월별 FAO Penman-Monteith 기준증발산량 변화 연구

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2007 대한토목학회 학술대회 Vol.2007 No.10

수문기상요소 추세에 대한 도시화 영향분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.1B

본 연구에서는 도시화가 기상요소(기온, 풍속, 상대습도, 일사량, 강수량)와 기준증발산에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위하여 연구지역을 6개의 도시지역과 도시지역 인근에 위치한 6개의 비도시화지역으로 구분하였다. 기상청에서 운영하는 12개 기상관측소에서 관측된 월평균 일 기상자료를 수집하였고 기상요소의 변화분석을 수행하였다. 본 연구결과에 의하면 도 시지역의 경우 뚜렷한 기준증발산의 증가추세를 보이고 있는 반면에 비도시화 지역의 경우 기준증발산이 감소하는 추세인 것으로 나타났다. 특히 도시지역의 기준증발산 증가추세와 비도시화 지역의 기준증발산 감소추세로 인하여 도시화가 기준증 발산에 미치는 도시영향은 증가하는 것으로 나타났다. 월별자료 분석결과 여름철에 해당하는 7월의 경우 다른 계절(1월, 4월, 10월)과 비교하여 도시화가 기준증발산에 미치는 도시효과는 증가하였다. 연별 및 월별 도시화가 기준증발산에 미치는 영향은 도시화가 일사량, 상대습도 그리고 기온 변화에 미치는 영향과 밀접한 상관성이 있으며 도시화가 풍속에 미치는 영향과는 상관성이 적은 것으로 나타났다. This study aimed to figure out the effect of urbanization on meteorological variables (air temperature, wind speed, relative humidity, solar radiation and precipitation) and reference evapotranspiration (RET). The research area of 6 urban areas and 6 rural areas near each urban area was selected. The monthly average daily data were collected from 12 ground stations operated by Korea Meteorological Administration (KMA) and the changes in climate variables were analyzed. Results of annual analysis have shown that the reference evapotranspiration (RET) tends to increase in urban areas while decreasing in rural areas. In particular, due to rising RET in urban areas and decreasing RET in rural areas, we can infer that the urbanization has affected to the RET. Results of monthly analysis showed that the urbanization has effects on the RET of July compared to other months (January, April and October). The yearly and monthly effects of urbanization on RET were closely related to solar radiation, relative humidity and change in temperature, and related to wind speed.

Pan 증발량 추세분포 분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.3B

본 연구에서는 pan 증발량 분포와 추세를 분석하였다. 이를 위하여 전국 56개 기후관측지점에서 1973년부터 1990년까지의 pan 증발량 자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 분석을 위하여 계절적 영향을 고려하여 1월, 4월, 7월 그리고 10월의 월평균 일별과 연평균 일별 pan 증발량 추세를 분석하였다. 연구결과 연평균 일별 pan 증발량은 56개 연구지역 중에서 38개 연구지역에서 감소추세를 보이고 있고, 1월 평균 일별 pan 증발량의 경우 33개 연구지역에서 pan 증발량 감소추세를 보이고 있다. 4월의 경우 38개 지역에서 증가추세를 보이고, 7월의 경우 47개 지역에서 감소추세를 보여서, 전반적으로 감소추세를 보이고 있다. 10월의 경우 35개 지역에서 증가추세를 보여서 전반적으로 증가추세를 보이고 있다. 따라서 전반적으로 연별과 1월, 7월은 pan 증발량이 감소추세를 보이고, 4월과 10월은 증가추세를 보이고 있다. 또한 인근에 위치한 권역별로도 다른 추세를 보이는 것으로 나타나서 지리지형적 요인이 pan 증발량 추세에 영향을 미치는 것으로 판단된다. 11개 기후관측지점에서 1973년부터 200년까지의pan 증발량 자료와 기후요소자료를 수집하여 추세분석을 실시한 결과, 기온, 상대습도 그리고 풍속추세는 연별이나 월별 pan 증발량 추세와 서로 같거나 또는 상이한 경향을 보이나, 일사량 추세는 연 및 월별 모두에서 pan 증발량 추세와 동일한 경향을 보이고, 강수량 추세는 연 및 월별 모두에서 pan 증발량 추세와 상반된 경향을보였다. The spatial distribution of pan evaporation and pan evaporation trends have been studied. In this study, pan evaporation data from 1973 to 1990 for 56 climatological stations were analyzed. In addition to annual average daily pan evaporation, monthly average daily pan evaporation in April, July, October and January were analyzed, considering seasonal effect. The study results indicate that in case of annual average daily pan evaporation, 38 stations out of 56 stations show decreasing trend. In case of average daily pan evaporation in January, 33 stations show decreasing trend. in April, 38 stations show increasing trend. In July, 47 stations show decreasing trend. In October, 35 stations show increasing trend. Therefore, on the whole, pan evaporation tended to decrease in January, July, and annual basis. On the other hand, pan evaporation tended to increase in April and October. Furthermore, pan evaporation trend in each individual region shows also different trend even though the region is located nearby, indicating that there are geographical and topographical effects on pan evaporation trend. Pan evaporation data and climatic data from 1973 to 2006 for 11 climatological stations were used for trend analysis. Climatic variables such as temperature, relative humidity and wind speed show same or opposite trend direction compared with pan evaporation in annual or monthly basis. Annual and monthly solar radiation trends show the same direction compared with pan evaporation; however, annual and monthly precipitation trends show the opposite direction compared with pan evaporation.

