RCP의 GCM 앙상블을 이용한 농업용 저수지의 가뭄대응능력 변화 분석

Abstract

기후변화가 가속화됨에 따라 자연재해의 발생빈도가 증가하고 있으며, 특히 가뭄은 식량 생산에 영향을 미치기 때문에 다른 재해보다 큰 피해를 준다. 이를 최소화하기 위해서는 기후변화가 농업용수의 주 공급수리시설물인 농업용 저수지의 가뭄대응능력의 변화를 파악하여 미래의 용수공급 실패 특성을 전망할 필요가 있다. 그러나 미래 기후변화 시나리오의 불확실성이 증대되면서 최근에는 미래에 발생 가능한 전체 범위의 기상을 활용하고자 앙상블 멤버에 대한 연구가 이루어지고 있다. 본 연구에서는 IPCC에서 새롭게 선정한 표준 온실가스 시나리오인 RCP4.5와 8.5를 선정하였고, 기후변화의 불확실성을 고려하고자 GCM의 앙상블 멤버를 활용하였다. DIROM으로 저수량, 저수위, 필요수량 등을 모의하였으며, 사수위 및 10년빈도 저수위를 기준으로 절단수준법을 통해 농업용 저수지의 가뭄대응능력을 평가하였다. CanESM2의 일별 기상자료를 산출한 결과, 앙상블 멤버별로 차이가 있지만 전반적으로 RCP8.5에서 기온과 강수량 모두 2085s로 갈수록 꾸준히 증가하는 것으로 나타났으며, RCP4.5에서 기온은 미래로 갈수록 증가하지만 강수량은 2085s에서 2055s보다 작은 증가를 보였다. 저수지 유역의 유출량과 저수지 관개지구의 논벼 작물증발산량을 산정한 결과, 논벼 증발산량이 변화보다 유역 유출량의 변화가 더 큰 것으로 나타났으며, 이는 기후변화에 따른 온도 증가보다 강수량 증가가 더 크기 때문으로 판단되었다. 농업용 저수지의 극한가뭄 기상에 따른 가뭄대응능력을 평가하고자 절단수준을 사수위로 설정한 결과, 도척저수지는 현재보다 미래시기에 사수위 발생횟수가 증가할 것으로 예측되었다. 이는 도척저수지의 유효저수용량이 작아 유입량의 시기 편중에 더 민감한 것으로 판단하였다. 사수위 발생 시기는 8월 및 9월에 발생하는 것으로 나타나 현재와 비교하여 지연되는 것으로 예측되었다. 논벼 이앙시기에 가장 많은 용수공급이 필요한 시기임을 감안할 때 기후변화의 긍정적 효과로 볼 수 있지만, 가을가뭄으로 이어지기 때문에 저수지 운영에 있어 그 다음해의 용 수공급 실패 가능성을 포함한 단계별 가뭄 대응책이 필요할 것으로 판단되었다. 농업용 저수지의 설계빈도인 10년빈도 가뭄의 대응 양상을 전망한 결과, 저수위가 하락하는 양상이 현재와 비교하여 지연되는 것으로 나타남에 따라 가뭄심도를 장기간 유지시켰다. 특히, 앙상블 멤버별로 미래 시기에 따라서 유사한 경향성을 나타내는 경우도 있는 반면 상이한 차이를 나타내는 경우도 있어, 앙상블 멤버가 미래의 극한 재해를 잘 반영할 수 있을 것이라 판단하였다. 본 연구의 결과 향후 기후변화로 인한 농업용 저수지 본연의 기능인 안정적인 관개용수 공급의 어려움이 발생하는 양상 및 특성을 파악하고 전망함으로써 추후 발생할 수 있는 용수공급의 실패를 최소화하고 국가차원 적응 정책의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Agriculture is directly affected by climate change, and it is necessary to understand the impact of climate change on agricultural reservoirs which are the main water resources for paddy fields in Korea. It should analyzed the whole range of possible climate data in the future, because of the uncertainties in climate change scenarios. Thus, it is important to evaluate drought response ability (DRA) for agricultural reservoirs using GCM ensemble members. The objective of this study was to evaluate the impact of climate change on the DRA of agricultural reservoirs based on the Representative Concentration Pathways (RCP) scenarios and ensemble members of CanESM2 (The Second Generation Earth System Model) provided by CCCma (Canadian Center for Climate Modeling and Analysis). The DRA was estimated using truncation level method, its criteria is dead water level and 10yr return period level. The four reservoirs (Sulsung, Docheok, Janggun, Mojeom) were selected considering reservoir characteristics. The temporal resolutions was 1990s, 2025s, 2055s, and 2085s (divided into 1976 ∼ 2005, 2011 ∼ 2040, 2041 ∼ 2070, and 2071 ∼ 2100), respectively. The frequency by dead water level in Docheok reservoir were increased, but the other reservoirs were decreased or similar relative to the 1990s period. Docheok reservoir was sensitive reaction to bias against runoff due to small effective storage capacity. The season occurred dead water level was delayed until September compare with 1990s period data. In case of 10yr return period level for truncation level, the results showed that duration was maintained with long-term according to a shift of aspect falling level. These results could be utilized for agricultural reservoirs management future design criteria considering climate change impacts on paddy irrigation.