한반도 집중호우의 종관적 특성

정관영 조선대학교 대학원 2002 국내석사

Interrelationship between heavy rainfalls and related with low-level jets(LLJ) is analyzed by using fifty cases of heavy rainfall events occurred over the Korean peninsula from 1992 to 2001. Those cases are classified with four synoptical features. There are 32% chances that the low pressure exist in heavy rainfall over than 150mm per day case by case. Secondly Changma front and front zone account for 28% of all cases. The ratio of marine tropical boundary type and trough type record 22% and 18% respectively. The moist and warm south-westerly winds associated with low-level jets have been induced convective instability and baroclinic instability. Therefore, heavy rainfall due to the approach of a low pressure occurred at September and before Changma. During the period of Changma, this type has been happened heavy rainfall when low pressure and stationary front has vibrated south and north. Changma type has longer the duration time of precipitation than other types. Third type, located with marine Tropical boundary, have mainly rained in August and September. The last trough case locally downpoured in short time with developing cell. The occurrence low-level jets related to heavy rainfall has increased over 12.5m/s wind speed. The result is that 43 heavy rainfalls out of 50 cases reach peak at the time of maximum precipitation intensity. Also, the variation of wet number and K-index corresponded with the variation of wind speed. It is found that the number of frequency of low-level jets with southwestward direction has been increased and these jets are mainly passed from the southwest toward to the northeast of the Korean peninsula in that time.

제주도 지방의 집중호우 경향과 사례 연구

유종인 제주대학교 대학원 1998 국내석사

제주도의 강수량 관측은 최근 관측망이 증가하기 전까지 해안에 국한되어 있었으므로 강수량이 많은 중산간지방의 집중호우 경향은 파악하기 어려웠다. 그러나 지난 5년(1993∼1997)동안 자동기상관측(AWS) 등 관측망이 확대되면서 이러한 연구가 가능해졌다. 이 연구에서는 확대된 강수량 자료를 사용하여 제주도의 집중호우 경향을 분석하고 특정한 사례를 선정하여 특성을 파악해보았다. 제주도 지방의 집중호우(≥80 mm/day)는 계절별로 여름, 봄, 가을, 겨울 순으로 많이 발생하고 월별로는 8월에 현저하게 편중되어 있으며 9월에 예상외로 적었다. 집중호우가 대부분 여름에 발생되는 것에 비하면 150 mm/day 이상은 3∼5월과 10∼12월에 증가율이 높았고, 최근 2년(1996∼1997)동안 10월∼12월에 발생한 집중호우 5회는 모두 150 mm/day 이상이었다. 제주도 지방의 집중호우는 지역적으로 많은 차이를 나타낸다. 이것은 제주도를 기준으로 접근하는 저기압의 통과 위치에 따라 풍상층이 결정되고, 산악효과에 의해 강수량이 결정되기 때문이다. 지난 5년동안 제주도 부근을 통과한 저기압(태풍포함)은 총 90회이다. 이 중 62%가 80 mm/day 이상의 집중호우를 가져왔는데 저기압 통과로 풍상층이 되기 쉬운 남∙동부 지역이 북∙서지역보다 많다. 이에따라 지역별 강수량 분포는 남부 해안형(Southern Coast Type, SCT)을 포함한 남부형(Southern Area Type, SAT)이 51%로 가장 많다. 제주도에서 집중호우가 형성되는 과정의 특징들은 1)습윤공기 확장이 뚜렷하여 850∼700hpa 층의 빠른 이류가 있고, 한라산 정상을 경계로 역전층이 존재하며, 저층 또는 중층까지의 대기 안정도가 조건부 불안정하다. 2)상층과 하층에 서풍과 동풍 또는 북서와 남동풍이 각각 불어서 한라산 정상을 중심으로 강한 수렴대가 형성된다. 3)산악효과 및 저층의 강한 바람에 의하여 포화된 불안정한 공기가 빠르게 상승하여 국지적으로 왕성한 대류가 발생한다. 저기압 접근시 저층에서 풍향과 풍속의 강도, 역전층 유무 및 고도에 따라 영향을 받기 때문에 위와같은 특성들에 따라 집중호우 구역이 중산간 지역이나 풍상층 지역으로 구별된다. 반면 뚜렷한 종관조건 없이 하층제트에 의한 강한 바람이 한라산을 넘으면 생기는 파가 불안정한 공기를 상승시키고, 이 때 지면가열이나 상층의 한기 유입에 의하여 상승기류가 빠르게 가속화 되면 풍하층 좁은지역에서 집중호우가 내릴 수 있는데 사례의 빈도수는 극히 적어 보인다. The observational network of precipitation in Cheju Island was confined to coastal areas before its recent expansion so that it was hard to study the tendency of heavy rainfall in the mountain areas, which have high rainfalls. However, the network expansion in recent 5 years( 1993-1997) make it possible. In this paper, the tendency of heavy precipitation over Cheju Island has been studied with the data and its characteristics has been also analyzed with case study. Heavy rainfall(≥80 mm/day) over Cheju Islands occurs more frequently in summer, spring, fall, and winter in order, most frequently in August, and unexpectedly rare in September. When compare to that most heavy rainfalls occurs in summer, its of ≥ 150 mm/day increased in number in March to May (spring) and Octorber to December, especially all the heavy rainfalls occured in Octorber to December of 1996 and 1997 are of ≥ 1,50 mm/day. The heavy rainfall in Cheju shows regionally different tendencies. It may he because that the up-wind region is depend on the location of cyclones passing through the island and the precipitation is determined by mountain effect. For recent fine years, 56 cases(62%) out of 90 cyclones including typhoon which had passed through Cheju were recorded as heavy precipitation of ≥ 80 mm/day, and they occur more frequently in the south-east area, where come to be upwind regions, than north-west areas. Cyclones generally caused southerly or south-easterly wind, and so heavy precipitation falls in the south-east area and the mountain area where come to be up-wind region against southerly wind. The characteristics of heavy rainfall's formulation are as follows. First, with an expansion of misture air to Cheju Islands and an swift advection in the layer of K:50-700hpa, an inversion layer is formed in the height of mountain summit and an conditional instability is formed in the lower layer. Second, convergence zone is formed along Mt Halla by westerly or north-westerly wind in the upper layer and easterly or south-easterly wind in the lower layer. Third, a strong convection of moisture air ascended forcibly by the orographic effect. Since heavy rainfalls are affected by the wind direction and wind strength in the lower layer and the existence and altitude of inversion layer, heavy rainfalls seem to occur in the upwind region and mountain region when cyclones approach Cheju Islands. Without cyclone and typhoon, heavy rainfalls can occur when the waves, which is formed by air's climbing up and down the mountain with jet stream in the lower layer, push up the unstable air and the ascending is accelerated by heating of radiation or cold air divergence from the upper layer. However, the case seems to occur rarely.

