자연 하천 합류점에서 유사량(sediment flux)을 정확하게 추정하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 본 연구에서는 합류 하천의 복잡한 구조를 고려하여 유사량을 추정하는 운동량-유사 모델(MSM)을 개발했습니다.
양쯔강 상류 4개 수문 관측소(핑산, 주퉈, 춘탄, 이창)의 1956년부터 2022년까지 연간 유출량 및 유사량 추세 분석을 수행했습니다. 유출량 변화는 유의미하지 않았으나, 유사량은 모든 관측소에서 크게 감소했습니다. 전체 시계열을 5개 기간으로 나누어, 기준 기간(P1: 1956–1984)을 주퉈, 춘탄, 이창 관측소의 MSM 구축을 위한 보정 기간으로 활용했습니다.
MSM 표현식은 4개 변화 기간(P2–P5)에서 검증되었습니다. 주퉈와 춘탄 관측소의 P1 기간 MSM은 P2–P5 기간에 직접 적용 가능했습니다. 이창 관측소의 MSM은 싼샤댐의 유사 포획 효율을 통합하여 개선했습니다. MSM의 유사량 시뮬레이션 결과는 기존의 유사량 등급 곡선 및 선형 관계보다 우수했으며, 특히 최대 측정값에서 뛰어난 성능을 보였습니다.
MSM의 적용 가능성은 유역 면적이 작은 자링강과 물이 부족하고 유사량이 풍부한 황하에서 검증되었습니다. 이는 MSM이 유역 규모 및 수문 조건에 둔감함을 확인시켜 주었습니다.
물 접근성은 생명 유지의 필수 요소이나, 인류 활동으로 인한 지구 온난화는 수문학적 순환을 교란하여 물 부족을 심화시킬 것으로 예상됩니다. 그러나 전례 없는 물 부족이 언제, 어느 지역에서 발생할지는 불분명합니다. 본 연구는 가뭄으로 인한 물 부족 사태인 '데이 제로 가뭄(DZD)'의 최초 출현 시점(ToFE)을 추정합니다. DZD는 장기 강우량 부족, 하천 유량 감소, 물 소비량 증가 등 복합적인 수문학적 극한 현상으로 인해 발생합니다.
본 연구는 확률론적 프레임워크와 대규모 기후 시뮬레이션 앙상블을 활용하여 DZD 발생 시점과 가능성을 인류의 영향과 연관 지어 분석했습니다. 그 결과, 지중해, 아프리카 남부, 북미 일부 지역 등 주요 저수지를 포함한 많은 지역이 2020년대와 2030년대에 DZD의 높은 위험에 직면할 수 있음을 확인했습니다. 모델 및 시나리오 불확실성에도 불구하고, 이러한 DZD 핫스팟은 일관되게 나타났습니다. 특히 도시 인구는 1.5°C 온난화 수준에서 취약성이 더욱 커지는 것으로 분석되었습니다.
DZD 발생 간격이 DZD 지속 기간보다 짧아 회복 기간이 제한되고 물 부족 위험이 가중됩니다. 따라서 DZD로 인한 심각한 사회적 영향을 피하기 위해서는 보다 선제적인 물 관리 전략이 시급히 요구됩니다.
