[논문]여름철 토지피복별 기온변화 특성

김진수; 박종화; 정구영; 오광영

doi:10.5389/ksae.2007.49.1.079

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We investigated the characteristics of temperature variations under different land covers (paddy field, upland, urban park, and urban residential area) during hot summer (July 15 to August 19, 2005). The temperatures were monitored using data loggers at one hour intervals in study sites. The mean te...

We investigated the characteristics of temperature variations under different land covers (paddy field, upland, urban park, and urban residential area) during hot summer (July 15 to August 19, 2005). The temperatures were monitored using data loggers at one hour intervals in study sites. The mean temperature generally increased with the distance from edge of paddy fields, being $1.5^{\circ}C$ higher at a site 170-m far from paddy fields than at a paddy field area at 22 h. The mean daily temperatures in the study period followed the ordo. of paddy field $(26.6^{\circ}C)$ < upland $(27.0^{\circ}C)$ < park $(27.5^{\circ}C)$ < residential area $(28.0^{\circ}C)$. The paddy field area has shown remarkable cooling effects compared to the residential area: Mean duration of temperature below $25^{\circ}C$ in the paddy field area was longer (8.6 hrs) than in the residential area; The time to fall to below $25^{\circ}C$ in the paddy field area was sooner (22.4 hr) than in the residential area; Mean daily minimum temperature in the paddy field area was much lower $(2.4^{\circ}C)$ than in the residential area. More research is needed to better clarify the mechanism of cooling effect of a paddy field area by investigating heat balance of a paddy field.

주제어

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문제 정의

본 연구에서는 2005년 혹서기 동안 서로 다른 토지 피복 형태(논, 밭, 도시녹지대 및 도시주택지) 에서의 기온변화 특성을 비교하여 논에 의한 기온저감 효과를 파악하였다.
우리나라에서 기온저감효과에 대한 연구는 대부분 도시의 하천 및 녹지의 영향을 검토한 것(Cho and Shin, 2002; Kim et aL, 2003)으로, 논에 대하여 검토한 예는 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 2005 년 혹서기에 서로 다른 토지피복형태(논, 밭, 도시녹지대 및 도시주택지)를 대상으로 온도변화 특성을 비교 분석함으로써 논에 의한 여름철 기온저감효과를 평가하고자 한다.

제안 방법

5 m 높이에서도 측정하였다. 또한, 논과 그 주위부의 온도를 비교하기 위해 논 4지점과 주위부의 4지점의 온도를 휴대용 디지털 온도계(Sato, SK-1100)로 8시간 간격(14시, 22시, 익일 06시)으로 3회(7월 23일, 7월 30일, 8월 5일)에 걸쳐 1.5 m 높이에서 측정하였다.
연구 지역에는 Fig. 2와 같이 논과 녹지대에서는 데이터 로거형 기상측정장치 (Spectrum Techno logies Inc., Watchdog Weather Station #550) 를 설치하여 온도와 습도(1.5 m 높이에서 측정), 풍속과 풍향 (2.0 m 높이에서 측정)을, 밭과 주택지에서는 데이터 로거형 기상측정장치 (Veriteq, SP-2000X 설치하여 온도와 상대습도(1.5 m 높이에서 측정)를 1시간 간격으로 측정하였다. 특히 논과 밭에서는 온도와 상대습도를 1.
5 m 높이에서 측정)를 1시간 간격으로 측정하였다. 특히 논과 밭에서는 온도와 상대습도를 1.5 m 높이 이외에 초관(草冠, canopy)의 영향을 받는 0.5 m 높이에서도 측정하였다. 또한, 논과 그 주위부의 온도를 비교하기 위해 논 4지점과 주위부의 4지점의 온도를 휴대용 디지털 온도계(Sato, SK-1100)로 8시간 간격(14시, 22시, 익일 06시)으로 3회(7월 23일, 7월 30일, 8월 5일)에 걸쳐 1.