남서기류 유입시 호남지방의 집중호우 특성 연구

최기상 조선대학교 대학원 2004 국내석사

The relationship between the south-westerlies and heavy rainfall at the Honam is investigated. The pressure pattern, air temperature, low-level jet and radar data observed in recent 5 years(from 1998 to 2002) at the 6 local weather stations located In the Honam area are used. The 102 cases of heavy rainfall has been selected in the Honam area during the experimental period. The most frequent year is 1999 with the number of 31 and the least year is 2001 with the number of 10, and it matches well with the La Nina year. The largest number of heavy rainfall day is sampled in the Wando station (29 days), and then it is followed by Yeosu station(9 days). The categorical frequency of the heavy rainfall shows that the rainfall range from 80 to 150mm /day occupies 73.5%(75 cases) and it is most frequent category. The least frequent category is above 250mm which is 2.9%(3 cases). The analyzed results depending on the pressure pattern that the most important causes of the heavy rainfall the cyclone and frontal system. It causes 46 cases of heavy rainfall and it is 45.1% of the total number of heavy rainfall. The Changma front causes 12 cases which is 11.8 % of the total cases and the unstable condition around maritime tropical system explains 4 cases and 3.9% of the total cases. Mean while, in order to analyze the status of heavy rainfall with the intrusion of south-westerlies, the wind field at the 850hPa level is investigated using the climatological data of Hwanam and Hwajung areas in latitude of 20∼40N and in longitude of 110∼ 130E. According to the wind analysis, the wind speed in case of cyclone is 17m/s, resulting in the strongest one. In case of Changma front, wind speed is15.5m/s, and the wind around maritime tropical hight pressure system appears weakest with 14.4m/s. The mean wind speed shows 15.7m/s. Associated with daily rainfall intensity, wind speed with rainfall above 250mm/day appears to be strong as much as 22.5m/s. However, in case of rainfall with 150-250mm/day, wind speed becomes slightly weaker as 14.4m/s. 850hPa mean ai temperature in Hwanam and Hwajung areas appears 20.3℃. Categorical air temperature distribution related to the daily rainfall intensity shows that air temperature with the rainfall below 80mm/day appears 21.1℃. resulting in the highest among the categories. The lowest temperature is 19.9℃ in the category with 80∼150mm/day. According to the analysis on intensity of 500hpa trough moved from the west, maximum value of height decrease for 24 hours is above 30gpm in average. K-index as a index of instability is 35.3, Categorically, K-index with the rainfall below 80mm/day is 35.9, leading to the maximum value, whereas K-index in case of a category with 150∼250mm/day is 33.8 as a minimum value. The 850hPa air temperature is lowest as 16.0℃ when the heavy rainfall is caused by the Changma front and highest as 18.4℃ when the heavy rainfall occurred around the maritime tropical system whereas the mean air temperature is 16.9℃. The dew point depression is 1.4℃ at 850hPa , 2.2℃ at 700hpa, and 4.5℃ at 4.5℃. It shows that the drier the condition is as the higher the elevation is. The lightning is observed 41 times(40.2%) during the heavy rainfall cases. The lightning Is observed 9 times during the heavy rainfall cases at Gunsan station and it reaches 60% of heavy rainfall days, while Mokpo shows only 1 case(11%). The wind speed of low-level jet is 16.8m/s in average, strongest one is 19.9m/s with typhoons, and weakest one is 12.7m/s around the maritime tropical air mass. The wind direction is dominated by SSW with the case of 15(32.3%). The characteristics of PPI echo of radar data shows that the horizontal type is dominant(62%) and it moves slow and results in the largest amount of rainfall. Vertical type echo is rarest case(17%), and moves faster than the horizontal one. 21% of the echo is the mixed type and it moves fastest, shortest one. This type of echo causes heavy rainfall with thunder and lightning, and careful caution is needed. The tallest E-tops is 14km and the Changma type(pressure type) is tallest with 12.2km in average and typhoon show shortest case with 10.5km. Depending on the intensity of rainfall, E-tops are tallest for the categories above 250mm/day with 12.5km and shortest for the categories below 80mm/day as 11.1km. By analysing the Doppler radar data, all the veering is shaped the letter of "S" and the heavy precipitation is occurred with the toward wind of 20-30m/s and away wind of 17~25m/s. The synoptic analysis says that the heavy rainfall is mainly occurred when a extra-tropical cyclone moves from the southern part of Hwajung area to the southern part of Korean peninsula. The Changma front type is bring up during the Changma period from mid-June to mid-July with the north-south oscillation of the stationary front, and the possibility of heavy rainfall is increased, and lasting time of it becomes longer when the North Pacific High is developed to make the front stationary. The heavy rainfall by the typhoon initiated when the warm and humid south-westerlies are dominated to accumulate humidity over the region where the low level around 850hPa(1.5km ) is unstable. The heavy rainfall around maritime tropical air mass is probable in case of its expanding stage than that of shrinking stage.