지역특성을 고려한 pan 증발량 산정식 평가

임창수(Rim Chang-Soo),윤세의(Yoon Sei Eui),송주일(Song Ju Il) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 B Vol.29 No.1B

지구가 온난화됨에 따라서 발생되는 기후변화는 증발과 같은 수문순환과정에 직접적인 영향을 주는 것으로 보고된 바 있다(IPCC, 2001). 또한 지역특성에 따른 기후변화가 증발에 미치는 영향을 파악하는 것은 필요하다. 본 연구에서는 지리지형적 특성을 고려하면서, 연별 pan 증발량을 모의하기 위한 6개 증발식들의 적용성을 비교 검토하였다. 이를 위하여, 전국 56개 연구지역을 지리지형적 특성(도시화율, 해안근접성, 지역 평균경사, 수역면적)에 따라서 분류하고, 기존에 제안된 증발식(Penman, Kohler-Nordenson-Fox(KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, Rohwer)을 적용하여 pan 증발량과 비교 검토하였다. 또한 Penman 증발식의 풍속함수를 보정하고 보정된 식의 적용성을 검증하였다. 연구결과에서 KNF식은 가장 pan 증발량과 유사한 결과를 보여서 8.72%의 상대오차를 보였고, 그 다음으로 Penman 식은 8.75%의 상대오차를 보였으며 , 반면에 질량이동에 근거한 Rohwer 식이 기장 큰 상대오차(33.47%)를 보였다. 그리고 풍속함수와 풍속과의 상관관계가 높게 나타나는 경우 Penman 식의 풍속함수 보정을 통하여 증발량 산정의 정확도를 높일 수 있었다. The climate change caused by global warming may affect on the hydro-meteorologic factor such as evaporation (IPCC, 2001). Furthermore, it is also necessary that the effect of climate change according to geographical condition on evaporation should be studied. In this study, considering geographical and topographical conditions, the 6 evaporation equations that have been applied to simulate annual and monthly pan evaporation were compared. 56 climatologic stations were selected and classified, basing on the geographical and topographical characteristics (urbanization, topographical slope, proximity to coast, and area of water body). The evaporation equations currently being used are applied. These evaporation equations are Penman, Kohler-Nordenson-Fox (KNF), DeBruin-Keijman, Priestley-Taylor, Hargreaves, and Rohwer. Furthermore, Penman equation was modified by calibrating the parameters of wind function and was verified using relative error. The study results indicate that the KNF equation compared best with the pan: relative error was 8.72%. Penman equation provided the next-best values for evaporation relative to the pan: relative error was 8.75%. The mass-transfer method (Rohwer) provided the worst com-parison showing relative error of 33.47%. In case that there is a close correlation between wind function and wind speed, modified Penman equation provided a better estimate of pan evaporation.

