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SPI 가뭄지수의 EOF 분석을 이용한 가뭄의 시공간적인 특성 연구
A Study of Drought Spatio-Temporal Characteristics Using SPI-EOF Analysis

장연규   (인천대학교 토목환경시스템공학과UU0001082  ); 김상단   (부경대학교 환경시스템공학부UU0000598  ); 최계운   (인천대학교 토목환경시스템공학과UU0001082  );
  • 초록

    본 연구에서는 우리나라 가뭄의 공간적인 특성을 파악하고 가뭄의 진행에 따른 피해규모를 산정하기 위하여 가뭄 심도-영향면적-생기빈도 곡선을 작성하여 제시하였다. 이를 위하여 전국의 기상관측소 지점별로 SPI를 산정하였으며, 산정된 지점별 SPI 자료를 이용하여 EOF 분석을 실시하였다. EOF 분석으로부터 추출된 핵심 공간패턴자료들은 다시 공간적으로는 Kriging 기법을 이용하여 보다 세밀한 공간정보를 갖는 자료로 확장되었으며, ARMA 모형을 이용하여 장기간의 가뭄사상을 모의발생하였다. 모의발생된 공간적인 장기간의 가뭄사상들로부터 특정 가뭄심도별 영향면적별 생기빈도 곡선을 작성할 수 있었다.


    This study introduced a method to evaluate the probability of a specific area to be affected by a drought of a given severity and shows Its potential for investigating agricultural drought characteristics. The method was applied to South Korea as a case study. The proposed procedure included Standardized Precipitation Index(SPI) time series, which were linearly transformed by the Empirical Orthogonal Functions(EOF) method. These EOFs were extended temporally with AutoRegressive Moving Average(ARMA) method and spatially with Kriging method. By performing these simulations, long time series of SPI can be simulated for each designed grid cell in whole area. The probability distribution functions of the area covered by a drought and the drought severity are then derived and combined to produce drought severity-area-frequency(SAF) curves.


  • 주제어

    가뭄.  

  • 참고문헌 (18)

    1. 신현석, 박무종 (1999). '신경망을 이용한 우리나라의 시공간적 가뭄의 해석' 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 32권, pp.15-29 
    2. 유철상, 안재현, 류소라 (2004a). '포아송과정을 이용한 가뭄의 공간분포 분석', 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제37권 제10호, pp281-289     
    3. 유철상, 전경수, 김기욱 (2004b). '한강유역 강수의 산지효과 추정 -II. EOF분석-', 대한토목학회논문집, 대한토목학회, 제24권 제1B호, pp.41-46 
    4. de Marsily, G. (1986). 'Quantitative Hydrogeology', Academic Press 
    5. Hege Risdal, Lena M. Tallaksen (2003). 'Estimation of regional meteorological and hydrological drought characteristics: a case study for denmark', Journal of Hydrology 281, pp. 230-247 
    6. Henriques, A. G., M. J. J. Santos (1999). 'Regional Drought Distribution Model', Phys. Chem Earth(B), Vol. 24, No. 1-2, pp. 19-22 
    7. Hisdal, H., Stahl, K., Tallaksen, L.M. and Demuth, S. (2001). 'Have streamflow droughts in Europe become more severe or frequent?', International Journal of Climatology, 21, pp. 317-333 
    8. Mckee, T. B., Doesken, N. J. and J. Kleist (1993). 'The relationship of drought frequency and duration to time scales. Pre prints', 8th Conference on Applied Climatology, 17-22 January, Anaheim, CA, pp. 179-184 
    9. Palmer, W.C. (1965). 'Meteorological Drought', Research Paper No. 45, U.S.Weather Byreau, Washington, D.C 
    10. Santos, M.A. (1983). 'Regional drought: a stochastic characterization', Journal of Hydrology, 66, pp. 183-211 
    11. Sen, Z. (1980). 'Regional drought and flood qrequency analysis: theoretical consideration', Journal of Hydrology, 46, pp. 256-279 
    12. Sen, Z. (1998). 'Probabilistic formulation of spaiio-temporal drought pattern', Theoretical and Applied Climatology, 61, pp. 197-200 
    13. Shafer, B.A. and L.E. Dezman (1982). 'Development of a Surface Water Supply Index(SWSI) to assess the severity of drought conditions in snowpack runoff areas', Proceeding of the Western Snow Conference, pp. 164-175 
    14. Tomozeju, R., Busuioc, A, Marletto, V.. Zinoni, F. and Cacciarnini C. (2000). 'Detection of Oonaes in the Summer Precipitation Time Series of the Region Emilia-Rormgna', Italy, Theor. Appl, Climatol., Vol.67, pp. 193-200 
    15. Wall, Micheael E., Andreas Rechtsteiner, Luis M Rocha. (2003). 'Singular value decomposition and principal component analysis', in A Practical Approach to Microarray Data Analysis, D. P. Berrar, W. Dubitzky, M Granzow, eds. pp. 91-109 
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    17. George H. Dunteman (1989). 'Principal Components Analysis', Sage Pubns 
    18. 김형수, 문장원, 김재형, 김중훈 (2000). '한강유역의 가뭄경향에 관한 연구' 한국수자원학회논문집, 한국 수자원학회, 33권, pp. 437-446 
  • 이 논문을 인용한 문헌 (8)

    1. Kim, Hosung ; Park, Jinhyeog ; Yoon, Jaeyoung ; Kim, Sangdan 2010. "Application of SAD Curves in Assessing Climate-change Impacts on Spatio-temporal Characteristics of Extreme Drought Events" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, 30(b6): 561~569     
    2. Yoo, Ji Young ; Kim, Tae-Woong ; Kim, Sangdan 2010. "Drought Frequency Analysis Using Cluster Analysis and Bivariate Probability Distribution" 大韓土木學會論文集, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, B. 수공학, 해안 및 항만공학, 환경 및 생태공학, 30(b6): 599~606     
    3. Yoo, Ji-Young ; Choi, Min-Ha ; Kim, Tae-Woong 2010. "Spatial Analysis of Drought Characteristics in Korea Using Cluster Analysis" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 43(1): 15~24     
    4. Choi, Chi-Hyun ; Choi, Dae-Gyu ; Kim, Eung-Seock ; Kim, Sang-Dan 2010. "Effects of Clime Change on Spatio-Temporal Behavior of Drought Using SAD Analysis" 한국방재학회논문집 = Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, 10(6): 89~97     
    5. Choi, Dae-Gyu ; Ahn, Jae-Hyun ; Jo, Deok-Jun ; Kim, Sang-Dan 2010. "Estimating Climate Change Impact on Drought Occurrence Based on the Soil Moisture PDF" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 43(8): 709~720     
    6. Lee, Joo-Heon ; Kim, Chang-Joo 2011. "Derivation of Drought Severity-Duration-Frequency Curves Using Drought Frequency Analysis" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 44(11): 889~902     
    7. Ryu, Jung Su ; Ahn, Jaehyun ; Kim, Sangdan 2012. "An Application of Drought Severity-Area-Duration Curves Using Copulas-Based Joint Drought Index" 韓國水資源學會論文集 = Journal of Korea Water Resources Association, 45(10): 1043~1050     
    8. Lee, Joo-Heon ; Jang, Ho-Won ; Kim, Jong-Suk ; Kim, Tae-Woong 2015. "Quantitative Characterization of Historical Drought Events in Korea - Focusing on Drought Frequency Analysis in the Five Major Basins -" Journal of Korea Water Resources Association = 한국수자원학회논문집, 48(12): 1011~1021     

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