(The) role of tropical cyclone in southern China in heavy rainfall formation over the Korean peninsula

김계환 Graduate School, Yonsei University 2004 국내석사

동아시아 몬순기간동안 한반도에서는 대략 6 차례의 집중호우가 발생한다. 이 집중호우는 화남지방에 위치한 열대 저기압과 직접, 또는 간접적 상관을 가진다. 본 연구에서 수행된 1980년부터 1999년까지의 121개의 집중호우 사례에 대한 기후학적 분석에 의하면, 350 mm 이상의 강수를 동반하는 집중호우에 있어 화남지방에 위치하는 열대 저기압으로 인한 집중호우 사례가 전체 사례의 약 70 %를 차지한다. 이에 본 연구는 한반도 집중호우의 형성과 발달에 있어서 화남지방의 열대 저기압의 역할을 진단하고 그 역할을 정량화하고자 한다. 이를 위해 PSU/NCAR 에서 개발된 MM5를 사용하였고 초기장에서 화남지방의 열대 저기압의 정확한 모의와 직접적인 강도 변화를 위해 GFDL 에서 개발되고 공주대학교 권 혁조 교수 등에 의해 MM5에 장착된 태풍 초기화 알고리즘을 사용하였다. 본 연구에서는 1998년 8월 6일 600 mm 이상의 강수를 동반한 강화 집중호우 사례를 선택하였다. 규준실험은 화남지방의 열대 저기압 오토의 중심기압을 관측된 중심기압인 980 hPa 로 초기화한 실험이다. 다른 실험들은 열대 저기압 오토를 초기장에서 제거하거나 약화시키고, 강화시킨 민감도 실험으로 구성된다. 규준실험은 강화지역의 최대강수량을 적게 모의하지만, 강수의 분포와 시작시간에 있어 한반도 중부의 집중호우를 잘 모의한다. 민감도 실험들은 화남지방의 열대 저기압의 원격 강제력의 영향이 한반도 집중호우의 시작과 발달에 매우 중요함을 보여준다. 화남지방의 열대 저기압이 제거된 실험은 한반도 집중호우의 강수량을 10배 정도 과소 모의하고, 열대 저기압이 약화된 실험에서는 관측된 강한 대류구조와 강수 띠가 한반도에서 형성되지 않음을 나타낸다. 반면, 열대 저기압을 관측보다 강화한 실험들은 강수분포가 실제 발생지역보다 북쪽으로 이동되어 실제 집중호우 발생지역에서는 집중호우가 발생되지 않음을 보여준다. 이는 화남지방의 열대 저기압은 한반도 집중호우의 강도와 시작뿐 아니라, 공간 분포까지도 결정하는것으로 분석된다. 또한 한반도 지역에 집중호우가 발생되기 위해서는 중위도 기압계와 결합하기 위한 열대 저기압의 최적 강도가 존재하는 것으로 분석된다. 마지막으로 본 연구는 한반도에서 발생하는 집중호우의 성공적인 예보를 위해서는 화남지방의 열대 저기압이 정확하게 모의되어야 함을 밝힌다. The Korean peninsula experiences about six events of heavy rainfall every year during the East-Asian summer monsoon period, which is directly or indirectly related to the tropical cyclone. It is found that 70 percent of heavy rainfall events which daily rainfall amount exceeds 350 mm accompany by the tropical cyclone landed in southern China. This study examines the role of the tropical cyclone in southern China in the onset and maintenance of heavy rainfall over Korea. The fifth-generation Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research (PSU/NCAR) Mesoscale Model (MM5) Version 5 is utilized to identify the role of the tropical cyclone in the heavy rainfall over Korea, together with a hurricane initialization algorithm of the Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) to control the intensity of the tropical cyclone in southern China. The heavy rainfall producing 600 mm per day at Kanhwa, South Korea on 6 August 1998 is selected. The control experiment initializes the tropical cyclone Otto in southern China with the central pressure of 980 hPa as observed, and subsequent sensitivity experiments with removed, weakened, and strengthened intensity for Otto. The control experiment fairly well reproduces heavy rainfall in the central part of the Korean peninsula in terms of timing and distribution, but the local maxima are underestimated. The sensitivity results show that the effect of remote forcing due to the typhoon in southern China is crucial to the initiation and maintenance of heavy rainfall over Korea. Without the tropical cyclone landed in China, the precipitation over Korea is significantly reduced by more than a factor of 10. Precipitation band is not organized as the intensity of Otto is weakened. On the other hand, the typhoon bogussed with a stronger intensity than the observed central pressure displaces the rain band farther north, resulting in the absence of rainfall over the observed area. It is analyzed that the dissipating tropical cyclone in southern China determines not only the intensity and timing of heavy rainfall over Korea, but also its spatial distribution. It is also concluded that the optimal intensity of the tropical cyclone exist for producing heavy rainfall over Korea to couple the mid-latitude cyclonic system. This study further indicates that correct simulation of tropical cyclone in southern China is crucial to the successful forecasting of heavy rainfall over the Korean peninsula.

