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추계학적 점 강우모형과 결합된 토양수분 확률밀도함수의 유도
김상단(Kim Sangdan) 대한토목학회 2007 대한토목학회논문집 B Vol.27 No.5B
강우의 변동성이 토양수분 동역학에 미치는 영향을 분석하기 위한 추계학적 모형이 제안된다. 모형은 강우-토양수분 시스템의 외력으로서 간단힌 추계학적 강우모형과 연계된 추계학적 미분방정식으로부터 cumulant 급수이론을 이용하며 유도되며, 확률밀도함수의 형태로 해를 제공한다는 장점을 갖는다. 이로부터 토양수분에 대한 정상상태 확률밀도함수가 해석적으로 구해질 수 있으며, 결과는 다양한 기후 및 토양, 식생 조건에 따라 분석된다. A new stochastic model for the propagation analysis of fluctuations in rainfall to soil moisture dynamics is proposed with major focus on its probabilistic structure. This model is derived by using cumulant expansion theory from a stochastic differential equation with stochastic rainfall forcing which is incorporated by simple stochastic rainfall model, and has the advantage of providing the probabilistic solution in the form of a probability density function. Steady state probability density function for soil moisture is obtained analytically and analyzed for different climate, soil and vegetation conditions.
김경민(Kim Kyungmin),이정훈(Lee Jeonghoon),금종호(Keum Jongho),박무종(Park Moojong),김상단(Kim Sangdan) 한국방재학회 2018 한국방재학회논문집 Vol.18 No.6
기후변화는 극한강우의 크기와 빈도를 증가시키고, 각지에서 큰 피해를 입히고 있다. 이에 따라 기후변화는 세계에서 중요한 주제가 되었고, 기후변화 시나리오가 적용된 미래 IDF (Intensity-Duration-Frequency) 곡선에 대한 분석 또한 이미 다양하게 시행되고 있다. 하지만 기후변화를 고려한 미래 IDF곡선은 각각의 시나리오에 따라 많은 차이를 보인다. 따라서 미래 IDF곡선을 유도하기 위하여 불확실성은 필수적으로 고려되어야 한다. 본 연구는 Kim et al. (2018)의 후속연구로서 다양한 미래 IDF곡선을 이용하여 미래 확률강우량의 변화백분율 및 불확실성을 산정하였다. 관측자료는 기상청 관할 57개 기상 관측소의 강우자료를 이용하였다. 미래 기후변화자료는 2개 RCPs (Representative-Concentration-Pathways), 2개 GCMs (General-Circulation-Models), 4개 RCMs (Regional-Climate-Models)의 조합으로부터 획득되었으며, Quantile-Mapping을 이용하여 편의보정 하였다. 보정된 미래 기후변화자료를 이용하여 IDF곡선의 미래 앙상블을 도출한 다음, 관측자료와 미래 앙상블을 이용하여 변화율과 변화율의 변동계수를 추정하였다. Climate change has increased the size and frequency of extreme rainfall events and has caused extensive damage. Accordingly, this phenomenon has become an important topic worldwide. Various analyses of future intensity-duration-frequency (IDF) curves have been applied in climate change scenarios. However, future IDF curves considering climate change have shown many differences depending on the particular future scenario applied. Therefore, uncertainty should be considered when deriving future IDF curves. The present study is a follow-up to Kim et al. (2018) and uses various future IDF curves to estimate the percentage change and uncertainty of the future depth of design rainfall. The observed hourly rainfall data from 57 sites operated by the Korea Meteorological Administration were used. The future climate change data were obtained through a combination of two Representative Concentration Pathways (RCPs), two General Circulation Models (GCMs), and four Regional Climate Models (RCMs). Quantile mapping was applied to correct the bias. The future ensemble of the IDF curve was derived by using the corrected future climate change data, and the rate of change and its coefficient of variation were then estimated by using the observed data and the future ensemble.
박윤경,김상단,Park, Yoonkyung,Kim, Sangdan 대한토목학회 2014 대한토목학회논문집 Vol.34 No.3
유역에서의 수문반응은 기후요소뿐만 아니라 토지이용, 토양, 식생 등의 여러 가지 요소에 의한 복합적 상호작용에 의해 결정된다. 따라서 유역의 수문반응을 효과적으로 파악하기 위해서는 기후요소와 다른 외부요소에 대한 특성이해가 필요하다. 본 연구에서는 수문지수(건조지수, Horton 지수)를 적용하여 유역 수문반응에 영향을 미치는 기후 및 유역 특성의 상대적 영향력을 확인하고자 하였다. 우리나라 자연 유역에서는 건조지수보다는 Horton 지수를 이용하여 유역의 수문반응을 평가하는 것이 효과적이었다. 또한 기후상태에 따라 기후요소와 유역특성이 미치는 상대적인 영향력이 달라지는데, 건조한 기후상태에서는 기후요소가 지배적으로 수문반응에 영향을 미쳤으나 기후가 습윤한 상태로 갈수록 유역특성의 역할이 상대적으로 증가하고 있음을 확인하였다. Hydrologic responses in watershed are determined by complex interactions among climate, land use, soil and vegetation. In order to effectively investigate hydrologic response in watershed, one needs to analyze the characteristics of climate as well as other factors. In this study, the relative contribution of climate factors and watershed characteristics on hydrologic response is investigated by using hydrologic indexes such as the aridity index and the Horton index. From preliminary analysis, it is shown that the Horton index is proper in terms of classifying hydrologic responses in main natural watersheds of south Korea. While climate and watershed characteristics both contributes to hydrologic responses, the degree contributed from each factor is changed depending on annual climatic humid conditions. In dry conditions, the climate factor is the predominant influence on hydrologic responses. However, in wet conditions, the contribution of watershed characteristics on hydrologic responses is relatively increased.