정확한 강수 자료는 수문 모형화에 있어 결정적으로 중요하며, 특히 몬순 아시아(Monsoon Asia)와 같이 기후 변동성이 큰 지역에서 그러하다. 본 연구는 노아-다중물리 지표모형(Noah-MP land surface model, LSM)의 입력 강수 강제력으로, GPM(GPM Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM, IMERG)에 대한 통합 다중위성 관측 기반 강수 산출물, 관측소 자료가 포함된 기후재해 그룹 적외선 강수(Climate Hazards group infrared precipitation with station data, CHIRPS), 전지구 자료동화 시스템(Global Data Assimilation System, GDAS), 현대기반 회고분석-연구 및 응용(Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications) 버전 2(MERRA2), 그리고 현장 보정 강수가 포함된 MERRA2(MERRA2-C)를 평가한다. 또한 강수자료의 오차가 모의 토양수분(SM)과 증발산(ET)으로 어떻게 전파되는지, 강수에 대한 모의 변수의 정규화 및 중심화된 제곱근평균오차(NCRMSE) 값의 비로 정의되는 지표인 지표 $alpha$를 분석함으로써 살펴본다. 그 결과, MERRA2-C는 다른 산출물보다 일관되게 우수한 성능을 보였으며, 최저 RMSE(3.14 mm/day), 최고 Kling–Gupta 효율(KGE = 0.56), 그리고 최저 오경보비율(FAR = 0.08)을 나타냈다. 오차 전파 분석에서는 강수의 오차가 항상 토양수분과 증발산의 오차를 비례적으로 크게 만들지는 않음을 보여주는데, 그 전파율은 기후대, 토지피복, 지형에 따라 달라진다. 오차는 ET(0.52)보다 SM(평균 $alpha$ = 0.60)로 더 많이 전파되며, 특히 공극률이 크고 지형 경사가 급한 지역에서 두드러졌다. 반면 ET는 도시 지역에서 강수 오차의 영향을 더 크게 받는다. 또한 소규모 강수 오차와 건조 지역에서의 약한 강수 사건에 대한 탐지 능력 저하가 SM에서의 유의미한 편차를 초래할 수 있는 반면, ET는 더 습윤한 지역에서 더 취약하다. 이러한 결과는 강수 자료의 품질을 개선하는 것뿐 아니라, 이러한 입력에 대한 LSM의 반응을 정교화하여 수문 모의의 정확성과 신뢰성을 향상시키는 것의 중요성을 강조한다.

토양 수분은 지표면에서의 수문 현상을 조절하는 핵심 요인으로, 즉 지면 위에서의 물의 상태와 이동을 의미한다. 우주에서의 마이크로파 원격탐사는 지표 토양수분에 관한 정보 부족을 줄이는 데 크게 기여한다. 그러나 밀집한 식생, 지표 거칠기, 거친 공간 해상도, 복잡한 지형 등과 같은 어려운 상황에서 위성 기반 토양수분 산출물을 실용적으로 사용하는 데에는 여전히 과제가 남아 있다. 이는 70% 이상이 산악 지역인 한국에서 특히 그러하다. 여기서 관측 네트워크로부터 얻은 지상 기준 자료는 토양수분에 대한 엄밀한 검증과 산출에 필수적이다. 우주선 중성자 탐사기(Cosmic-Ray Neutron Probe, CRNP)는 밀집한 산림과 산악 지형이 있는 지역에서 지상 토양수분 관측 네트워크를 구축하는 유망한 접근법이다. CRNP는 침습적인 센서 설치가 필요하지 않으며(즉, 식생에 대한 손상과 토양에 대한 방해가 없음), 전통적인 지상 자료와 위성 원격탐사 산출물 간의 규모 불일치를 최소화하는 중간 정도의 공간 커버리지를 제공한다. 본 연구는 한국에서의 토양수분 모니터링을 위한 CRNP의 적용 가능성을 평가한다. 홍천 CRNP 관측소는 한국 cOsmic-ray Soil Moisture Observing System(KOSMOS)의 시범 부지 중 하나로, 2022년 8월에 구축되었으며, 본 연구에서는 홍천 관측소의 토양수분 자료(하나는 CRNP에서, 나머지는 다중 주파수 영역 센서에서)를 사용하여 CRNP로부터 산출된 토양수분을 보정하고 위성 기반 지표 토양수분 산출물을 평가하였다. 본 연구를 통해 지상 토양수분 관측 네트워크를 강화하기 위한 CRNP의 잠재력과 CRNP 네트워크를 한국 전역으로 확장할 수 있는 가능성을 논의한다.  감사의 글:  본 연구는 한국연구재단(NRF)에서 교육부의 지원을 받아 수행된 기초과학연구사업(NRF-2021R1A6A3A01087645), 과학기술정보통신부의 지원을 받아 수행된 한국연구재단(NRF) 연구비(202300209986), 그리고 농림수산식품 생명자원 융합센터(ABC), 서울대학교의 BK21 FOUR 프로그램의 지원을 받았다.