(A) numerical study of heavy rainfall occurred in central Korea on 12 July 2006

이지우 Graduate School, Yonsei University 2008 국내석사

한반도에서 발생하는 대부분의 집중 호우는 장마 전선상에서 발생하는 중규모 대류계의 영향을 받아 발생한다. 집중호우가 일어나기 좋은 일반적인 조건들이 밝혀져 있음에도 불구하고, 중규모 대류계가 관련된 강수의 정확한 예측에는 아직 한계가 있다. 게다가 많은 집중 호우 사례가 대만 남서쪽에 태풍이 위치하고 있을 때 나타난다. 이 연구의 목적은 이러한 조건에서 나타나는 집중 호우의 메커니즘을 이해하는 것이다. 이를 위해서 2006년 7월 12일 한반도 중부 지방에 일 강수량 399.0 mm를 기록한 집중 호우 사례를 연구하였다. 또한 동일 기간 대만 지역에서는 태풍 “빌리스”의 직접적인 영향으로 강한 호우가 있었다.한반도에 발생한 집중 호우의 구조를 종관적 및 중규모적 관점에서 이해하기 위하여 다양한 관측과 재분석 자료들이 사용되었다. 해당 강수 사례는 강수 시계열상에 나타나는 최고치에 따라 첫 번째와 두 번째 강수 기간으로 나뉘어졌다. 그 중 첫 번째 강수 두 번째 강수에 비해 좀 더 강한 지역성과 대류적 특성을 보였다. 게다가 한반도 중부 지역에는 남쪽에서 유입된 따뜻하고 습한 남풍 계열로 인하여 대류 불안정이 형성되었다. 남쪽에서 유입된 기류는 한반도를 가로지르는 장마 전선의 영향으로 상승하였고, 이는 집중 호우를 유발하는 종관적 환경이 되었다.중규모 수치 모형인 WRF 모형을 이용하여 집중 호우를 모의하였다. 규준 실험은 초기장에서 대만 남서쪽에 위치한 태풍 “빌리스”의 정확한 모의와 직접적인 강도 변화를 위해 GFDL 에서 개발되고 본 연구에서 WRF에 장착된 태풍 초기화 알고리즘을 사용하였으며, 태풍을 직접 관측한 드롭윈드존데 데이터가 태풍 초기화 알고리즘에서 생성된 인위적인 태풍을 개선하기 위하여 사용되었다. 드롭윈드존데 관측은 2006년 7월 11일 12 UTC에 대만 국립대와 대만 기상청의 지역 태풍 감시 프로젝트인 “DOTSTAR”의 일환으로 수행되었고, 그 데이터는 WRF 3D-VAR를 이용하여 자료동화 하였다. 규준실험은 한반도 중부지역의 최대강수량을 적게 모의하지만, 강수의 분포와 시계열에 있어 집중호우를 잘 모의하였다.이 외에도 태풍의 영향을 살펴보기 위해 GFDL 태풍 초기화 알고리즘만 적용한 실험과, 초기장을 개선하지 않은 민감도 실험을 수행하였다. 초기장을 개선하지 않은 경우, 태풍의 눈이 실제보다 크게 모의되며 태풍의 강도가 약하게 모의되었다. GFDL 태풍 초기화만 적용한 경우, 태풍의 직접적인 영향으로 강수가 발생한 대만 지역에 대해서는 초기장을 개선하지 않은 실험보다 강수량이 증가하여 개선된 결과를 보였으나, 그 영향이 태풍의 간접적인 영향권에 놓여있는 한반도까지 미치는 데에는 다소 부족함을 보였다.초기장에서 태풍의 모의를 개선할 경우, 태풍의 강도와 경로 및 강수량이 관측과 보다 가까워지는 경향을 보였다. 또한 태풍 외곽의 바람은 한반도로 유입되는 남서 계열의 바람과 연관되어 한반도의 집중 호우에 영향을 주는 것으로 분석되었다. Most of heavy rainfall events in Korea occur with mesoscale convective systems (MCSs) in the “Chang-ma” front. Even though the favorable conditions for the heavy rainfall are generally known, exact precipitation forecast is difficult especially when MCSs are related. Moreover, a lot of heavy rainfall events are occurred when the tropical cyclone (TC) is located in the southeast of China. The purpose of this study is to investigate the mechanism of the heavy rainfall event occurred in above mentioned conditions. Thus the heavy rainfall case in the middle part of the Korean peninsula on 12 July 2006, with a local maximum rainfall of 399.0 mm is selected in this study.Various observations and reanalysis data are used to understand the structure of the heavy rainfall in synoptic and mesoscale view points. The rainfall event is separated as first and second rainfall period according to the peak of rainfall intensity, and the first rainfall shows more locality and convective characteristics than the second one. In addition, there is convective instability due to the warm tongue to the north part of rainfall region in low level, and the cold tongue to the south in upper level. And the cold air mass near the surface raises southerly flow into the middle part of the Korean peninsula.The Weather Research and Forecasting (WRF) model is used to represent the heavy rainfall, and two more sensitivity experiments are executed to find the influence of the typhoon; The Geophysical Fluid Dynamics Laboratory (GFDL) TC initialization algorithm is implemented in the WRF to generate the bogused vortex instead of the initial typhoon, and dropwindesonde data are used to improve the bogused vortex in the model. WRF 3-dimensional variational data assimilation (3D-VAR) is used to assimilate the dropwindsonde data, which is observed on 1200 UTC 11 July 2006 as a part of Drowindsonde Observations for Typhoon Surveillance near the Taiwan Region (DOTSTAR) program, over the bogused vortex in the initial field of model forecast. As a result, the heavy rainfall event in the Korean peninsula is influenced by the southerly flow, which is connected with the flow on the east side of the typhoon. And the exact simulation of outer area of typhoon is more important than that of inner area of typhoon.