연별 및 월별 FAO Penman-Monteith 기준증발산 추세 분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 B Vol.28 No.1B

본 연구에서는 지리 및 지형적 특성과 도시화에 따른 기후변화가 기준증발산량에 미치는 영향을 파악하기 위하여 FAOP-M 기준증발산식을 이용하여 연별 및 각 월별 기준증발산량과 기준증발산식의 에너지항 및 공기동력항 변화추세를 분석하였다. 추세분석을 위하여 전국 21개 연구지역에서 일별 기후자료를 수집하여 Spearman 순위상관분석, Sen분석(Sen'e estimator of slope) 그리고 실제변화율분석과 선형회귀분석 등을 실시하였다. 또한 도시지역 특성에 따라 21개 연구지역을 군집화하였고, 각 군집에 따른 기준증발산과 기준증발산식의 에너지항 및 공기동력항의 변화를 분석하였다. 연구결과에 의하면 도시화정도는 기준증발산, 에너지항 및 공기동력항의 변화추세 및 크기에 밀접한 영향이 있으나, 변화추세 정도(Sen’s slope)에는 큰 영향이 없는 것으로 나타났다. 에너지항의 경우 해안지역에서는 주로 증가추세를 보이는 반면, 내륙지역에서는 일부 월을 제외하고 감소추세를 보이고 있다. 또한 지역 경사도는 에너지항보다는 공기동력항 변화추세 정도(Sen’s slope)에 더 큰 영향력을 보이는 것으로 판단된다. 공기동력항의 경우 해안 및 내륙지역에서 증가추세를 보이고 있고, 내륙지역이 해안지역보다 더 큰 공기동력항의 증가추세를 보이고 있다. The effects of climatic changes owing to urbanization, geographical and topographical conditions on annual and monthly FAO Penman-Monteith (FAO P-M) reference evapotranspiration, and energy and aerodynamic terms of FAO P-M reference evapotranspiration were studied. In this study, 21 climatological stations were selected. The statistical methods applied for trend analysis are Spearman rank test, Sen's test, linear regression analysis and analysis of actual variation ratio. Furthermore, the cluster analysis was applied to cluster 21 study stations by considering the geographical and topographical characteristics of study area. The study results indicate that urbanization affects the trend and amount of FAO P-M reference evapotranspiration, energy term and aerodynamic term; however, the result of Sen's test indicates that urbanization does not significantly affect the magnitude of trend (Sen's slope). The energy term increased at study stations located in coastal area; however, decreased at study stations located in inland area. The topographical slope of study area did not significantly influence on the trend of energy term. The aerodynamic term increased in both coastal area and inland area, indicating much significantly increasing trend in inland area, and it was also affected by the topographical slope of the study area.

