Đánh Giá Rủi Ro Thủy Văn Của Nạn Hạn Hán Cực Đoan Trong Tương Lai Ở Hàn Quốc Sử Dụng Phân Tích Tần Suất Bivariate

MDPI AG - Tập 11 Số 10 - Trang 2052
Ji Eun Kim1, Jiyoung Yoo2, Gun Hui Chung3, Tae‐Woong Kim2
1Department of Civil and Environmental System Engineering, Hanyang University, Seoul 04763, Korea
2Department of Civil and Environmental Engineering, Hanyang University, Ansan, 15588, Korea
3Department of Civil Engineering, Hoseo University, Asan 31499, Korea

Tóm tắt

Gần đây, biến đổi khí hậu đã làm tăng tần suất của các sự kiện thời tiết cực đoan. Ở Hàn Quốc, nạn hạn hán cực đoan xảy ra thường xuyên và gây thiệt hại nghiêm trọng. Để xác định rủi ro của nạn hạn hán cực đoan, chúng ta cần tính toán rủi ro thủy văn bằng các phương pháp phân tích xác suất. Cụ thể, rủi ro thủy văn trong tương lai của nạn hạn hán cực đoan cần được so sánh với rủi ro trong giai đoạn kiểm soát. Do đó, nghiên cứu này đã đánh giá định lượng rủi ro thủy văn trong tương lai của nạn hạn hán cực đoan ở Hàn Quốc theo các kịch bản biến đổi khí hậu dựa trên con đường tập trung đại diện (RCP) 8.5. Một phương pháp ngưỡng đã được áp dụng cho dữ liệu lượng mưa dựa trên quan sát và dữ liệu lượng mưa trong tương lai dựa trên kịch bản biến đổi khí hậu để xác định các sự kiện hạn hán và trích xuất các đặc điểm của hạn hán. Sau đó, một phân tích tần suất bivariate đã được thực hiện để ước lượng thời gian quay vòng với sự xem xét cả về độ dài và độ nghiêm trọng. Các thời gian quay vòng ước tính được sử dụng để tính toán và so sánh rủi ro thủy văn giữa giai đoạn kiểm soát và trong tương lai. Kết quả cho thấy rằng thời gian trung bình của các sự kiện hạn hán trong tương lai tương tự với thời gian của giai đoạn kiểm soát, tuy nhiên, độ nghiêm trọng trung bình đã tăng lên ở hầu hết các kịch bản trong tương lai. Ngoài ra, có sự giảm rủi ro của các sự kiện hạn hán cực đại ở lưu vực sông Yeongsan trong tương lai, trong khi có sự gia tăng rủi ro ở lưu vực sông Nakdong. Trị số trung vị của rủi ro nạn hạn hán cực đoan trong tương lai được tính toán lớn hơn so với rủi ro tối đa của nạn hạn hán trong giai đoạn kiểm soát.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Lee, 2016, Future changes in drought characteristics under extreme climate change over South Korea, Adv. Meteorol., 2016, 1

Kwon, 2008, Analysis of extreme summer rainfall using climate teleconnections and typhoon characteristics in South Korea, J. Am. Water Resour. Assoc., 44, 436, 10.1111/j.1752-1688.2008.00173.x

Kwon, 2008, Climate informed flood frequency analysis and prediction in Montana using hierarchical Bayesian modeling, Geophys. Res. Lett., 35, 05404, 10.1029/2007GL032220

Kwon, 2011, Assessment of change in design flood frequency under climate change using a multivariate downscaling model and a precipitation runoff model, Stoch. Environ. Res. Risk Assess., 25, 567, 10.1007/s00477-010-0422-z

Janga, 2012, Application of copulas for derivation of drought severity-duration-frequency curves, Hydrol. Process., 26, 1672, 10.1002/hyp.8287

Obasi, 1994, WMO’s role in the international decade for natural disaster reduction, Bull. Am. Meteorol. Soc., 75, 1655, 10.1175/1520-0477(1994)075<1655:WRITID>2.0.CO;2