아열대화에 따른 시간강수량의 특성과 집중호우의 사례 연구

성인철 인제대학교 2012 국내석사

국문초록 아열대화에 따른 시간강수량의 특성과 집중호우의 사례 연구 성 인 철 (지도교수 : 박 종 길) 인제대학교 대학원 대기환경정보공학과 최근 40년간, 한반도 전 지역에서 강수의 양과 강도는 전반적으로 증가하였으나, 단위 시간당 강수량의 크기, 즉 강수강도에 따라 증가폭이 달랐다. 즉 강수강도가 작은 경우는 증가가 미약한 반면, 강수강도가 큰 경우에는 증가경향이 뚜렷하였다. 또한, 일 단위와 시간단위로 강수강도 증가경향이 서로 많이 달랐는데, 일 단위 강수강도 증가 경향에 비해 시간단위 강수강도가 훨씬 더 큰 폭으로 증가하고 있음을 알았다. 예를 들어, 부산의 경우는 40년간 강수량은 평균대비 6.6% 증가하였고 강수일수의 빈도를 기준으로 한 “일강수강도”는 5% 증가한 반면, 강수시간의 횟수를 기준으로 한 “시간강수강도”는 그 다섯 배가 넘는 28.2% 증가한 것으로 나타났으며, 전국 26개 지점에 대해서도 유사한 결과를 얻었다. 따라서, 기후변화에 의한 강수강도의 증가는 강수강도가 클수록, 분석기준의 시간 폭이 조밀할수록 더 컸다. 아울러, 하루 중 어느 시간대에 강수가 얼마나 집중되는가에 따라 지역별로 몇 가지 패턴으로 구분할 수 있었는데, 이러한 패턴은 지역별로 고정된 것이 아니라 시간의 흐름에 따라 변하고 있음을 알 수 있었다. 예를 들어, 부산의 경우는 오전 시간대에 강수가 상당히 집중되는 “오전쏠림” 현상이 두드러졌으며, 월별로 그리고 10년 단위로 일변화 패턴이 다양하게 변화하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 전국 26개 지점에 대하여 일변화 패턴과 그 패턴의 변화경향을 기준으로 한 유형의 분포를 보면, 트레와다 정의에 의한 아열대화 지역의 분포와 매우 밀접한 관련성이 있었다. 즉, “오전쏠림”의 특징이 두드러지고 시간의 흐름에 따라 이 특징이 더욱 심화되는 것으로 분류된 유형은 대부분 제주도와 남해안 일대를 포함하는 지역에 국한되어 나타났으며, 그 범위가 아열대화된 지역의 범위와 거의 일치하였다. 따라서, 이러한 특징이 한반도 아열대화 지역의 강수특성의 일부라고 추정해 볼 수 있었고. 매우 유사한 특징을 보이는 서해안 지역이 아열대화 진행과 매우 가까이 있음을 알 수 있었다. 또한, 시간 강수량 30mm이상인 경우와 일강수량 80mm이상인 경우를 “집중호우”라 정의할 때, 집중호우 사례는 전국적으로 지난 40년간 약 1.5배 증가하였으며, 계절별로는 7,8월에 약 62%가 하루 중에는 오전에 약 57%가 집중되어 발생하는 경향을 보였다. 특히, 아열대화된 지역과 지리적 일치를 보이는 유형에서는 오전에 약 65%의 집중호우가 발생한 것으로 나타나 집중호우의 오전쏠림이 훨씬 더 두드러지는 특징을 보이고 있음을 알았다. 색인단어 : 시간강수강도, 오전쏠림, 아열대화, 집중호우

集中豪雨에 따른 都市地域의 被害 와 水防對策에 관한 연구

오호석 경북대학교 대학원 2005 국내석사

(Abstract) According to an advance of the scientific civilization, a city is sharply advanced and complicated. If it occurs to a disaster in the metropolis by an overpopulation, the many complex damages will be occurred in a city. Among the natural disasters, a flood disaster has made us perplexed economically and socially. The frequency of a natural disaster and urban flood damage by severe rain storm are presently very serious. Our country that suffers from a loss of lives and economical damage causes an absurd social confusion every year, because of damage from a flood. Nevertheless, no governments have effective ways to prevent many damages referred above. The city of Daegu in South Korea has been more affected by flood than any other Korean city. This paper describes how serious the damage has been, discusses the causes of flooding, and suggests how to prevent future flooding in the Daegu area. It is hard to completely eliminate the problem, but with some measures we can considerably reduced it. A flood control program(FCP) is proposed, which works together with the geographic information system(GIS), which has much geographical information about Korea. The FCP program can identify what is now happening in a field of disaster prevention and can guide us in what to do in an emergency. This paper suggests a guideline for flood emergency.

