잔차시계열 분석을 통한 비정상성 강우빈도해석

Abstract

최근 기후변화로 인한 집중호우가 증가하여 기상재해에 따른 피해가 증가하고 있다. 미래의 발생가능한 극한 강우사상에 대응하기 위해, 일반적으로 수문학적 빈도해석을 이용하여 목표연도의 설계 강우량을 산정한다. 이것은 빈도해석에 적용된 강우자료가 정상성임을 가정하여 설계 강우를 산정하는 것이다. 하지만, 최근 관측된 강우자료를 살펴보면, 통계적 특성이 정상성임을 가지지 않는 경우가 있다.

본 연구는 연최대 강우량의 경향성 분석을 바탕으로, 목표연도의 확률강우량을 산정하는 방법을 제안하였다. 현재까지의 관측자료를 기초로 선형회귀식의 추세선을 이용하여 잔차 시계열을 생성하고, 잔차에 대한 확률밀도함수를 추정한 후, 추세선의 증가 및 감소 경향을 고려하여 비정상성 확률강우량을 산정하였다.

14개의 강우관측지점에 적용한 결과, 증가경향을 보이는 경우에는 현시점까지의 자료에 대한 선형회귀식을 산정한 후, 목표연도까지 연장했을 때의 추세요소를 산정한 방법이 적절한 확률강우량을 산정하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 정상성을 바탕으로 추정한 확률강우량과 비교했을 때, 5-25%의 예측편차가 1-22% 정도로 감소하였다.