Lee, 2018, Extreme drought hotspot analysis for adaptation to a changing climate: Assessment of applicability to the five major river basins of the Korean Peninsula, Int. J. Climatol., 38, 4025, 10.1002/joc.5532

Waseem, 2015, Development of a new composite drought index for multivariate drought assessment, J. Hydrol., 527, 30, 10.1016/j.jhydrol.2015.04.044

Hazenberg, 2012, A generic method for hydrological drought identification across different climate regions, Hydrol. Earth Syst. Sci., 16, 2437, 10.5194/hess-16-2437-2012

Shiau, 2001, Recurrence analysis of hydrologic droughts of differing severity, J. Water Resour. Plan. Manag., 127, 30, 10.1061/(ASCE)0733-9496(2001)127:1(30)

Mirakbari, 2010, Regional bivariate frequency analysis of meteorological droughts, J. Hydrol. Eng., 15, 985, 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000271

Yu, 2017, Bivariate drought frequency analysis to evaluate water supply capacity of multi-purpose dams, J. Korean Soc. Civ. Eng., 37, 231

Kim, 2003, Nonparametric approach for estimating return periods of droughts in arid regions, J. Hydrol. Eng., 8, 237, 10.1061/(ASCE)1084-0699(2003)8:5(237)

Mirabbasi, 2012, Bivariate drought frequency analysis using the copula method, Theor. Appl. Climatol., 108, 191, 10.1007/s00704-011-0524-7

Yoo, 2016, Application of copula functions to construct confidence intervals of bivariate drought frequency curve, J. Hydrol. Environ. Res., 11, 113, 10.1016/j.jher.2014.10.002

Ganguli, 2012, Risk assessment of droughts in Gujarat using bivariate copulas, Water Resour. Manag., 26, 3301, 10.1007/s11269-012-0073-6

Yoo, 2016, Influence of evapotranspiration of future drought risk using bivariate drought frequency curves, KSCE J. Civ. Eng., 20, 2059, 10.1007/s12205-015-0078-9

Kim, 2015, Hydrologic risk analysis based on extreme drought over the Korean peninsula under climate change, J. Korea Soc. Hazard Mitig., 15, 45, 10.9798/KOSHAM.2015.15.4.45

Yu, 2016, Estimation of drought risk through the bivariate drought frequency analysis using copula functions, J. Korea Water Resour. Assoc., 49, 217, 10.3741/JKWRA.2016.49.3.217

Park, 2015, Future drought projection In Korea under AR5 RCP climate change scenarios, J. Korea Soc. Hazard Mitig., 15, 423, 10.9798/KOSHAM.2015.15.6.423

Wood, 2004, Hydrologic implications of dynamical and statistical approaches to downscaling climate model outputs, Clim. Chang., 62, 189, 10.1023/B:CLIM.0000013685.99609.9e

Bae, 2011, Hydrologic uncertainties in climate change from IPCC AR4 GCM simulations of the Chungju basin, Korea, J. Hydrol., 401, 90, 10.1016/j.jhydrol.2011.02.012

Kwak, 2013, Return period estimation of droughts using drought variables from standardized precipitation index, J. Korea Water Resour. Assoc., 46, 795, 10.3741/JKWRA.2013.46.8.795

Wada, 2013, Human water consumption intensifies hydrological drought worldwide, Environ. Res. Lett., 8, 034036, 10.1088/1748-9326/8/3/034036

Yoo, 2010, Drought frequency analysis using cluster analysis and bivariate probability distribution, J. Korea Water Resour. Assoc., 30, 599

Yoo, 2012, Drought frequency analysis using cluster analysis and bivariate probability distribution, J. Hydrol., 14, 102, 10.1016/j.jhydrol.2011.11.046

Sung, 2014, Proposal and application of water deficit-duration-frequency curve using threshold level method, J. Korea Water Resour. Assoc., 47, 997, 10.3741/JKWRA.2014.47.11.997

Singleton, 2014, An optimized system for the classification of meteorological drought intensity with applications in frequency analysis, J. Appl. Meteor. Climatol., 53, 1943, 10.1175/JAMC-D-13-0167.1

Van Loon, A.F. (2015). Hydrological drought explained. Wiley Interdiscip. Rev. Water.

