공간연관성 지표를 이용한 낙동강 유역의 가뭄 핫스팟 지역 분석 = Analysis of Drought Hotspot Areas Using Local Indicators of Spatial Association in the Nakdong River Basin

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As drought risk increases due to climate change, various research works are underway around the world to respond to drought so as to minimize drought damage. In particular, in recent years, many studies are focused on analyzing regional patterns of drought in a comprehensive manner, however there is still insufficient to quantitatively identify drought-risk areas in a large river basin considering climate change in Korea. In this study, we calculated the Standardized Precipitation Index (SPI) and the Modified Standardized Precipitation Index (M_SPI) as representative meteorological drought index, and performed spatial autocorrelation analysis to identify the drought hotspot region under climate change scenarios of Representative Concentration Pathway (RCP) 4.5 and RCP 8.5. The SPI was calculated by estimating parameters for each observation station within the study area, whereas the M_SPI was calculated by estimating parameters for the entire study area. It is more reasonable to use the M_SPI for assessing meteorological drought from an overall perspective within the study area. When the M_SPI was used, long-term droughts showed drought hotspot areas clearly larger than short-term droughts. In addition, the drought hotspot area moved from the center of the Nakdong River basin to the Seomjin River basin over time. Especially, the moving patterns of the short-term/long-term drought were apparent under the RCP 4.5, whereas the moving patterns of the long-term drought were distinct under the RCP 8.5 scenarios.

국문 초록 (Abstract)

기후변화로 인해 가뭄의 위험도가 증가함에 따라, 전 세계적으로 가뭄의 피해 최소화를 위한 가뭄 대응 연구가 진행 중이다. 특히, 최근에는 가뭄의 지역적 패턴을 복합적으로 분석하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 여전히 대하천 유역에서 가뭄 위험지역을 정량적으로 파악하는 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 표준강수지수(SPI)와 수정표준강수지수(M_SPI)를 산정하고, RCP4.5 및 RCP8.5 기후변화 시나리오에 대한 공간자기상관분석을 수행하여 가뭄 핫스팟 지역을 분석했다. SPI는 연구 지역 내의 분석단위별로 매개변수를 추정하여 지수를 산정하지만, M_SPI는 연구 지역 전체에 대한 매개변수를 추정하여 지수를 산정하기 때문에, 대상 지역 내의 전체적인 관점에서 기상학적 가뭄 판단에 더 합리적이다. 연구 결과, M_SPI를 사용했을 경우, 장기가뭄이 단기가뭄보다 명확히 큰 가뭄 핫스팟 지역을 나타냈다. 또한 가뭄 핫스팟 지역은 시간이 지남에 따라 낙동강 유역의 중심에서 섬진강 유역의 방향으로 이동하는데, RCP 4.5 시나리오는 단기/장기 가뭄의 이동패턴이, RCP 8.5 시나리오에서는 장기가뭄의 이동패턴이 뚜렷하였다.

참고문헌 (Reference)

• 1 조대헌, "카운트 데이터 기반 공간 군집 분석 연구의 동향과 방법론적 이슈" 대한지리학회 48 (48): 768-785, 2013
• 2 김지은 ; 박지연 ; 이주헌 ; 김태웅, "주성분 분석 및 엔트로피 기법을 적용한 사회·경제적 가뭄 취약성 평가" 한국수자원학회 52 (52): 441-449, 2019
• 3 박종용 ; 유지영 ; 이민우 ; 김태웅, "우리나라 가뭄 위험도 평가: 자료기반 가뭄 위험도 지도 작성을 중심으로" 대한토목학회 32 (32): 203-211, 2012
• 4 정세진 ; 박종렬 ; 양동민 ; 김병식, "수정 SPI 지수(Modify Standardized Precipitation Index) 제시 및 과거 극한가뭄사례를 이용한 효용성 평가" 한국방재학회 19 (19): 117-124, 2019
• 5 신명철 ; 이재수, "서울시 도시형생활주택 밀집지역의 주거만족도 영향 요인 비교 연구" 한국감정평가학회 18 (18): 167-195, 2019
• 6 채정은 ; 박소연 ; 변병설, "서울시 1인가구의 공간적 밀집지역과 요인 분석" 서울연구원 15 (15): 1-16, 2014
• 7 김병식 ; 권현한 ; 김형수, "기후변화가 가뭄 위험성에 미치는 영향 평가" 한국습지학회 13 (13): 1-11, 2011
• 8 김지은 ; 이배성 ; 유지영 ; 권현한 ; 김태웅, "기후변화 시나리오에 따른 용수구역 기반 소구역의 가뭄전망 및 갈수빈도해석 : 김천시 지역을 중심으로" 한국습지학회 23 (23): 14-26, 2021
• 9 이주헌 ; 서지원 ; 김창주, "가뭄지수를 활용한 한반도 가뭄의 경향성, 주기성 및 발생빈도 분석" 한국수자원학회 45 (45): 75-89, 2012
• 10 Meysam, S., "Trend and change-point detection for the annual stream-flow series of the Karun River at the Ahvaz hydrometric station" 7 (7): 4540-4552, 2012
• 11 McKee, T. B., "The relationship of drought frequency and duration to time scales" 17 (17): 179-183, 1993
• 12 윤영선 ; 이용관 ; 이지완 ; 김성준, "SPI 및 SDI 기반의 Seasonal ARIMA 모형을 활용한 가뭄예측- 충주댐, 보령댐 유역을 대상으로 -" 한국농공학회 61 (61): 61-74, 2019
• 13 Liu, Y., "Propagation of soil moisture droughts in a hotspot region : Spatial pattern and temporal trajectory" 593 : 125906-, 2021
• 14 Kumar, S., "Hydroponic farming hotspot analysis using the Getis-Ord Gi* statistic and high-resolution satellite data of Majuli Island, India" 12 (12): 408-418, 2021
• 15 Zhang, S., "Hydrological responses to precipi-tation variation and diverse human activities in a mountainous tributary of the lower Xijiang, China" 77 (77): 130-142, 2009
• 16 Kang, H. J., "Hot spot analysis : Basis of spatial analysis, utilization and understanding of local Moran’s I and nearest neighbor analysis" 324 : 116-121, 2008
• 17 장문현, "GIS와 공간통계기법을 활용한 도시쇠퇴 특성 분석－광주광역시를 중심으로 －" 한국지역지리학회 22 (22): 424-438, 2016
• 18 Kim, J. S., "Drought risk assessment for future climate projections in the Nakdong river basin, Korea" 40 (40): 4528-4540, 2020
• 19 Park, G. B., "Current status of water management in the Nakdong river basin" 54 (54): 10-17, 2021
• 20 Dai, A, "Characteristics and trends in various forms of the palmer drought severity index during 1900-2008" 116 (116): 1900
• 21 Maru, H., "Agroecology-based analysis of meteorological drought and mapping its hotspot areas in Awash basin, Ethiopia" 8 (8): 339-360, 2022
• 22 Pettitt, A. N., "A non-parametric approach to the change-point problem" 28 (28): 126-135, 1979