지표면 도시열섬강도의 시공간적 분포와 영향을 주는 변수 분석 - 국내 30개 도시를 대상으로 - (Analyzing the Diurnal and Spatial Variation of Surface Urban Heat Island Intensity Distribution - Focused on 30 cities in Korea -)

서지정보

· 발행기관 : 대한국토·도시계획학회
· 수록지 정보 : 국토계획 / 51권 / 1호 / 125 ~ 136페이지
· 저자명 : 박채연, 이동근, 성선용, 박종훈, 정승규

초록

급속한 도시화로 인하여 도시 온도는 지구 평균기온의 변화보다 더욱 빠르게 변하였다(Grimm et al., 2008). 특히 도심 지역은 주변 지역보다 열을발생시키고 보존하여 더 높은 온도를 갖게 되었고이러한 현상을 도시열섬현상이라고 한다. 도시열섬현상은 순 일차 생산량과 생물다양성을 감소시키는등 환경적으로도 부정적인 영향을 끼칠 뿐만 아니라(Grimm et al., 2008; Imhoff et al., 2010), 냉방의 수요를 높이고 도시민의 폭력성과 온열 질환 비율을 높이는 등 인간에게도 부정적인 영향을 끼친다(Santamouris et al., 2001; O’Loughlin et al., 2012). 이러한 영향은 기후변화로 인하여 더욱 심각해질 것으로 예상된다(Lin et al., 2015). 따라서도시열섬현상의 완화는 도시계획상에서 고려되어야하며 열섬이 발생하는 지역의 공간적 특징에 대한이해가 요구되고 있다(Wang et al., 2015).
아직까지 많은 연구자들이 도시열섬현상을 연구할 때 도시의 온도 값만을 이용하기 때문에 도시열섬현상을 정량적으로 분석하는 데 한계를 가지고있다. 따라서 도시열섬현상을 측정해줄 수 있는 도시열섬강도(Urban Heat Island Intensity, UHII)에대한 연구가 필요하다. UHII는 도시에 위치한 기상측정값과 주변 지역에 위치한 기상측정값의 차이값으로 나타내진다(Fujibe, 2009). 하지만 기상측정을 할 수 있는 관측소의 분포밀도가 낮고 지역적인상태에 따라 그 값에 영향을 받을 수 있기 때문에도시의 공간적 규모에서는 기상측정값을 이용하여연구를 하기에 어려움이 있다(Wang et al., 2015).
반면에 원격탐사는 시간적, 공간적으로 지표면 온도(Land Surface Temperature, LST)에 대해 많은정보를 파악할 수 있게 해준다(Peng et al., 2011).
위성영상의 열 밴드로부터 지표면온도를 취득할 수있는데, 최근에는 도시와 주변지역의 지표면온도 이용하여 UHII를 측정한 지표면도시열섬강도(Surface Urban Heat Island Intensity, SUHII)에 대한 연구가 많이 진행되고 있다(Zhou et al., 2014).
SUHII는 도시 별로 다른 값을 나타내며 시간별, 계절별로 값이 변하게 된다. Wang(2015)과 Zhou(2014) 는 중국의 주요 도시들에 대해서 인공열, 도시 형태, 지표면 특성에 따른 시공간적 SUHII를 분석하였으며, Debbage(2015)는 미국을 대상으로, Peng(2011)은 전세계를 대상으로 계절별, 일별 SUHII의 특성 변화에대해서 분석하였다(Debbage et al., 2012; Zhou et al., 2014; Wang et al., 2015). 국내의 도시열섬연구에서는 특정 도시의 LST의 시공간적 변화에 대해서는연구되었지만(안지숙∙김해동, 2006; 구해정 외., 2007; 도우곤∙정우식, 2012), 도시열섬강도를 이용하여 도시간의 분포 차이를 보지는 못했다는 한계점이있다. 국내의 도시열섬현상은 더 이상 특정 도시에 국한되는 문제가 아니며, 대부분의 도시에서 열대야와폭염이 나타나고 있다(국민안전처, 2015). 특히 하절기에 나타나는 열대야는 점차 급증하고 있어 도시 열환경에 큰 문제가 되고 있다(이강국·홍원화, 2007).
따라서 주간과 야간에 대해 어떤 도시가 도시열섬현상이 문제가 되고 있는지, 그 원인이 무엇인지 연구할필요가 있다.
본 연구의 목적은 원격탐사 기법을 이용하여 국내의 도시들에 대한 열섬강도의 시공간적인 분포에대한 도시간의 차이를 파악하고 이에 영향을 주는요인을 분석하는 것이다. 시간적으로는 주간과 야간의 차이를 보았으며, 공간적으로는 전국 30개 도시들을 비교하였다. 이는 국내 도시열섬강도에 대한전국적인 비교를 가능하게 해주며 공간적, 시간적으로 서로 다른 원인을 파악하게 해주어, 이에 따른도시열섬 완화 정책 수립에 도움을 줄 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

The urban heat island (UHI) phenomenon is mainly caused by urbanization and adversely affects humans and the environment. Since the spatial and temporal distribution of urban heat islands (UHIs) are irregular, effective mitigation of the effect of UHIs requires an understanding of these distribution in terms of the surface urban heat island intensity (SUHII).
In this work, we calculated the day and night SUHII values in 30 cities of South Korea using MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) data collected during the summer (June to August) from 2010 to 2015. Correlation analysis was performed to analyze the variables affecting SUHII. Multi-regression analysis based on the correlation analysis was performed to select significant predictors of SUHII for daytime and nighttime. The daytime SUHII, which was affected by precipitation, was found to be higher than the nighttime SUHII, which was affected by the average temperature. However, both were thought to be affected by the albedo, population density, and distance from the sea. These results can be used to suggest various strategies for an effective UHI mitigation.

참고자료

· 없음