대상 데이터

논 지역(논1, 논2 논3, 논4) 4지점, 논 주위부 (논 지대의 경계선에서 100, 150, 170, 250 m 떨어진 지점) 4지점, 총 8지점에서 3회(7월 23일, 7월 30일, 8월 5일)에 걸쳐 1.5 m 높이에서 측정한 평균기온의 변화는 Fig. 3과 같다. 논의 4지점에서의 14시 평균온도는 34.
1). 논은 충청북도 청원군 옥산면 논지대(127° 25' E, 36° 41' N) 에있는 필지논 (100 m X 100 m) 으로 벼 (Oryza sativa) 가 식재되어 있으며 표고 30-32 m의 저 평지에 위치하고 있다. 밭 지역은 충청북도 청원군 오창면 괴정리 농업기술원 내(127° 27' E, 36° 43' N) 에 위치하고 있으며, 밭작물로는 호밀 (Seca/e cereale Z)이 식재되어 있다.
논지대 4지점은 광역논 안에서 선정하였고, 논 주위 부의 4지점은 논지대의 경계선으로부터 직선거리로 100, 150, 170, 250 m의 지점을 선정하였다. 100, 150, 170 m 거리의 지점은 도로 옆 보도블록 위에 위치하고 있고, 주위에 건물이 있었으나, 250 m 지점은 도로 옆의 보도블럭 위에 위치하고 있지만 주위에 건물이 없고 개방되어 있다.
본 연구에서는 토지이용별 기온변화 특성을 파악하기 위하여 도시 교외에 위치한 논, 밭, 도시녹지대(이하, 녹지대), 및 도시주택지(이하, 주택지)를조사지역으로 선정하였다(Fig. 1). 논은 충청북도 청원군 옥산면 논지대(127° 25' E, 36° 41' N) 에있는 필지논 (100 m X 100 m) 으로 벼 (Oryza sativa) 가 식재되어 있으며 표고 30-32 m의 저 평지에 위치하고 있다.
연구기간은 2005년 7월 15일부터 8월 19일까지를 선정하였는데, 이 기간 중에는 최고기온이 30 ℃, 최저기온이 20 ℃를 넘는 날이 자주 나타났고, 본 연구에서는 이런 기준을 혹서일로 정의하였다.
4 ha) 에 있고, 바닥은 잔디로 피복되어 있고, 주위에는 수목이 있으며, 아스팔트 주차장으로부터 20 m 정도 떨어져 있다. 주택지(127° 27' E, 36° 38' N) 는 청주시 도심에 위치하고 4차선 도로에서 220 m 떨어진 주택가에 있는 개인 주택을 선정하였다.

성능/효과

9시로서 주택지가 논과 밭, 녹지대에 비하여 훨씬 늦은 새벽에 나타났다. 또한 25 ℃ 이하 지속시간은 논이 8.6시간, 밭이 7.3시간, 녹지대가 5.6시간, 주택지가 0.6 시간으로 논, 밭 및 녹지대가 주택지보다 훨씬 크게 나타났으며, 논과 밭은 숙면을 취할 수 있을 정도의 충분한 시간을 보였다. 또한 혹서기 동안의 평균 일최저기온은 논이 22.
6 시간으로 논, 밭 및 녹지대가 주택지보다 훨씬 크게 나타났으며, 논과 밭은 숙면을 취할 수 있을 정도의 충분한 시간을 보였다. 또한 혹서기 동안의 평균 일최저기온은 논이 22.9 ℃로 밭보다 0.2 ℃, 녹지대보다 0.8 ℃, 주택지보다 2.4 ℃ 낮은 값을 보여, 논, 밭 및 녹지대의 식생이 일최저기온을 낮추는 것으로 나타났다.
논지대의 이러한 높은 풍속이 여름철 기온저감에 크게 기여하는 것으로 생각된다. 또한, 하루를 1-6시, 7-12시, 13-18시, 19-24시로 구분하여 각 시각의 평균풍속은, 논, 녹지대 모두 낮이 밤보다 훨씬 크게 나타났으며, 1-6시에최소값을, 13-18시에 최대값을 보였다(Fig. 9). 또한 풍향은 논지대에서는 많은 경우에 북서풍을 나타냈으나, 녹지대에서는 서풍을 나타냈다(Fig.
이상과 같이 25 ℃ 이하가 나타나는 평균 일수, 시각, 지속시간, 일최저기온으로 판단할 경우, 논> 밭>녹지대>주택지 순으로 열대야를 완화시키는 것으로 나타났다. 그러나, 논과 밭은 기온저감효과에서 큰 차이를 보이지 않았는데, 이는 기온저감효과는 식생의 피복상태에 의해 크게 좌우되기 때문으로 생각된다.
(1993)은 토지이용별 온도가 관개와 식생에 의하여 완화되며, 특히 식생에 의한 온도완화효과는 큰 것으로 평가하였다. 조사 기간 동안 작물의 초장은 벼가 70-90 cm , 밭작물인 호밀은 1 m 이상의 값을 보였는데, 호밀의 높은 초장 및 식생밀도가 밭에서의 기온 상승을 억제하는 것으로 판단된다.
혹서기 동안 논, 밭 및 녹지대는 주택지보다 열섬현상이나 열대야를 완화시키는 효과가 큰 것으로 나타났는데, 특히 논에 의한 효과가 가장 크게 나타났다. 25 ℃ 이하 지속시간은 논이 8.

