기후변화가 유역의 수자원 및 생태서식환경 변화에 미치는 영향 평가

Title
기후변화가 유역의 수자원 및 생태서식환경 변화에 미치는 영향 평가
Authors
김수전
Keywords
기후변화가유역의수자원및생태서식환경변화에미치는영향평가
Issue Date
2011
Publisher
인하대학교
Abstract
지구온난화로 인한 기후변화는 물의 시공간적 분포 특성에 영향을 미쳐 미래 수자원 계획과 관리에 어려움을 가중시키고 있다. 이에따라 수자원 분야에 대한 기후변화 연구가 활발히 진행되어 왔으나 단순 수문량의 변화에 초점이 맞추어져 왔던 것이 사실이다. 이에 본 논문에서는 기후변화가 수자원 뿐만 아니라 수생태에 미치는 영향을 정량적으로 평가하고자 하였다. 또한 절차와 방법론이 복잡하고 분석결과의 불확실성이 큰 기존의 축소기법 대신에 비교적 간단한 축소기법을 제시하고자 하였다. 이를 위하여 IPCC의 SRES A1B 시나리오와 CNCM3 GCM 모형을 선정하여 남한강 유역을 대상으로 적용하였다. GCM 자료의 공간축소 기법으로 기상학적 특성 뿐만 아니라 지형학적 특성을 함께 고려할 수 있는 ANN-SKLM 방법을 제시하였다. 또한, 월자료를 일자료로 분해하는 시간축소 기법으로 기존의 통계학적 방법이 아닌 분석 절차를 간소화 할 수 있는 새로운 비선형 방법인 NN-GA 기법을 제시하였다. 축소기법을 통하여 생성한 일 기상계열을 장기유출 모형인 SWAT 모형에 입력하여 유출량을 산정함으로써 유출량의 변화를 전망하였다. 그리고 SWAT 모형의 유출량 계열을 물수지 기반의 K-WEAP 모형의 입력자료로 활용하여 미래 목표기간별 물부족량을 산정하였다. 또한, 수문변화지표법(IHA)을 통하여 환경유량을 산정하고 SWAT 모형의 수질 모의 결과를 활용함으로써 기후변화 지표어종인 금강모치의 미래 생태서식 공간 변화를 분석하였다. 본 연구에 의하면 미래 유출량의 홍수기 증가와 갈수기 감소 경향이 있을 것으로 분석되었으며 이수측면에서 물부족량이 크게 증가할 것으로 예측되었다. 또한, 극한 갈수량의 심화 현상과 수온의 증가 경향으로 인하여 대표어종의 생태서식 공간이 감소될 것으로 전망되었다. 따라서 수자원 계획과 관리에 있어 기후변화는 반드시 함께 고려되어야 하며, 이를 위하여 기후변화 영향을 정량적으로 평가하고 이를 정책에 반영하기 위한 연구가 지속적으로 수행되어야 하겠다.
