기후변화 시나리오와 수문모형 보정자료 특성이 미래 수문학적 가뭄 평가에 미치는 영향

• Published in: Journal of Korea Water Resources Association Vol. 57; no. 12; pp. 1109 - 1119
• Main Authors: 김진혁, 정은성, 손민우, Kim, Jin Hyuck, Chung, Eun-Sung, Son, Minwoo
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국수자원학회 01.12.2024
• Subjects: 토목공학
• ISSN: 2799-8746; 2799-8754
• DOI: 10.3741/JKWRA.2024.57.12.1109

In this study, the impact of climate change scenarios and characteristics of hydrological model calibration data on the variability of future hydrological drought analysis in the upstream basin of the Seomjin River Dam was analyzed. Future climate data were constructed using 20 General Circulation Models (GCMs) from the Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6) and Shared Socioeconomic Pathway (SSP) scenarios (SSP2-4.5, SSP3-7.0, and SSP5-8.5). The Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model was used to project future runoff. The length of calibration data and the hydrological conditions during the calibration period had significant impacts on the performance of runoff simulations. Notably, the hydrological conditions during the calibration period had a more significant influence than the length of the calibration data, and model performance improved when the hydrological conditions during the calibration and validation periods were similar. Future runoff was projected to increase significantly compared to the past during the spring season, especially under the SSP5-8.5 scenario. Differences in extreme runoff due to hydrological model calibration data were found to affect water resource management by an average 10%. In future hydrological drought analysis using the Streamflow Drought Index (SDI), differences in drought occurrence frequency were observed according to climate change scenarios, GCMs, and hydrological model calibration data. These differences were significant for droughts of 3-month duration, with the number of drought occurrences varying on average by 35.1 events and severe droughts by about 20.7 events, depending on the SSP scenarios, GCMs, and calibration data. The study results confirm the necessity of considering variability due to future climate data and hydrological models in hydrological drought analysis for future water resource management. 본 연구는 섬진강댐 상류 유역을 대상으로 기후변화 시나리오와 수문모형 보정자료의 특성이 미래 수문학적 가뭄 분석에 미치는 영향을 분석하였다. Coupled Model Intercomparison Project Phase 6(CMIP6)의 20개 General Circulation Models (GCMs)과 Shared Socioeconomic Pathway (SSP) 시나리오 (SSP2-4.5, SSP3-7.0, SSP5-8.5)를 이용해 미래 기후자료를 구축하였으며, Soil and Water Assessment Tool 모형을 이용해 미래 유출량을 추정하였다. 수문모형 보정자료의 길이와 보정 기간의 수문조건은 유출량 모의 성능에 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히 보정 기간의 수문조건은 보정자료 길이에 비해 더 큰 영향력을 가졌으며, 보정 기간과 검증 기간의 수문조건이 유사할 때 수문모형 모의 성능이 향상되었다. 미래 유출량은 사계절 중 봄철에, SSP 시나리오 중에서는 SSP5-8.5에서 과거 대비 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 수문모형 보정자료에 따른 극한 유출량의 차이는 평균 10% 내외로 수자원 관리에 영향을 줄 수 있음을 확인하였다. Streamflow Drought Index를 이용한 미래 수문학적 가뭄 분석에서는 기후변화 시나리오, GCM, 수문모형 보정자료에 따라 가뭄 발생 횟수에 차이가 나타났다. 이러한 차이는 3개월 지속기간의 가뭄에서 크게 나타났으며, SSP 시나리오, GCM, 수문모형 보정자료에 따른 가뭄 발생 횟수는 평균 35.1회, 심한 가뭄 발생 횟수는 약 20.7회로 나타났다. 본 연구 결과는 미래 수자원 관리를 위한 수문학적 가뭄 분석 시, 미래 기후 자료와 수문모형에 따른 변동성을 고려할 필요성을 확인하였다.