeon Choi ),이정훈 ( Jeonghoon Lee ),김상단 ( Sangdan Kim ) 한국화학공학회 2017 Korean Chemical Engineering Research(HWAHAK KONGHA Vol.55 No.6

본 연구에서는 도시 개발에 따라 왜곡된 도시 물 순환을 LID 시설을 통하여 자연적인 물 순환으로 되돌리고자 하는 설계전략이 제안된다. 이는 도시 개발 전과 후의 유황곡선이 동일하게 유지되는 최적의 LID 시설 설계용량을 결정함으로서 구현된다. 부산 녹산 국가산업단지의 일부지역이 연구대상지역으로 선정되었으며, 다양한 토지이용시나리오 및 LID 시설 설계용량에 대한 강우유출수 모의를 위하여 EPA SWMM이 구축되었다. 연구대상지역이 개발이전에 임야지역 또는 농경지역이라 가정하였을 경우, 도시 개발 이후에도 유황곡선이 도시 개발 전과 동일하게 유지되기 위해서는 불투수지역의 7.3% 또는 5.5%를 생태저류지의 면적으로 할당해야 함을 확인하였다. 또한 지역별 강우특성에 따른 생태저류지 설계용량의 민감도 분석을 수행한 결과, 농경지역의 개발 시에는 불투수지역의 3.8~5.5% 정도의 설계용량이 필요한 것으로 나타남에 따라 지역별 강우특성에 따라 생태저류지의 최적용량이 유의하게 달라질 수 있음을 살펴볼 수 있었다. 반면에, 생태저류지 각 층별 깊이의 변화에 따른 설계용량의 민감도 및 처리대상구역의 크기에 따른 민감도를 분석한 결과, 생태저류지의 설계 제원 및 처리대상구역의 크기에 따른 최적설계용량의 민감도는 크지 않은 것으로 나타났다. In this study, a design strategy is proposed to restore the distorted urban water cycle to the natural water cycle through the LID facility. This is accomplished by determining the optimal LID facility design capacity through which flow duration curves remain the same before and after urban development. A part of the Noksan National Indus-trial Complex in Busan was selected as the study area and EPA SWMM was constructed to simulate long-term storm-water for various land use scenarios and LID facility design capacity. In the case that the study area was assumed to be a forest area or an agricultural area before urban development, it was found that it was necessary to allocate 7.3% or 5.5% of the impervious area to the area of the bio-retention in order for the flow duration curve to remain the same as before urban development. As a result of the sensitivity analysis of the bio-retention design capacity according to regional rain-fall characteristics, the design capacity of 3.8~5.5% of impervious area is needed for the development of agriculture area. Therefore, it can be seen that the optimum capacity can be significantly different according to regional rainfall charac-teristics. On the other hand, as a result of analyzing the sensitivity of the design capacity according to the variation of the depth of each layer constituting the bio-retention and the size of contributing catchment area, the sensitivity of the opti-mal design capacity with respect to the design specifications of the bio-retention and the size of contributing catchment area was not significant.

지하수위와 연계된 습지 식생의 비선형 동역학

이옥정(Okjeong Lee),김상단(Sangdan Kim) 한국습지학회 2019 한국습지학회지 Vol.21 No.2

식생과 지하수위 사이의 양방향 상호 작용은 습지 식생의 동역학에 많은 영향을 미친다. 본 연구에서는 지하수위에 의해 영향을 받는 습지 식생의 비선형 동역학이 분석된다. 지하수위에 대한 영향은 습지 식생의 지배방정식에서 손실 항으로 설명되며, 지하수위 변화에 따라서 습지 식생이 어떻게 서로 다른 두 개의 안정적인 상태로 수렴될 가능성이 있게 되는지를 살펴보게 된다. 이러한 개념적 접근법으로부터 지하수위 변화에 따라 현재 습지에 존재하는 식생이 소멸되어 다른 식생 종으로 안정화되는 대변환에 대한 취약성이 분석된다. Bi-directional interaction between vegetation and groundwater table has a great influence on the dynamics of wetland vegetation. In this study, nonlinear dynamics of wetland vegetation affected by groundwater are analyzed. The effect on groundwater is described as a loss term in the governing equation of wetland vegetation and it is explored how the wetland vegetation is likely to converge into two attractors by groundwater table change. From this conceptual approach, the vulnerability to catastrophic shifts in stable state where the current vegetation species are extinct and stabilized by other vegetation species is analyzed in response to groundwater table.