Description
목 차 논문의 요지 ⅰ Abstract ⅱ 제 1 장 서 론 1 1.1 연구배경 및 목적 1 1.2 연구동향 4 1.2.1 기후변화가 수자원에 미치는 영향 평가 부문 4 1.2.2 미래 기후모의와 활용을 위한 축소기법 연구 16 1.2.3 기존 연구에 대한 고찰 18 1.3 연구내용 및 범위 21 제 2 장 기후변화 영향 분석을 위한 기본이론 25 2.1 기상관측 자료에 의한 ETCCDI 극한지수 25 2.1.1 ETCCDI 극한 지수 구성요소 25 2.1.2 우리나라에서 적용 가능한 극한 지수 분류 및 보완 34 2.2 기후변화의 개념 35 2.2.1 기후변화의 정의 및 내용 35 2.2.2 IPCC 평가보고서 37 2.3 기후변화 시나리오와 기후모형 42 2.3.1 기후변화 시나리오 42 2.3.2 기후모형 48 2.4 NCEP 자료와 축소기법 53 2.4.1 NCEP 자료 53 2.4.2 통계학적 축소기법 55 2.4.3 동역학적 축소기법 57 2.4.4 축소기법의 비교 57 제 3 장 기후변화 영향 분석을 위한 축소기법 개발 61 3.1 기후변화 시나리오 및 기후 모형 선정 61 3.1.1 기후변화 시나리오 선정 61 3.1.2 IPCC 기후모형 평가를 통한 적정 모형 선정 62 3.2 지형학적 영향을 고려한 공간축소기법의 개발 63 3.2.1 신경망과 SKLM 기법 63 3.2.2 신경망을 이용한 공간축소 기법 79 3.2.3 공간축소된 강수량의 지형적 영향을 고려하는 SKLM 기법 81 3.3 최근린 방법과 유전자 알고리즘을 이용한 시간축소기법의 개발 83 3.3.1 최근린 방법과 유전자 알고리즘 83 3.3.2 최근린 방법과 유전자 알고리즘에 의한 시간축소 방안 90 3.3.3 최근린 방법과 유전자 알고리즘(NN-GA)에 의한 시간축소기법 개발 101 제 4 장 유역의 유출 및 물수급 분석을 위한 모형 103 4.1 SWAT 모형과 K-WEAP 모형 103 4.1.1 유출 분석을 위한 SWAT 모형 103 4.1.2 물수급 분석을 위한 K-WEAP 모형 105 4.2 SWAT 모형 106 4.2.1 SWAT 모형의 구조 106 4.2.2 SWAT 모형의 성분 106 4.3 K-WEAP 모형 120 4.3.1 K-WEAP 모형의 구조 120 4.3.2 K-WEAP 모형의 성분 121 4.3.3 장래 물수요 시나리오 125 제 5 장 기후변화가 유출특성과 물수급에 미치는 영향 평가 129 5.1 대상유역 및 자료수집 130 5.1.1 대상유역 130 5.1.2 자료수집 및 목표기간 설정 131 5.1.3 ETCCDI 극한지수 산정을 통한 기후의 변동성 분석 133 5.2 기후자료의 공간축소와 시간축소 142 5.2.1 공간축소를 위한 신경망 모형의 구축 142 5.2.2 신경망 모형의 적용 143 5.2.3 SKLM 기법을 이용한 강수량의 공간분포 추정 157 5.2.4 NN-GA기법을 이용한 기후자료의 시간축소 169 5.3 SWAT 모형을 이용한 유출특성 분석 195 5.3.1 지형자료의 및 입력자료의구축 195 5.3.2 SWAT 모형 보정 및 검증 201 5.3.3 기후변화를 고려한 유출특성 분석 205 5.4 K-WEAP 모형을 이용한 물수급 분석 211 5.4.1 기후변화-물수요 시나리오 작성 211 5.4.2 남한강 유역의 물 수급 네트워크 213 5.4.3 기후변화를 고려한 시나리오별 미래 물 부족량 예측 214 5.4.4 미래 물 부족량에 대한 고찰 224 제 6 장 기후변화에 따른 유역의 수생태 변화 특성 분석 227 6.1 수문변화지표법 227 6.1.1 수문변화지표법의 모형 구조 229 6.1.2 수문변화지표법의 모형 이론 230 6.2 기후변화 생물지표와 대표어종의 선정 238 6.2.1 기후변화 생물지표 238 6.2.2 대표종의 선정 239 6.3 미래 생태서식 환경의 변화 예측 241 6.3.1 SWAT 모형을 이용한 유량 및 수질 모의 241 6.3.2 수문변화지표법을 이용한 생태유량 변화 분석 251 6.3.3 대표어종의 생태 서식 공간
URI
http://dspace.inha.ac.kr/handle/10505/23009
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College of Engineering(공과대학) > Civil Engineering (사회인프라공학) > Theses(사회인프라공학 석박사 학위논문)
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