토양수분지수를 이용한 유역단위 가뭄 평가
Watershed Scale Drought Assessment using Soil Moisture Index
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참고문헌
초록
본 연구에서는 한반도 전역의 토양수분에 의한 가뭄분석을 위해 수문단위 중권역 유역을 대상으로 Runs 이론을 이용한 토양수분모형을 검증하고 적용하였으며, 토양수분 지수를 개발하여 가뭄을 평가하였다.본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.1. 토양수분 물수지 모형을 수문단위 중권역 전 유역에 대해 모의하고 이를 검정하기 위하여 주천 지역의 토양수분실측치와 모의치를 비교해 본 결과 값은 0.78, 값은 0.62, 값은 0.86 (%, Vol)으로 나타나 토양수분의 예측에 적합한 것으로 판단되었다.2. 토양 수분 가뭄 모형을 수문단위 중권역 전 유역에 대해 모의한 결과 각 유역단위별로 가뭄강도, 가뭄크기, 가뭄기간을 산정하였으며 이 중 평균적인 토양특성치를 가지는 10개의 단위유역에 대해 30년(1975년~2004년)동안의 가뭄강도 값의 초과치계열을 이용하여 Log Gaussian을 확률분포형으로 선정하였고 그 결과를 바탕으로 빈도분석을 한 결과 가뭄강도(mm×day) 값은 2년 빈도 1,609, 5년 빈도 2,741, 10년 빈도 4,238, 20년 빈도 5,370 으로 나타났다. 3. 확률분포와 빈도분석한 결과를 바탕으로 5단계로 구분된 토양수분지수(SMI)를 개발하였으며 이를 이용해 가뭄이 발생하였던 4개 연도(1994년, 1995년, 2000년, 2001년)에 적용해 본 결과, 1994년은 4월에는 경기, 강원북부 지역을 중심으로 심한 가뭄을 보였으나 전반적으로는 약한 가뭄상태이며, 1995년은 7월에 중부내륙 지방을 중심으로 심한가뭄을 나타내었다. 2000년은 4월에 동남부 지역을 중심으로 심한가뭄을 보이고 2001년 6월은 한반도 전체지역이 극심한 가뭄을 보이고 있다. 또한 2001년의 월별 SMI를 살펴보면, 4월~6월에 가뭄상태가 극심하며, 이를 통해 2001년이 봄 가뭄이었음을 알 수 있었다.4. 다른 가뭄지수는 월별 혹은 주별 모의가 가능한 반면 SMI는 일별모의가 가능하고, 충분한 강우에 의한 습윤상태로의 전환을 효과적으로 반영할 수 있으므로 단기 가뭄 평가에 효과적으로 사용할 수 있다. 그리고 SMI는 토양수분에 의한 가뭄을 나타내므로 사람이 느끼는 가뭄보다 식생이나 작물이 느끼는 가뭄에 더 민감하게 반응하므로 농업적 가뭄의 평가에 효과적인 지표로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
Abstract
Although the drought impacts are comparably not catastrophic, the results from the drought are fatal in various social and economical aspects. Different from other natural hazards including floods, drought advances slowly and spreads widely, so that the preparedness is quite important and effective to mitigate the impacts from drought. Soil moisture depletion directly resulted from rainfall shortage is highly related with drought, especially for crops and vegetations, therefore a drought can be evaluated using soil moisture conditions. In this study, SMI (Soil Moisture Index) was developed to measure a drought condition using soil moisture model and frequency analysis for return periods. Runs theory was applied to quantify the soil moisture depletions for the drought condition in terms of severity, magnitude and duration. In 1994, 1995, 2000, and 2001, Korea had experienced several severe droughts, so the SMI developed was applied to evaluate applicability in the mid-range hydrologic unit watershed scale. From the results, SMI demonstrated the drought conditions with a quite sensitive manner and can be used as an indicator to measure a drought condition.
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