이변수 가뭄 해석을 통한 서울의 가뭄평가

Abstract

가뭄에 대한 대책을 수립하기 위해서는 가뭄의 심도 및 지속기간 등 가뭄특성을 산정하여 가뭄을 정량화하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 도입하여 가뭄특성을 정량적으로 산정하였다. 가뭄은 일정기간 지속되는 특성을 지니고 있기 때문에 일정 관측기간 동안 제한된 가뭄사상을 가지게 된다. 본 연구에서는 기록된 측우기 자료(1770년 ~ 1907년)를 이용하여 관측자료를 확장하였고, 이를 이용하여 보다 많은 가뭄특성자료를 획득하여 가뭄빈도해석을 실시하였다. 측우기자료와 관측자료를 이용하여 산정된 SPI로부터 절단수준법 개념을 이용하여 SPI의 -1이하를 가뭄으로 정의하고, 가뭄 심도 및 가뭄 지속기간을 구하였다. 가뭄의 심도와 지속기간은 가뭄을 특성화 하는데 있어서 주요 인자로서 최근 이 두 특성을 함께 고려하는 빈도해석법들이 제안되고 있다. 기존의 단일변수 빈도해석을 가뭄에 적용하였을 경우, 가뭄의 심도와 지속기간을 이용하여 구한 각각의 재현특성이 상이하게 나타나는 경우가 있는데, 이는 하나의 가뭄사상의 재현특성을 표현하는데 적절하지가 않다. 본 연구에서는 이변수 감마 분포(bivariate Gamma distribution)를 이용하여 가뭄심도와 지속기간의 결합확률밀도함수(joint probability density function)을 추정하고, 이를 통하여 가뭄의 이변수 재현기간을 산정하여 분석하였다. 또한 이를 통하여 하나의 가뭄 특성을 이용한 재현기간과 심도, 지속기간 모두를 고려한 재현기간과 비교하였다.; In order to establish a comprehensive drought management plan, a drought characterization needs to be preceded. Recent studies show that there are two main considerations in the drought characterization. Since a drought is usually represented by duration and severity, and lasts a certain period of time, a multidimensional characterization and an approach for extension of drought data should be considered. Multidimensional characteristics of droughts make conventional univariate analyses unable to a reveal significant relationship among drought properties. Furthermore, modernistic hydrologic data tend to be too short to fully evaluate drought characteristics. In this study, a practical methodology for frequency analysis of hydrological drought is proposed to evaluate the drought return period in two dimensions. Drought properties such as duration and severity are defined by using the Standard Precipitation Index (SPI). The bivariate return period of droughts is estimated based on the bivariate probability density function of duration and severity. In Korea, there are more than a hundred years of precipitation data collected in Chosun Kingdom Age using an old Korean rain gage called “Chukwooki”. The Chukwooki data have been fully recovered and translated into the currently used scale units through recent researches in Korea. The Chukwooki data are used in this study to extend precipitation data to extract sufficient drought properties in Seoul. It may provide useful information in studies on drought recurrence characteristics in perspective on the past, present, and future.