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물 수지 분석에 의한 MODIS 위성 기반의 증발산량 평가
이연길,이정훈,최민하,정성원,Lee, Yeongil,Lee, Junghun,Choi, Minha,Jung, Sungwon 한국수자원학회 2015 한국수자원학회논문집 Vol.48 No.10
This study estimates MODIS-derived evapotranspiration data quality by revised RS-PM algorithm in Seolmacheon test basin. We used latent flux with eddy covariance method to evaluate MODIS-derived spatial evapotranspiration and gap-filled these data by three methods (FAO-PM, MDV and Kalman Filter) and to quantify daily evapotranspiration. Gap-filled daily evapotranspiration data was used to evaluate evapotranspiration computed by revised RS-PM algorithm derived MODIS satellite images. For the water budget analysis, we used soil moisture content that is quantified to average individual soil moisture rate observed by TDR (Time Domain Reflectometry) sensor at soil depth. The soil moisture variation is calculated in consideration from initial to final soil moisture content. According to the result of this study, evapotranspiration computed by revised RS-PM algorithm is very larger than eddy covariance data gap-filled by three methods. Also, water budget characteristics is not closed. We could analysis that MODIS-derived spatial evapotranspiration does not represent actual evapotranspiration in Seolmacheon. 본 연구에서는 MODIS 위성 기반 증발산량의 적정성을 평가하기 위해 Revised RS-PM 알고리즘으로 일증발산량 지도를 작성하여 에디 공분산 기반의 증발산량과 비교 분석하였다. 또한, 작성된 MODIS 기반의 일증발산량 지도의 공간적인 특성을 평가하기 위해 전적비교 지점을 기준으로 물 수지 성분을 산정하여 이의 특성을 분석하였다. 에디 공분산 기반의 증발산량은 플럭스 타워에서 관측된 잠열 플럭스를 KoFlux 프로그램으로 좌표변환, 밀도보정을 수행하여 이상치를 제거한 후 정량화하였다. 이상치 특성으로 발생된 빈 구간(no value)의 자료는 FAO-PM, MDV, Kalman Filter의 3가지 방법으로 보충(Gap-filling)하였다. 면적강우량과 유출량은 KICT(2013)로부터 자료를 제공받아 정량화하였으며, 유역 평균증발산량은 Revised RS-PM 알고리즘으로 작성된 일증발산량 지도로부터 산정하였다. 유역의 저류변화량은 토양수분 변화량이 유역을 대표한다는 가정 하에 관측된 토심별 자료에 유효토심을 고려하여 산정하였다. MODIS 위성과 에디 공분산 기반의 증발산량을 비교 분석한 결과, MODIS 위성 기반에서 330.6mm 정도 증발산량이 크게 산정되었으며, Bias와 RMSE는 평균 -0.91, 2.90의 특성을 나타내었다. 전적비교 지점을 기준으로 물 수지를 분석한 결과, 177.43mm 정도의 편차로 인해 물 수지가 폐합되지 못하였다. 에디 공분산 기반의 증발산량과 물 수지 분석 결과를 토대로 적정성을 평가해 볼 때, MODIS 위성 기반의 증발산량은 설마천 유역의 실제 증발산량을 대표하지 못하였다.