우리나라 증발접시 증발량과 Penman 증발량 추세 비교분석

임창수(Rim Chang-Soo) 대한토목학회 2010 대한토목학회논문집 B Vol.30 No.5B

본 연구에서는 연 및 월별 기후요소와 지역특성이 증발접시 증발량과 Penman 증발량에 미치는 영향 차이를 분석하였다. 이를 위하여 우리나라 전국 52개 기상관측지점에서 관측된 연 및 월별 기후자료를 수집하여 추세분석을 실시하였고, 다변량 회귀분석 등을 실시하여 연구지역의 지리적 요소와 기후요소가 증발접시 및 Penman 증발량에 미치는 영향을 비교분석하였다. 단계입력방식의 다변량회귀분석 결과에 의하면 년별 증발접시 증발량의 경우 지리적 요소로서 도시화율이, 기후요소로서 기온, 습도, 풍속, 일사량 등이 포함되어 이들 지리적 및 기후요소의 영향을 받는 것으로 나타났고, 풍속에 의해서 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 Penman 증발량은 지리적 요소가 회귀식에 포함되지 않아서 지리적 요소의 영향을 받지 않는 것으로 나타났으나, 강수량을 제외한 다른 기후요소(기온, 습도, 풍속, 일사량)가 회귀식에 포함되어 이들 기후요소에 의해서 유의한 수준에서 영향을 받는 것으로 나타났다. 특히 풍속에 의해서 가장 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 증발접시 증발량 추세의 경우 7월에 지리적 요소로서 해안근접성이 회귀식에 포함되어 증발접시 증발량 추세에 영향을 미치는 것으로 나타났지만 연별 및 다론 계절에서는 지리적 요소 및 기후요소가 회귀식에 포함되지 않아서 증발접시 증발량 추세에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 한편 Penman 증발량 추세는 년별 및 월별 모두에서 지리적 요소가 회귀식에 포함되지 않아서 이들 지리적 요소에 의해서 영향을 받지 않는 것으로 나타났다. The effects of geographical and climatic factors on annual and monthly pan and Penman evaporation were analyzed. 52 climatological stations were selected and trend analyses were performed. Furthermore, cluster analysis and multiple linear regression analysis were performed to understand the effects of geographical and climatic factors on pan and Penman evaporation. Based on stepwise multiple linear regression analysis, annual pan evaporation is proved to be mainly controlled by urbanization as geographical factor, and annual pan evaporation is also controlled by temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation as climatic factor. Especially wind speed is considered to be most significant climatic factor which affects pan evaporation. Meanwhile, Penman evaporation is not affected by geographical factors but it is affected by climate factors such as temperature, relative humidity, wind speed, and solar radiation except precipitation. Furthermore, the study results show that only proximity to coast affects pan evaporation trend on July; however, geographical and climatic factors do not affect pan evaporation trends in annual basis and monthly basis (January, April, and October). On the other hand, Penman evaporation trends were not affected by geographical factors in annual and monthly basises.

RCP 4.5와 8.5에 따른 기온 및 강수량변화를 반영한 서울 기후 건조/습윤특성

임창수,김성엽,Rim, Chang-Soo,Kim, Seong-Yeop 한국수자원학회 2014 한국수자원학회논문집 Vol.47 No.5

본 연구에서는 과거 50년간(1961~2010)의 서울 기후관측지점의 월 및 연별 강수량대비 잠재증발산량의 비인 건조지수의 변화를 분석하고, 과거기간(1971~2000)의 건조지수 대비 기후변화시나리오(RCP 4.5, RCP 8.5)에 따른 미래기간별(2011~2040, 2041~2070, 2071~2100) 건조지수 변화율(%) 분석을 실시하였다. 또한 각기 다른 5개의 잠재증발산량 산정식(FAO P-M식, Penman식, Makkink식, Priestley-Taylor식, Hargreaves식)을 적용하여 잠재증발산량 산정식이 건조지수와 건조지수 변화율(%)에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과에 의하면 RCP 4.5와 8.5 모두에서 과거기간에 비해서 기후변화시나리오에 따른 미래기간에서 월별 강수량, 평균기온 그리고 잠재증발산량이 증가하였다. 또한 잠재증발산량은 겨울철이 여름철과 비교하여 과거기간 대비 미래기간에서 큰 증가를 보였으나, 건조지수는 강수량의 영향으로 잠재증발산량과 다른 양상을 보였다. 따라서 수자원관리 측면에서 미래기후변화에 따른 겨울철 증발산량의 증가에 따른 적절한 대응이 필요하다. 기후변화시나리오를 반영하여 산정된 미래기간의 월 및 연별 건조지수 값은 각기 다른 잠재증발산량 적용식에 따라서 큰 차이를 보였다. 하지만 과거기간대비 미래기간의 월 및 연별 건조지수 변화율(%) 양상은 적용된 잠재증발산량 산정식에 따라서 큰 차이가 없었다. In this study, monthly and annual aridity indices which are the ratios of precipitation to potential evapotranspiration in Seoul climate measurement station were analyzed for past 50 years (1961~2010), and the ratio of aridity index simulated by climate change scenarios (RCP 4.5 and 8.5) for each future period (2011~2040, 2041~2070, 2071~2100) to aridity index for the past period (1971~2000) was analyzed. Furthermore, 5 different potential evapotranspiration equations (FAO P-M, Penman, Makkink, Priestley-Taylor, Hargreaves) were applied to analyze the effect of potential evapotranspiration equation on estimating aridity index and aridity index variation ratio (%). The study results indicate that the monthly precipitation, average temperature and potential evapotranspiration were increased in each future period as compared to past period for both RCP 4.5 and RCP 8.5. Furthermore, winter period showed more significant increase of potential evapotranspiration than summer period, but aridity index showed different patterns as compared with potential evapotranspiration reflecting the influence of precipitation. Therefore, it is necessary to make preparation for the increment of winter evapotranspiration in terms of water resources management. The monthly and annual aridity indices based on future climate change scenarios were greatly different according to potential evapotranspiration equations; however, monthly and annual patterns of aridity index variation ratio (%) in the future period as compared to past period were very similar regardless of applied potential evapotranspiration equation.