사면붕괴의 유발 요인을 분석함에 있어, 다수의 연구가 수문학적 변수가 갖는 중요성에 주목해 왔다. 무엇보다도 강수는 사면붕괴 및 붕적류(debris flows)를 유발하는 주요 요인이다. 강우로 인해 영향을 받는 간극수압의 상승은 사면 안정성을 감소시킬 수 있으므로, 많은 연구가 사면붕괴 발생의 조건을 파악하기 위해 강우에 의해 유도되는 강수량 임계치(rainfall-driven threshold)를 규명하고자 시도해 왔다. 강우에 의해 유도되는 임계치(<em>e.g.</em>, 강도-지속시간 곡선)는 단순하고 직관적이지만, 수리 매개변수, 토양 질감, 인위적 활동과 같은 현장 특수성으로 인해 보편적인 활용에는 제약이 있었다. 최근에는 토양수분이 임계치의 탐지 능력을 향상시키기 위해 널리 적용되고 있다. 토양수분은 지반의 상태를 직접적으로 반영하므로, 간극수압의 변동을 보다 효과적으로 식별하는 데 활용될 수 있다. 따라서 본 연구에서는 사면붕괴 임계치를 결정하기 위해 강우와 토양수분을 함께 사용하고자 하였다. Global Precipitation Measurement (GPM) IMERG Final run의 일 강수량과 Global Land Data Assimilation System (GLDAS) L4 V2.1의 3시간 간격 지표 토양수분을 사용하여 수문학적 특성(<em>i.e.</em>, 선행강수량지수(Antecedent Precipitation Index, API) 24-hr 누적 강수량, 선행 토양수분, 일 토양수분, 토양수분 증가량)을 산출하였다. 먼저, 사면붕괴 사건에서 각 요인의 대응 반응성을 분석하기 위해 2차원 관계를 제시하였다. 이러한 결과를 바탕으로 3차원 임계 평면(critical plane)을 결정하였다. 지역에 따라 달라지는 현장 특수성을 반영하기 위해, 임계치 설정 과정을 2단계로 나누었다. 확률 분포에 근거하여 국가 규모의 임계치를 얻은 후, 각 권역에 대해 지역 규모의 임계치를 최적화하였다. 능력은 검증을 통해 확인하였다. 그 결과, 2차원 임계치와 비교할 때 3차원 임계 평면은 유사한 정확도를 보였으나 False Alarm Rates (FAR)가 더 낮았다. 즉, 토양수분의 증가는 사면붕괴를 효과적으로 탐지할 수 있으며, 3차원 임계 평면은 사면붕괴 발생 과정을 이해하는 데 도움을 줄 수 있다. 나아가 임계 평면 구간에 따라 사면붕괴 취약성을 정량화하는 것이 가능할 것으로 보인다.