WRF 기상자료를 활용한 밭 토양수분 및 필요수량의 산정 = Estimation of Soil Moisture and Irrigation Water Requirement using WRF Meteorological Data

국문 초록 (Abstract)

밭의 작물 재배를 위한 적정 관개 계획 수립을 위해서는 토양의 수분 상태에 대한 정확한 파악이 필요하다. 본 연구에서는 밭 지역을 격자 형태로 분할하여 작물의 증발산량, 토양수분 그리고 관개 필요수량을 산정할 수 있는 격자 기반 토양 물수지 모형을 개발하였다. 본 모형은 개념적 물수지 모형으로써 밭 지역의 토층을 4개 구간으로 분할하고 토층별 토양수분소비형(Soil Moisture Extract Pattern)을 고려하여 작물 소비수량 및 토층별 토양수분을 산정하였다. 또한 산정된 소비수량 및 토양수분 정보를 이용하여 작부기간 중 필요한 관개수량을 제시하였다.
본 연구에서 사용된 WRF(Weather Research and Forecasting) 모형은 복사, 온도, 바람, 강수 및 상대습도 등의 기상정보를 고해상도의 격자 형태로 제공하는 것이 가능한 중단기 기상예측모형이다. 본 연구에서는 국가농림기상센터(National Center of Agro-Meteorology)에서 제공한 WRF 기상자료를 토양 물수지 모형에 적용하여 작물 증발산량 및 토양수분 산정을 실시하였으며 WRF 기상자료의 적용 효과를 분석하기 위해 지배 관측소의 기상 자료를 적용하였을 경우와 WRF 기상자료 적용 시의 토양 물수지 분석 결과를 비교하였다.
본 연구는 경기도 여주시 점동면에 위치한 청미천 부근의 밭 지역을 시범 지역으로 하였으며 모의기간은 2014년 9월 10일부터 2014년 9월 29일로 하였다. 밭 지역에 해당하는 토지이용도, 토성도 및 작물지도는 가로 및 세로가 모두 90m인 격자로 분할되어 입력 자료로 활용되었다. WRF 기상자료 역시 격자로 생성되며 본 연구에서는 가로 및 세로의 크기가 모두 270m(d04), 810m(d05)인 경우의 자료를 적용하였다.
연구 결과 각 격자의 작물 증발산량, 토양수분 및 관개 필요수량(Potential Irrigation Water Requirement)을 일별 산정하여 시계열 형태로 분석하였으며 작부기간 동안의 누적 증발산량 및 잠재적 필요수량의 지역적 분포도 분석도 실시하였다. 더불어 기상자료의 해상도 차이에 따른 밭 지역 물수지 계산 결과의 차이를 비교함으로써 WRF 기상자료의 적용을 통한 물수지 분석 결과의 특징을 고찰하였다. 토양수분 및 증발산량을 실측하고 본 모형의 모의 결과와 비교함으로써 물수지 모의 성능을 검정하는 것을 향후 연구 계획으로 한다.