기후변화를 고려한 pan 증발량 산정식 검토

임창수(Rim Chang-Soo),윤세의(Yoon Sei Eui),송주일(Song Ju Il) 대한토목학회 2008 대한토목학회 학술대회 Vol.2008 No.10

국내유역의 하천분류 및 하도진화모형 적용

임창수(Rim Chang-Soo),이준호(Lee Joon Ho),정재욱(Jung Jae Wook),윤세의(Yoon Sei Eui) 대한토목학회 2008 대한토목학회논문집 B Vol.28 No.6B

본 연구에서는 금강유역의 제 1지류인 지천과 섬진강유역의 제 1지류인 요천에 대해서 하천분류를 실시하고 하도진화모형의 적용성을 검토하였다. Rosgen과 한국건설기술연구원에서 제안된 하천분류방법을 적용하여 하천분류를 수행하였고, Schumm 등 (1984)에 의해서 연구 제안된 하도진화모형 결과를 바탕으로 지천과 요천 연구구간의 하도진화단계를 비교ㆍ검토하였다. Rosgen 하천분류 적용결과에 따르면 지천과 요천의 경우, 전체적으로 자갈이 혼재하는 산지하천의 특성을 보이고 있다. 하도진화모형 적용결과 지천 및 요천의 현재 하천상태는 Schumm 등 (1984)에 의해서 제시된 하도진화과정에 따르면 유사공급과 유사이송능력 사이에 평형이 발생하여 동적 평형상태가 이루어지고 있다. 본 연구의 결과는 치수사업의 계획, 하천복원 사업, 바람직한 하도계획 등에 필요한 기초자료를 제공할 것으로 생각된다. In this study, classification of streams was conducted for Ji Stream, a tributary to the Geum River and Yo Stream, a tributary to the Seomjin River, and in addition, channel evolution model to the same streams was applied. The classification approaches suggested by Rosgen and Korea Institute of Construction Technology (KICT) were conducted. The channel evolution model suggested by Schumm et al. (1984) was applied. Based on the application results of Rosgen approach, Ji Stream and Yo stream show the characteristics of mountainous stream with pebbles. The application results of channel evolution model indicated that the current condition of Ji Stream and Yo Stream is a state of equilibrium, balancing the sediment supply and sediment transport capacity. The results of this study can be used as a fundamental data for water control project, liver restoration and appropriate channel planning.

증발량 산정을 위한 입사태양복사식 비교

임창수(Chang-Soo Rim) 충남대학교 농업과학연구소 2011 농업과학연구 Vol.38 No.1

In this study, to select the incoming solar radiation equation which is most suitable for the estimation of Penman evaporation, 12 incoming solar radiation equations were selected. The Penman evaporation rates were estimated using 12 selected incoming solar radiation equations, and the estimated Penman evaporation rates were compared with measured pan evaporation rates. The monthly average daily meteorological data measured from 17 meteorological stations (춘천, 강능, 서울, 인천, 수원, 서산, 청주, 대전, 추풍령, 포항, 대구, 전주, 광주, 부산, 목포, 제주, 진주) were used for this study. To evaluate the reliability of estimated evaporation rates, mean absolute bias error(MABE), root mean square error(RMSE), mean percentage error(MPE) and Nash-Sutcliffe equation were applied. The study results indicate that to estimate pan evaporation using Penman evaporation equation, incoming solar radiation equation using meteorological data such as precipitation, minimum air temperature, sunshine duration, possible duration of sunshine, and extraterrestrial radiation are most suitable for 11 study stations out of 17 study stations.