호우원인에 따른 자료기간별 확률강우량 산정 및 방법별 IDF 곡선 작성

박민현 서울시립대학교 2011 국내석사

Currently, record-breaking damages are rapidly rising all over the world relating to the climate change. In Korea, damages from localized torrential downpours and typhoon are also rapidly increasing. Among them, the typhoon RUSA which occurred from August 31 to September 1, 2002, affected huge amount of flood damages and occurred high restoration cost. Also there were total 6 frequencies of flood damages in 2003; among them, the 4 frequencies were caused by a localized torrential downpour due to seasonal rainfall front and stationary front which occurs July through August. Therefore, the counter plan has to vary in different region related to the cause of heavy rain. The paper focused to research countermeasures according to the cause of torrential rain. To separate the cause of the rainfall into localized heavy rain and typhoon, it first had to researched typhoons that effected Korea provided by Meteorological Administration. After then, it actually divided the cause of heavy rain into typhoon and localized torrential rain. Also, the paper compared the data period (the first day of the observation ~ 2001 and the day after RUSA ~ 2009) to find out the change between before and after the typhoon RUSA (2002) which seriously harmed Korea. As the result of the research, the eastern coast and southern coast of Korea were largely influenced by typhoon. On the other hand, the western coast and interior were hugely affected by localized heavy rain. According to the result of basic statistics and frequency analysis, the probability precipitation might be little different among areas, in case of Gangneung region, it have increased about 25.0~30.0%. However, the rest of the region showed just a little change such as 0.0%~0.1%. Also, the Intensity-Duration-Frequency Curve was completed using usual equation and combined equation after calculating the probability precipitation related to rainfall intensity by using frequency analysis data. As the calculated result of the IDF Curve related to combined equation, the correlation for each return period was average 0.9976. On the other hand, the result of the IDF Curve from usual equation was calculated as average 0.9955 per return period even though the correlation had little difference between the equations. Therefore, it estimates to draw more reliable value than when it completed the IDF Curve from combined equation. 최근 기후변화로 인한 기록적인 피해가 지구촌 곳곳에서 급증하고 있다. 우리나라 역시 집중호우와 태풍으로 인한 피해가 급증하고 있다. 그 중 태풍 루사(RUSA)는 2002년 8월 31일부터 9월 1일에 걸쳐 막대한 홍수피해 및 복구비용이 발생하였다. 또한 2003년에 총 6회의 홍수 피해가 발생하였는데, 이 중에서 4회는 7월부터 8월까지 장마전선과 정체전선 등으로 인한 집중호우가 원인이었다. 따라서 호우 원인에 따라 지역마다 대응 방법을 달리하여야 한다. 본 논문은 우리나라 호우의 원인에 따른 대응 방안을 위한 분석을 하였다. 먼저 강우의 발생 원인을 태풍과 집중호우로 구분하기 위해 기상청으로부터 우리나라에 영향을 끼친 태풍을 조사하였다. 그리고 호우의 원인을 태풍과 집중호우로 나누었다. 또한 우리나라에 큰 피해를 줬던 태풍 루사(2002년 발생)의 발생 전과 후의 변화를 알아보기 위하여 자료기간을 관측개시일부터 2001년까지와 2009년까지로 구분하여 비교하였다. 분석 결과, 우리나라 동해안과 남해안은 태풍의 영향을 크게 받고 서해안과 내륙은 집중호우의 영향을 크게 받는 것으로 분석되었다. 또한 기초통계량과 빈도해석 결과를 보면 확률강우량은 지역마다 약간의 차이가 있지만 강릉지역의 경우에는 약 25.0~30.0% 증가하였다. 하지만 그 외의 지역에서는 0.0%~1.0% 정도로 약간의 변화만 확인 되었다. 또한 빈도해석 자료를 이용하여 호우의 발생 원인에 따른 강우강도에 따른 확률강우량을 산정한 후 일반형 및 통합형식에 의한 IDF 곡선 을 작성하였다. 자료기간은 관측개시일 부터 2001년까지 그리고 관측개시일 부터 2009년 까지 구분하여 분석을 수행하였다. 통합형 식에 의한 IDF곡선 산정결과 상관관계는 재현기간별 평균 0.9976로 분석되었으며, 일반형 식을 통하여 산정한 IDF곡선식의 상관관계는 식에 따라 조금 차이는 있었으나 재현기간별 평균 0.9955인 것으로 분석되었다. 따라서 통합형식에 의한 IDF곡선 작성 시 보다 신뢰성 있는 값을 도출해 낼 수 있을 것으로 판단된다.