후속연구

또한, 본 연구에서의 녹지대는 아스팔트 주차장에서 멀리 떨어지지 않은 곳(약 20 m) 을 선정했으므로 녹지대의 대표 점이라고 단정하기는 어렵다. 도로의 영향을 받지 않을 정도로 충분히 떨어진 녹지대와 다른 토지 피복과의 온도 비교는 추후의 연구를 통하여 검토할 필요가 있다.
그러나 논이 호밀이 식재된 밭에 비하여 일반인이 생각할 만큼 큰 기온저감효과를 보이지 않았는데, 이는 기온저감효과는 식생 피복 상태에 의해 크게 좌우되기 때문으로 생각된다. 본연구에서는 논과 밭에 의한 기온저감효과의 메커니즘은 파악되지 않았으나, 이는 다양한 논지대 및 밭지 대를 대상으로 열수지 특성을 분석함으로써 구명할 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 본 연구에서의 녹지대는 아스팔트 주차장에서 멀리 떨어지지 않은 곳(약 20 m) 을 선정했으므로 녹지대의 대표 점이라고 단정하기는 어렵다.

참고문헌 (9)

Cho, Y. H., and S. Y. Shin, 2002, The effects of urban forest on summer air temperature in Seoul, Korea, J. of Kor. Institute of Landscape Architecture, 30(4) 28-36. (in Korean)
Kim J. U., D. K. Lee, K. S., Oh, and H. C. Sung, 2003. A fundamental study on the relationship between riparian vegetation and surface temperature, J. of Kor. Env. Res. Reveg. Tech., 6(3): 79-85. (in Korea)
Ministry of Agriculture and Forestry, 2005. Agricultural and Forestry Statistical Yearbook, Korea. (in Korean)
Morris C. J. G., I. Simmonds, and N. Plummer, 2001, Quantification of influences of wind and cloud on the nocturnal urban heat island of a large city, J. of Applied Meteorology, 40(2): 169-182

상세보기
OECD. 2003. Multifunctionality: The Policy Implications
Oke, T. R., 1987, Boundary Layer Climate, 2nd Edition, Metheun, London
Oue H., H. Tagashira, T. Otsuki, and T. Maruyama 1993, The characteristics of heat balance and temperature regime in the paddy, potato. bare field and the asphalt area, J. of JSIDRE 164: 97-104. (in Japanese)
Shashua-Bar L., and M. E. Hoffmann, 2000, Vegetation as a climatic component in the design of an urban street: An empirical model for predicting the cooling effect of urban green areas with trees. Energy and Buildings, 31: 221-235

상세보기
Yokohari M., R. D. Brown. Y. Kate, and S. Yamamoto, 2001, The cooling effect of paddy fields on summertime air temperature in residential Tokyo, Japan. Landscape and Urban Planning, 53: 17-27

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