수문 모델 및 SWOT 위성 데이터를 활용한 하천 유량 추정

SWOT(Surface Water and Ocean Topography) 위성은 전 세계 하천 유량 측정의 정확도를 높일 잠재력이 크지만, 기존 유량 산정 알고리즘은 수문 모델의 체계적 편향을 포함하는 문제가 있습니다. 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 SWOT 유량 시계열의 체계적 편향을 줄이는 새로운 알고리즘을 제안합니다. 제안된 알고리즘은 질량 보존 원리를 적용하여 시간 평균 SWOT 유량과 지역화된 유출량 추정치를 통합함으로써 유역 규모 정보를 분석적으로 활용합니다. 이 방법론은 약 10^5 km² 규모의 세 개 유역(Willamette, upper Ohio, Loire)에 적용하여 성능을 평가했습니다. 연구 결과, 시간 평균 SWOT 유량 관측값이 공간적으로 편향되지 않은 경우(공간 평균 오차가 0에 가까움) 알고리즘은 유량 오차를 크게 줄였습니다. Willamette 유역에서는 정규화된 오차의 중앙값(사분위 범위)이 15%(10%–19%), upper Ohio 유역에서는 12%(7%–48%)로, 기존 SWOT 유량 오차 중앙값(각각 30%, 31%) 대비 상당한 개선을 보였습니다. 그러나 공간 편향이 높은(약 60%) Loire 유역에서는 오차 감소 효과가 나타나지 않았습니다. 이러한 결과는 유역 규모에서 공간적 편향을 이해하고 줄이는 것이 하천 유량 시계열 편향을 감소시키는 데 핵심임을 시사합니다. 전 세계적인 공간 편향에 대한 예비 평가를 바탕으로, SWOT 유량은 미측정 유역에서도 목표 정확도(30% 유량 오차, 대부분 시간적 편향)를 달성하여 전 지구 물 수지 정확도를 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대됩니다.