AR5 RCP 시나리오의 12-시간 지속 100년 빈도 이슬점

이옥정 ( Okjeong Lee ),김상단 ( Sangdan Kim ) 한국물환경학회(구 한국수질보전학회) 2016 한국물환경학회·대한상하수도학회 공동 춘계학술발표회 Vol.2016 No.-

기상청 기후변화 시나리오에 따른 충주댐 유역 미래 PMP 산정

이옥정(Lee, Okjeong):조덕준(Jo, Deok Jun),김상단(Kim, Sangdan) 한국방재학회 2017 한국방재학회논문집 Vol.17 No.1

수퍼태풍급의 거대강우사상의 발생가능성이 높아지고 있으며, 이는 대규모 수공구조물의 설계 및 평가에 적용되는 가능최대 강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP)의 산정에 기후변화의 영향이 고려되어야 한다는 것을 뜻한다. 본 연구에서는 충주댐 유역을 대상으로 기상청 기후변화 시나리오에 따른 미래 PMP를 산정하였다. 기상청에서 제공하는 미래 일 상대습도와 평균기온 자료를 이용하여 일 이슬점을 계산한 후, scale-invariance 기법을 이용하여 12시간 지속 100년 빈도 이슬점을 산출하여 미래 PMP 추정에 이용하였다. 충주댐 유역에 대한 미래 PMP를 분석한 결과, 2070년 기준으로 RCP 2.6에서도 미래 PMP는 15% 이상 증가할 가능성이 높은 것으로 분석되었다. The possibility of mega rainfall events such as super typhoons in Korea is increasing and this means that the impact of climate change should be considered in the estimation procedure for the probable maximum precipitation (PMP) which should be applied to the design and evaluation of large hydraulic structures. In this study, future PMP in Chungjudam watershed under KMA climate change scenarios is analyzed. After computing future daily dew-point temperatures from daily relative humidities and average air temperatures provided by KMA, 12-hour duration 100-year dew-point temperatures which are used to estimate future PMP are calculated by using the Scale-Invariance technique. Results shows that future PMPs are very likely to increase more than 10% in 2070 even under RCP 2.6.

지역기후모델을 이용한 2006년 7월 충주댐 유역 호우사상 재현

이정훈(Lee, Jeonghoon),최정현(Choi, Jeonghyeon ),이옥정(Lee, Okjeong),김상단(Kim, Sangdan) 한국방재학회 2019 한국방재학회논문집 Vol.19 No.5

기후변화로 인해 현재보다 강력해질 극한사상을 예방 및 저감하기 위해 최근 지역기후모델(Regional Climate Model, RCM)을 활용한 접근법이 부각되고 있다. 본 연구는 RCM을 이용하여 가능최대강수량 혹은 거대재난 시나리오를 생산하기 위한 기반연구이다. 충주댐 유역을 대상으로 장마철 기간 중 가장 높은 전국 평균 강수량을 기록했던 2006년 7월 강수량을 Weather Research and Forecasting (WRF) 모델을 이용하여 재현하고 모의능력을 평가하였다. 관측강우자료에 문제가 있는 점을 고려한다면 WRF는 해당기간의 강수량을 우수하게 재현하였다. 추후 유출모델과 결합하여 관측 유량 자료를 활용한다면 보다 신뢰성 높은 결과가 도출될 것으로 기대된다. The approach that uses a regional climate model (RCM) is emphasized to prevent and reduce extreme rainfall events that are becoming more powerful due to climate change. This paper presented a preliminary study to produce Probable Maximum Precipitation (PMP) or mega-disaster scenarios using RCMs in Korea. The heavy rainfall event in July 2006, during which the highest average precipitation during the Changma season was recorded, was reconstructed using the Weather Research and Forecasting (WRF) model for the Chungju Dam watershed. Even when considering errors in the rainfall observation data, the WRF model could successfully reconstruct the July 2006 heavy rainfall event. It is expected that more reliable results will be obtained if the flow observation data is used in combination with a runoff model.

WRF를 이용한 최대 강수량 생산

이정훈(Lee, Jeonghoon),이옥정(Lee, Okjeong),최정현(Choi, jeonghyeon),김상단(Kim, Sangdan) 대한토목학회 2016 대한토목학회 학술대회 Vol.2016 No.10

기후정보와 지리정보를 결합한 계층적 베이지안 모델링을 이용한 재현기간별 일 강우량의 공간 분포 및 불확실성

이정훈,이옥정,서지유,김상단,Lee, Jeonghoon,Lee, Okjeong,Seo, Jiyu,Kim, Sangdan 한국수자원학회 2021 한국수자원학회논문집 Vol.54 No.10

Quantification of extreme rainfall is very important in establishing a flood protection plan, and a general measure of extreme rainfall is expressed as an T-year return level. In this study, a method was proposed for quantifying spatial distribution and uncertainty of daily rainfall depths with various return periods using a hierarchical Bayesian model combined with climate and geographical information, and was applied to the Seoul-Incheon-Gyeonggi region. The annual maximum daily rainfall depth of six automated synoptic observing system weather stations of the Korea Meteorological Administration in the study area was fitted to the generalized extreme value distribution. The applicability and reliability of the proposed method were investigated by comparing daily rainfall quantiles for various return levels derived from the at-site frequency analysis and the regional frequency analysis based on the index flood method. The uncertainty of the regional frequency analysis based on the index flood method was found to be the greatest at all stations and all return levels, and it was confirmed that the reliability of the regional frequency analysis based on the hierarchical Bayesian model was the highest. The proposed method can be used to generate the rainfall quantile maps for various return levels in the Seoul-Incheon-Gyeonggi region and other regions with similar spatial sizes.