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J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 19(7); 2019 > Article
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Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 2019;19(7):117-124.
DOI: https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2019.19.7.117    Published online December 31, 2019.
수정 SPI 지수(Modify Standardized Precipitation Index) 제시 및 과거 극한가뭄사례를 이용한 효용성 평가
정세진1, 박종렬2, 양동민3, 김병식4
1정회원, 노아에스앤씨(주) 공공사업부 과장(공학박사)
2정회원, 노아에스앤씨(주) 공공사업부 차장
3정회원, 노아에스앤씨(주) 대표(공학박사)
4정회원, 강원대학교 방재전문대학원 도시환경⋅재난관리전공 교수
Modified Standardized Precipitation Index and Evaluation of its Effectiveness using Past Extreme Drought Cases
Sejin Jeung1, Jongyul Park2, Dongmin Yang3, Byungsik Kim4
1Member, Ph.D., Manager, Gov. & Public Business division, NOAA SNC Co., Ltd.
2Member, Duputy General Manager, Gov. & Public Business division, NOAA SNC Co., Ltd.
3Member, Ph.D., CEO, NOAA SNC Co., Ltd.
4Member, Professor, Dep. of Urban Environment & Disaster Management, Kangwon National University
Corresponding author:  Byungsik Kim, Tel: +82-33-570-6819, Fax: +82-33-570-6819, 
Email: hydrokbs@kangwon.ac.kr
Received: 4 November 2019   • Revised: 6 November 2019   • Accepted: 12 November 2019
Abstract
The standardized precipitation index (SPI) was developed based on the fact that if precipitation decreases, a relative shortage of water would occur compared to the required water demand, resulting in drought. However, similar to other drought indexes, the relative standard distribution of the time series of precipitation or runoff is calculated. The analysis suggests that relatively high-rainfall areas occur with no actual occurrence. Hence, modified drought analysis techniques are required to mitigate this phenomenon. Therefore, in this paper, a gamma distribution, calculated for the time series of points in the SPI calculation process, was expanded nationwide, and the drought index was calculated by applying it to the standard regular distribution after the calculation. In addition, the modified SPI (M-SPI) was verified for its effectiveness using the extreme drought and drought duration in areas where there was limited water supply in the past. Consequently, the SPI recognized drought only in 1995, 2001, and 2014, while the drought duration in 2010 and 2014 remained underestimated as a result of the comparison with the year of limited water supply and the results of the SPI and M-SPI. However, the M-SPI determined droughts in 1995, 1996, 2001, and 2010. In the case of Yeosu, although the SPI did not recognize two extreme droughts, M-SPI successfully recognized one extreme drought. In the case of Goheung, both the drought indexes recognized extreme drought.
Key Words: Extreme Drought, M-SPI, SPI, Space Time Series, Gamma Distribution
요지
SPI지수는 강수량이 감소하기 시작하면 필요한 물수요에 비해서 상대적으로 물부족을 유발하게 되고, 가뭄발생의 발단이 된다는 것에 착안하여 개발된 지수이다. 하지만 다른 가뭄지수와 마찬가지로 강수량 또는 유출량 시계열을 상대적인 표준정규분포로 산정하였기 때문에 인근 지역에 비해 상대적으로 강수량이 많은 지역도 실제로 발생하지 않은 가뭄이 발생한다고 분석이 된다. 이러한 현상을 완화시키기 위해 수정된 가뭄분석 기법이 요구된다. 따라서 본 논문에서는 이런 현상을 완화시키기 위해 SPI지수 계산과정에서 해당지점의 시계열을 대상으로 계산되는 Gamma 분포를 전국으로 확장 시켜 산정 후 표준정규분포에 적용하여 가뭄지수를 산정하였다. 또한 과거 제한급수가 발생했던 지역을 대상으로 극한가뭄과 가뭄지속기간을 이용하여 M-SPI지수의 효용성을 확인한 결과, 제한급수 실시년도와 SPI, M-SPI 결과와의 비교결과 속초의 경우 SPI지수가 1995년, 2001년, 2014년 만 가뭄으로 인식하였고, 2010년과 2014년의 가뭄지속기간은 과소 추정되었다. 하지만 M-SPI는 1995년, 1996년, 2001년, 2010년을 가뭄으로 인식하였다. 여수의 경우 SPI는 2개의 극한가뭄을 인식하지 못하였지만, M-SPI는 1개의 극한가뭄을 인식하였다. 고흥의 경우 두 가뭄지수 모두 극한가뭄을 인식하였다.
핵심용어: 극한가뭄, M-SPI, SPI, 공간시계열, Gamma 분포
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