2002년 8월 6~7일의 중부지방 집중호우를 가져온 교란의 구조와 발생 기구

신철수 연세대학교 대학원 2004 국내석사

2002년 8월 6~7일의 중부 지방 집중호우를 일으킨 종관 기상장의 특징 및 교란의 중규모 구조와 호우 발생 기구를 관측 분석 및 수치 실험을 통하여 조사하였다. 한반도에는 8월 3일부터 14일까지 12일간 연속적인 집중호우가 내렸고, 중부지방에는 6일 12UTC와 7일 06UTC 사이, 18시간 동안 대류계가 머물며 최고 300mm 이상의 호우가 집중되었다. 대류계의 최대 크기는 남북으로 약 150km 이내, 동서방향으로는 약 300km 정도인 meso-α 와 meso-β 규모의 경계에 해당하고, 그 안에보다 더 작은 대류계들이 생성과 소멸을 반복하며 국지적으로 시간당 30mm 이상의 비를 내렸다. 사례 기간 내내 정체해 있는 북서태평양 고기압과 오호츠크해에 위치한 저기압의 영향으로 몽골 지방에서부터 다가오던 상층 기압골은 우리나라를 통과하지 못하고 만주 지방에 중심을 둔 채 서해상으로 뻗어있다. 이 기압골 풍하측과 북서태평양 고기압과의 사이에서 상층 jet streak 또한 정체해 있지만 이로 인한 중부지방 상공으로의 한랭 이류는 나타나지 않는다. 따라서 중부 지방은 상대적으로 높은 정지 안정도를 보였고, 대류 불안정한 대기의 열역학적 구조를 갖지만 불안정도의 크기는 작았으며, 준지균 강제에 의한 상승 운동은 만주 지방의 지상 저기압 부근에서 활발하여 남한 지방에까지 영향을 미치진 못했다. 지상에서는 대륙 고기압과 북서태평양 고기압 사이에서, 화남 지방의 열대 저기압으로부터 일본 동해상의 약한 저기압까지 하나로 연결된 큰 기압골이 한반도에 위치하고, 북서태평양 고기압 가장자리를 따라 남서류의 하층 제트가 나타난다. 따라서 종관 규모 기상장은 화남 지방의 많은 수증기를 한반도로 유입하는 유리한 통로를 만들었으며, 이번 집중호우는 상층 기압골 풍하측과 상층 jet streak 입구 우측에서, 지상 기압골과 하층 제트 북서쪽에서 발생하였다. 하층 제트는 한반도로 수증기를 직접 수송하였고, 장벽 역할을 한 북서 및 북동 기류와 중부 지방에서 하층 수렴 구조를 강화시키며 지속적으로 수증기를 공급하는 역할을 하였다. 특히 북서 기류와 하층 제트를 따르는 남서 기류는 서해상에서 수렴하며 밴드 형태의 대류 세포를 촉발하였고 주로 수원 지방을 통해 유입되며 크게 발달하였다. 동진하는 이 대류계가 소멸할 때 발생하는, 강수 증발에 의한 하층에 한랭 핵(cold pool)은 태안반도에서 북동진하는 또 다른 대류 세포를 크게 발달시켜서 원주 및 양평 등지에서 지속적인 호우를 가능하게 하였다. 한편, 상층 jet streak 입구 우측에 위치한 중부 지방은 상층에 지속적인 발산장이 존재하고 제트 축을 가로지르는 비지균 흐름에 의한 2차 순환은 촉발된 대류세포를 깊고 강한 대류계로 발달시키는 역할을 하였다. 또한 대류계에 의한 잠열방출 효과는 상·하층 제트를 강화시키며 하층 수렴과 상층 발산의 연직 구조를 더욱 공고히 하였다. 따라서 상층 제트와 하층 제트, 그리고 대류계 사이의 이러한 상호작용이 중부 지방에 오랜 시간동안 집중 호우를 일으킨 핵심적인 발생 기구였다. The dynamics and structure of disturbance associated with heavy rainfall over central Korea for 6~7 August 2002 are investigated using both observation and a numerical model. The heavy rainfall occurred for 12 consecutive days from 3 to 14 August 2002 and the intense convection system remained for 18 hours from 1200 UTC 6 throughout 0600 UTC 7 August 2002, especially over central Korea producing heavy rainfall over 300 mm. The scale of this disturbance is the outer boundary of meso-β scale with 150km width and 300km length at the mature stage and smaller convective cells are embedded in larger one initiating and decaying repeatedly. The stationary Northwest Pacific Subtropical High (NWPSH) causes the upper-level pressure trough to be almost stationary from Manchuria to Yellow Sea, which came from Mongol area. The upper-level jet streak is also stationary between the downstream of this trough and NWPSH, but it doesn't bring cold advection at upper-level above central Korea. Thus the static stability is relatively higher and there is a weak convective instability in central Korea. Moreover, quasi-geostrophic forcing makes no influence on a vertical motion in the middle of Korea. On the other hand, a large trough on surface is extended from a tropical depression in southern China toward a low in the eastern sea of Japan between the continental high and NWPSH. And there is low level jet (LLJ) with the southwesterly flow along the boundary of NWPSH. In this case, the primary role of LLJ is to convey moisture directly from southern China to Korean peninsula. The warm moist air, which is advected by LLJ, is also converged in central Korea because of LLJ and the blocking cold flow to the north. The convective cells over Yellow Sea are initiated by the convergence between the cold northwesterly and the warm flow by LLJ. They are also regenerated by cold pool near Wonju, which formed as the eastward-moving old cells decay. Central Korea is horizontally located in the right-rear quadrant of the upper-level jet streak and mass divergence exists continuously at upper-level. Thus the thermally direct secondary circulation by cross-jet ageostrophic flow makes a favorable condition to develop the triggered convective cells deeply. A pronounced vertical couplet of low-level convergence and upper-level mass divergence is established, linked by intense latent heat release. Therefore mutual interactions between each jet and the convective system can produce heavy rainfall over central Korea for a long time