에디공분산 방법에 의한 GLDAS와 GLEAM 증발산량의 적정성 평가
이연길,임배석,김기영,이경훈 한국수자원학회 2020 한국수자원학회논문집 Vol.53 No.10
This study was performed in Seolmacheon basin to evaluate the adequacy of GLDAS (Global Land Data Assimilation System) and GLEAM (Global Land Evaporation Amsterdam Model) evapotranspiration data. The verification data necessary for the evaluation of adequacy were calculated after processing the latent heat flux data produced in the Seolmacheon basin with the Koflux program. In order to gap-fill the empty period, alternative evapotranspiration was calculated in three ways: FAO-PM (Food and Agriculture Organization- Penman Monteith), MDV (Mean Diurnal Variation) and Kalman Filter. This study selected Kalman Filter method as the data gap-filling method because it showed the best Bias and RMSE among the three methods. The amount of GLDAS spatial evapotranspiration was calculated as Noah (version 2.1) with a time interval of 3 hours and a spatial resolution of 0.25°. The amount of GLEAM spatial evapotranspiration was calculated using GLEAM (version 3.1a). This study evaluated the spatial evapotranspiration of GLDAS and GLEAM as the evapotranspiration based on eddy covariance. As a result of evaluation, GLDAS spatial evapotranspiration showed better results than GLEAM. Accordingly, in this study, the GLDAS method was proposed as a method for calculating the amount of spatial evapotranspiration in the Seolmacheon basin. 본 연구에서는 GLDAS (Global Land Data Assimilation System)와 GLEAM (Global Land Evaporation Amsterdam Model) 증발산량의 적정성을 평가하기 위해 설마천 유역에서 관측된 에디공분산 기반의 잠열 플럭스를 검증자료로 활용하였다. 잠열 플럭스로부터 증발산량을 산정하기 위해 Koflux 프로그램으로 자료처리하였으며, 자료처리 후 발생된 빈구간을 보충(Gap-filling)하기 위해 FAO-PM (Food and Agriculture Organization-Penman Monteith), 평균 일변동(Mean Diurnal Variation, MDV), 칼만 필터(Kalman Filter)의 3가지 방법으로 대체 증발산량을 산정하였다. 본 연구에서는 3가지 방법 중 칼만 필터(Kalman Filter) 기반의 증발산량이 우수한 Bias와 RMSE를 보여 자료보충 방법으로 채택하였다. 공간증발산량은 GLDAS의 경우 Noah (version 2.1, 3시간, 공간해상도 0.25°)로 추출하였으며 GLEAM의 경우는 GLEAM(version 3.1a, 1일, 공간해상도 0.25°)를 이용하였다. GLDAS와 GLEAM의 공간증발산량을 에디공분산 기반의 증발산량으로 적정성을 평가한 결과, GLDAS의 증발산량이 에디공분산 기반과 비교적 적정한 결과를 나타내었다.
실측 수문자료를 기반으로 한 산지하천 유역의 물 수지 특성 분석
이연길 ( Yeon Gil Lee ),정성원 ( Sungwon Jung ),임배석 ( Baeseok Im ),윤양실 ( Yangsil Yun ),이경훈 ( Gyeonghun Lee ),김동필 ( Dong Phil Kim ) 한국수처리학회 2015 한국수처리학회지 Vol.23 No.5
This study estimates water budget characteristics based on observed hydrological data in mountainous river basin. We selected Seolmachoen test basin that is located in Han-river basin by study area. We considered water budget equation including four water elements to analysis water budget characteristics. This equation includes rainfall, runoff, evapotranspiration and storage variation. Four hydrological elements was quantified respectively by hydrological data observed for two years(2013~2014). We used daily rainfall and runoff data that were observed regularly by KICT(Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology) in the Seolmachoen basin. We used latent flux observed in 20m flux tower with eddy covariance method to quantify daily evapotranspiration. And we gap-filled daily evapotranspiration data based on eddy covariance by three methods(FAO-PM, MDV and Kalman Filter). For calculation of storage variation, we used soil moisture content that is quantified to average individual soil moisture rate observed by TDR(Time Domain Reflectometry) sensor at soil depth. The soil moisture variation is calculated in consideration from initial to final soil moisture content. According to the result of this study, water budget is relatively well closed in 2013, but isn``t closed in 2014. Water budget error in years is calculated about 6.23%~6.83% of annual rainfall in 2013, but is calculated about 5.96%~20.49% in 2014. It is difficult to judge water budget error in Seolmachoen. We estimated soil moisture content as one of water budget errors, because soil moisture content didn``t represent actual storage variation.