제주 서부 중산간지역 대수층 리질리언스 및 스트레스 분석: 기후변화와 극한 기후 이벤트의 영향

• 영문명: Analysis of Aquifer Resilience and Stress in Western Jeju‘s Mid-Mountainous Region: Impacts of Climate Change and Extreme Weather Events
• 발행기관: 대한자원환경지질학회
• 저자명: 조시범(Sibeom Jo) 고준영(Junyoung Ko) 최정훈(Junghoon Choi) 김효건(Hyogeon Kim) 박은규(Eungyu Park) 김영규(Yeongkyoo Kim) 조병훈(Byunghoon Cho) 김종성(Jongsung Kim)
• 간행물 정보: 『자원환경지질』58권 3호, 275~297쪽, 전체 23쪽
• 주제분류: 자연과학 > 지질학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2025.06.30

국문 초록

기후변화로 인한 강수 패턴의 변화와 극한 기후 이벤트(가뭄 및 집중호우)는 제주도 서부지역 지하수 시스템에 심각한 영향을 미치며, 대수층의 리질리언스와 스트레스 상태를 변화시킬 수 있다. 본 연구는 2012년부터 2021년까지 제주 서부지역에서 수집된 지하수위 및 강수 데이터를 활용하여, 기후변화와 극한 기후 이벤트가 대수층의 동적 거동에 미치는 영향을 정량적으로 평가하였다. 이를 위해 교차 웨이블릿 변환과 웨이블릿 코히어런스를 통해 강수 이벤트와 지하수위 간 시간-주파수 영역에서의 상관성을 분석하였으며, 변동 모드 분해 기반의 기저 수위를 대수층 리질리언스 평가 도구로 활용하였다. 교차 웨이블릿 변환을 활용한 분석 결과, 대수층 거동은 단·중·장주기의 주기성을 포함하고 있으며, 이러한 주기적 반응이 극한 기후 이벤트에 따라 크게 달라짐을 알 수 있었다. 또한, 기저 수위 분석을 통해 가뭄이 발생한 2013년과 2017년에는 대수층의 스트레스가 극대화되었고, 일부 대수층에서 리질리언스가 현저히 저하되었음이 확인되었다. 특히, 판포2, 금악2, 상예3 관측정에서는 강수량 이벤트에 대해 단기적으로 민감하게 반응했으며, 서광3, 상예1 관측정은 장기적 강수량 부족에 대한 회복력이 낮은 것으로 나타났다. 반면에, 판포2와 금악1 관측정에서는 상대적으로 높은 리질리언스를 보여, 이러한 지역적 차이가 대수층 관리에 있어 중요한 고려 요소임을 시사한다. 이와 같은 연구는 기후변화에 따른 지하수 자원의 장기적 지속 가능성을 확보하기 위한 정책 수립에 중요한 기초 자료로 활용될 수 있다. 또한, 본 연구는 기후변화로 인한 극한 기후 이벤트가 대수층에 미치는 영향을 다각적으로 평가하여, 지역적 특성을 고려한 맞춤형 지하수 관리 방안을 제시할 수 있는 실증적 근거를 제공한다.

영문 초록

Changes in precipitation patterns and extreme climate events (droughts and heavy rainfall) induced by climate change have significant impacts on the groundwater systems in western Jeju Island, altering aquifer resilience and stress conditions. This study quantitatively assesses the effects of climate change and extreme climate events on aquifer dynamics by utilizing groundwater level and precipitation data collected from 2012 to 2021 in western Jeju Island. To analyze the correlation between precipitation events and groundwater levels in the time-frequency domain, cross wavelet transform and wavelet coherence were applied. Additionally, a baseflow analysis based on variational mode decomposition was used as a tool for assessing aquifer resilience. The cross wavelet transform analysis revealed that aquifer behavior exhibits short-term (1-6 months), mid-term (6-12 months), and long-term (over 12 months) periodicities, which vary significantly depending on extreme climate events. Furthermore, baseflow analysis confirmed that aquifer stress peaked during the droughts of 2013 and 2017, with a significant decline in resilience observed in some aquifers. Specifically, observation wells at Panpo2, Gumak2, and Sangye3 exhibited short-term sensitivity to precipitation events, whereas wells at Seokwang3 and Sangye1 demonstrated low recovery capacity in response to prolonged precipitation deficits. Conversely, wells at Panpo2 and Gumak1 exhibited relatively high resilience, highlighting the importance of considering regional differences in aquifer management. This study provides empirical evidence for evaluating the multifaceted impacts of extreme climate events on aquifers and offers insights into tailored groundwater management approaches that consider regional characteristics. The findings serve as a valuable foundation for developing policies aimed at ensuring the long-term sustainability of groundwater resources under the influence of climate change.

목차

1. 서 론

2. 연구지역 및 수리지질 특성

3. 연구방법

4. 데이터 분석 및 해석

5. 결론 및 토의

사 사

References

키워드

대수층 리질리언스 대수층 스트레스 웨이블릿 변환 기후변화 기저 수위 aquifer resilience aquifer stress wavelet transform climate change base level