Hisdal, H., and Tallaksen, T. (2000). Drought Event Definition, University of Oslo. ARIDE Technical Report NO. 6.

Karimi, 2013, Hydrological drought analysis of Karkheh River basin in Iran using variable threshold level method, Curr. World Environ. J., 8, 419, 10.12944/CWE.8.3.11

Kim, 2006, Nonparametric approach for bivariate drought characterization using Palmer drought index, J. Hydrol. Eng., 11, 134, 10.1061/(ASCE)1084-0699(2006)11:2(134)

Salvadori, 2003, A generalized pareto intensity-duration model of storm rainfall exploiting 2-copulas, J. Geophys. Res., 108, 4067

Salvadori, 2005, Bivariate statistical approach to check adequacy of dam spillway, J. Hydrol. Eng., 10, 50, 10.1061/(ASCE)1084-0699(2005)10:1(50)

Favre, 2004, Multivariate hydrological frequency using copulas, Water Resour. Res., 40, 1, 10.1029/2003WR002456

Salvadori, 2004, Analytical calculation of storm volume statistics with pareto-like intensity-duration marginals, Geophys. Res. Lett., 31, 1, 10.1029/2003GL018767

Salvadori, 2004, Frequency analysis via copulas: Theoretical aspects and applications to hydrological events, Water Resour. Res., 40, 1, 10.1029/2004WR003133

Salvadori, 2006, Statistical characterization of temporal structure of storms, Adv. Water Resour., 29, 827, 10.1016/j.advwatres.2005.07.013

Salvadori, 2007, On the use of copulas in hydrology: Theory and practice, J. Hydrol. Eng., 12, 369, 10.1061/(ASCE)1084-0699(2007)12:4(369)

Wong, 2013, A comparison between the Gumbel-Hougaard and distorted Frank copulas for drought frequency analysis, Int. J. Hydrol. Sci. Technol., 3, 77, 10.1504/IJHST.2013.055234

Wong, 2010, Drought analysis using trivariate copulas conditional on climate states, J. Hydrol. Eng., 15, 129, 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000169

Lee, 2011, Copula-based stochastic simulation of hydrological data applied to Nile River flows, Hydrol. Res., 42, 318, 10.2166/nh.2011.085

Yoo, 2016, Determination of drought events considering the possibility of relieving drought and estimation of design drought severity, J. Korea Water Resour. Assoc., 49, 275, 10.3741/JKWRA.2016.49.4.275

Shiau, 2006, Bivariate frequency analysis of flood using copulas, J. Am. Water Resour. Assoc., 42, 1549, 10.1111/j.1752-1688.2006.tb06020.x

Nelson, R.B. (1999). An Introduction to Copulas, Springer.

Zhang, 2006, Bivariate flood frequency analysis using the copula method, J. Hydrol. Eng., 11, 150, 10.1061/(ASCE)1084-0699(2006)11:2(150)

Chen, 2013, Drought analysis using copulas, J. Hydrol. Eng., 18, 797, 10.1061/(ASCE)HE.1943-5584.0000697

Kwon, 2009, Derived I-D-F curve in Seoul using bivariate precipitation frequency analysis, J. Korean Soc. Civ. Eng., 29, 155

Chow, V.T., Maidment, D.R., and Mays, L. (1988). Applied Hydrology, McGraw-Hill.

Park, 2013, Projection of future drought of Korea based on probabilistic approach using multi-model and multi climate change scenarios, J. Korean Soc. Civ. Eng., 33, 1871

Thông tin
Thông tin xuất bản

MDPI AG

Tập 11 Số 10

2052

Thông tin tác giả