기후변화를 고려한 호우원인별 극한강우 분석에 따른 도시하천 안전성 평가 및 적용

송현섭 서울시립대학교 일반대학원 2012 국내박사

Recently, the Korean Peninsula has suffered from flood because of the climate change caused by global warming, and the amount of damage showed an increasing trend. Probable hydrologic quantity, which was calculated by hydrologic analysis method, an established method for computation, will not be able to cover the recent extraordinary flood and that there's a possibility of a bigger flood, we need a new plan for the flood prevention. Thus, we need to understand the occurrence mechanisms and the nature of the extreme rainfall which is the dominant cause of the big flood. We also need to evaluate the excessive rainfall by separating the cause of occurrence, because the characteristic of the rainfall shows a big regional deviation. Plus we need to reassess the probability flood discharge by comparatively analyzing the future excessive rainfall characteristics in Korea considering the climate change. In this research, we classified the major storm events occurred in the Korean Peninsula, the local downpour, typhoon, entire rainfall by the cause of occurrence and for each major storm events; we composed the annual maximum time series, annual exceedance time series. Plus we carried out the probability precipitation using point frequency analysis to comparatively analyze the probable precipitation. By combining the estimated quantity of the typhoon and the local downpour, we calculated the probability precipitation to investigate the characteristics of change. As a result of the frequency analysis, the regions that are influenced by the typhoon and the rain have sufficient probability in exceeding the precipitation set for the entire rainfall, so that for the region vulnerable to the typhoon or local downpour, there is a need to extract and set a new probable precipitation. For the annual exceedance series, we invented the PACI (Precipitation Analysis and Climate Indices) which reflects the hydrologic weather parameters and calculates the probability precipitation to evaluate the adaptiveness, and set a future probability precipitation by anticipating the effects of the climate change using the hydrologic weather parameters. We found out that the probable precipitation, which is estimated by PACI method, is similar to that of the Probability Precipitation using Point Frequency Analysis, so that we could confirm to adapt the method. Plus, by estimating the change in the hydrologic weather parameters caused by the climate change, and by using the PACI method, the probability precipitation in 2030 will increase by 6% in average in the entire target region. Finally, we analyzed the flood discharge and the flood stage with the probable precipitation in the Ui-stream as one of typical urban streams in Korea, by using PACI method. Through this, we could single out the present vulnerable flood areas caused by the changes of the excessive rainfall in the Ui-stream and the future vulnerable flood areas. As a result, we suggested the basis of constructing the effective flood control and flood disaster prevention measures considering the climate change. The calculation method of Probable Precipitation, Probable Flood Discharge, Flood Stage, Hydrologic Weather Parameters, and Probable Hydrologic Quantity using the PACI method suggested in our research can compute the Probable Hydrologic Quantity that reflects the Hydrologic Weather Parameters. Plus, to complement the observation time deficiency, we could utilize the annual exceedance series of the rainfall data and the simulation to decrease the uncertainty and the error so that it could be used in Korea and in other countries which have observation time deficiency. 최근 지구온난화에 따른 기후변화와 기상이변으로 인해 한반도는 빈번히 홍수 피해를 입고 있으며 그 피해 또한 증가하고 있는 추세이다. 기존의 수문해석기법을 통해 산정된 확률수문량은 최근의 이상홍수를 감당하기 버거운 실정이며 앞으로 더 큰 홍수가 발생할 수 있으므로 홍수방어를 위한 새로운 대책이 요구되고 있다. 이에 따라 이상홍수의 지배적 원인이라고 할 수 있는 극한강우의 발생과 그 특성을 알아보고 강우특성이 지역적으로 편차가 크므로 극한강우를 발생원인별로 구분하여 평가할 필요가 있으며, 미래의 기후변화를 고려한 우리나라의 극한강우특성을 비교 분석하여 확률홍수량을 재평가 해볼 필요성이 있다. 본 연구에서는 한반도에서 발생하는 주요호우사상을 발생원인에 따라서 집중호우, 태풍 및 전기간으로 구분하여 각각의 호우사상에 대해서 연최대치 및 연초과치 시계열 자료를 구성하였다. 이를 통해 매개변수적 지점빈도해석을 실시하여 호우원인별로 산정한 확률강우량과 비교·분석하였고 태풍과 집중호우의 확률밀도함수의 결합을 통해 확률강우량을 산정하여 그 특성을 알아보았다. 빈도해석의 분석결과, 태풍과 집중호우의 영향을 받는 지점은 전기간 호우에 대하여 산정한 확률강우량을 초과할 가능성이 충분하다고 판단되어 이러한 영향을 많이 받는 지점의 경우에는 태풍과 집중호우를 따로 추출하여 확률강우량을 산정할 필요가 있다고 판단된다. 다음으로 호우원인별로 구성된 연초과치 자료를 대상으로 수문기상인자를 반영하여 확률강우량을 산정할 수 있는 PACI(Precipitation Analysis and Climate Indices) 기법을 개발하여 적용성을 살펴보고, 수문기상인자를 통해 나타나는 기후변화의 효과를 전망하여 미래의 확률강우량을 산정하였다. 수문기상인자를 활용하여 추정된 PACI 기법에 의한 확률강우량은 매개변수적 지점빈도해석을 통해 추정된 확률강우량과 유사한 범위의 Quantile을 갖는 것으로 분석되어 그 적용성이 확인되었다. 이에 더하여 기후변화로 인하여 수문기상인자의 변화를 예측하고 PACI 기법에 반영해 2030년 기준의 미래 확률강우량을 추정한 결과, 전 대상지점에서 평균 약 6% 정도가 증가하는 것으로 나타났다. 마지막으로 우리나라의 대표적인 도시하천유역인 우이천에 PACI 기법을 통해 산정한 확률강우량으로부터 홍수량 및 홍수위 분석을 수행하였다. 이를 통하여 우이천의 극한강우 변화에 따른 현재와 미래의 홍수 취약 지역을 선정함으로써 기후변화를 고려한 효과적인 치수방재대책을 수립할 수 있는 기초를 제시하였다. 본 연구에서 제안한 PACI 기법은 수문기상인자를 반영하여 확률수문량을 산정할 수 있을 뿐만 아니라, 우리나라의 부족한 관측기간을 보완하기 위하여 연초과치 계열의 강우자료를 모의발생에 활용함으로써 강우분석의 불확실성과 오차를 저감할 수 있는 방안으로 국내·외의 강우 관측기록이 부족한 지역에 응용이 가능한 기법으로 판단된다.