[논문]부산의 도시기후 변화 경향과 도시화 효과에 관한 연구

박명희; 이준수; 안지숙; 서영상; 한인성; 김해동

doi:10.5322/jes.2012.21.4.401

부산의 도시기후 변화 경향과 도시화 효과에 관한 연구
Study on the Climate Change and the Urbanization Effect in Busan 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.21 no.4, 2012년, pp.401 - 409

박명희 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 이준수 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 안지숙 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 서영상 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 한인성 (국립수산과학원 수산해양종합정보과) , 김해동 (계명대학교 지구환경학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study examines the climatological variability of urban area and the increase of temperature by urbanization using the observed data of Busan and Mokpo during the last 100 years (1910~2010). The results are as follows. First, the maximum temperature in Busan during the last 100 years has increased by $1.5^{\circ}C$ while average temperature and the minimum temperature have increased by $1.6^{\circ}C$ and $2^{\circ}C$. In Mokpo, the maximum temperature and average temperature have increased by $1^{\circ}C$ and the minimum temperature has increased by $0.8^{\circ}C$. The increase of urban temperature appeared to be higher in Busan than in Mokpo by $0.5^{\circ}C{\sim}1.2^{\circ}C$. Second, as for the change in temperature before and after urbanization, the maximum temperature, average temperature and the minimum temperature during last 50 years compared to the previous 50 years have increased about $1.5^{\circ}C$, $1.6^{\circ}C$ and $2.1^{\circ}C$, however, the predicted temperature after removing urbanization effect was estimated to be increased by $1^{\circ}C$. The proportion that urbanization takes on the overall increase of temperature appeared to be 33% at the maximum temperature, 37.5% at average temperature and 52.3% at the minimum temperature, thus the proportion of urbanization appeared to be maximized at the minimum temperature.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

일반적으로 교외지역이 도시화됨에 따라 기온상승, 일사량 및 풍속, 상대습도의 감소, 강수량 증가 등의 기후변화가 일어나게 된다. 따라서 기온과 상대습도에 대한 장기적 변화특성을 기술하였다. 먼저 과거 100년간의 부산과 목포에서 관측된 최고·평균·최저기온의 경년변화를 Fig.
Kim 등(1999)의 결과에 따르면 도시화에 의한 승온이 크게 나타난 도시는 대구, 서울, 포항, 울산이며, 추풍령과 목포는 도시화가 나타나지 않은 것으로 보고하였다. 따라서 본 연구에 서는 연안에 위치하면서 도시화가 나타나지 않은 목포를 부산의 도시화효과 검증을 위한 최적의 비교대상지점이라고 판단하여 선정하였다. 자료는 부산과 목포의 과거 100년간(1901∼2010)의 주요 기상요소(최고·평균·최저기온, 상대습도)를 이용하였다.
따라서 본 연구에서는 부산을 대상으로 도시화의 요인인 도시 인구와 규모, 토지피복의 변화, 인간문화 및 경제활동 등과 도시화효과와의 상관관계를 파악하기에 앞서, 1910년대 이후 도시화에 수반되는 도시기후현황을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 부산을 대상으로 장기적인 도시기후의 변화 경향과 기온을 이용한 도시화 효과를 분석하였다.
따라서 향후 부산을 대상으로 과거 50년(1961∼2010년)간의 도시화의 원인인 도시인구 증가와 도시규모의 증가, 토지피복의 변화, 인간문화 및 경제활동, 인공열의 증가, 도시대기환경의 변화 등을 파악하고, 이를 이용하여 도시화 효과와의 상관관계를 분석하고자 한다.
본 연구에서는 기온자료를 이용하여 도시화에 따른 기온 증가 경향과 도시화 효과를 추정하였다. 기존의 여러 연구에서도 다양한 방법을 이용하여 도시화에 따른 기온 증가를 제시한 바 있다.
본 연구에서는 부산(도시)과 목포(교외)간의 기온 차를 평균하여 도시화 효과에 의한 기온 값을 계산하였는데, 도시화 효과평가의 경우 도시지역을 부산으로 교외지역을 목포로 표기하였다. 도시화 효과에 의한 기온상승이 제거된 기온 값은 아래의 식과 같이 정의된다(Choi 등, 2003).
위의 내용과 같이 본 연구에서는 도시지역과 교외 지역의 기온자료를 이용하여 도시화 효과를 살펴보았다. 그러나 도시화의 원인과 그 원인이 도시화 효과에 미치는 영향은 파악하지는 못하였다.

제안 방법

그러나 부산의 경우 교외 지역을 대상으로 지난 100년간의 장기간 기상자료를 보유하면서 도시화의 영향을 받지 않는 지점을 찾을 수 없어, Kim 등(1999)의 연구결과를 바탕으로 비교·평가 지점을 선정하였다.
부산의 도시기후변동 경향을 살펴보기 위하여, 부산과 목포에서 관측한 과거 100년간(1910∼2010)의 기상자료(최고·평균·최저기온, 상대습도)를 이용하여 경년변화를 조사하였다.
따라서 본 연구에서는 부산을 대상으로 도시화의 요인인 도시 인구와 규모, 토지피복의 변화, 인간문화 및 경제활동 등과 도시화효과와의 상관관계를 파악하기에 앞서, 1910년대 이후 도시화에 수반되는 도시기후현황을 파악하고자 하였다. 이를 위하여 부산을 대상으로 장기적인 도시기후의 변화 경향과 기온을 이용한 도시화 효과를 분석하였다.

대상 데이터

또한 도시화 효과를 파악하기 위해서 Choi 등 (2003)의 계산식과 최고·평균·최저기온 자료를 이용하였다.
자료는 부산과 목포의 과거 100년간(1901∼2010)의 주요 기상요소(최고·평균·최저기온, 상대습도)를 이용하였다.

데이터처리

도시화 효과에 의한 기온상승이 제거된 기온 값을 추정하기 위하여 식에 제시한 도시화 효과에 의한 기온상승이 제거된 기온 값을 추정하기 위하여 식에 제시한 #와 ΔTu-r을 계산하였다(Table 2).

이론/모형

부산의 도시기후변동 경향을 살펴보기 위하여, 부산과 목포에서 관측한 과거 100년간(1910∼2010)의 기상자료(최고·평균·최저기온, 상대습도)를 이용하여 경년변화를 조사하였다. 또한 도시화 효과를 평가하기 위하여 기온자료를 이용하여 Choi 등(2003)의 방법에 따라 도시화 효과에 의한 기온 증가량을 추정하였다. 그 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.
4℃로 추정하였다. 본 연구에서는 Choi 등(2003)의 방법으로 기온을 이용하여 증가경향을 바탕으로 온난화와 도시화를 구분하였다. 기존 Choi 등(2003)의 평균기온증가추세에서 도시화는 35%로 본 연구에서 제시한 최저기온의 증가추세의 도시화 영향보다 17% 낮았다.

성능/효과

1910년부터 2010년까지 100년간 부산과 목포의 기온증가율을 살펴보면 최고·평균·최저기온 모두 꾸준히 증가하고 있음을 Fig. 1를 통해 확인할 수 있었다.
3℃ 감소하였다. 겨울철 최고기온의 상승효과는 최저기온의 상승효과보다는 도시화효과가 덜 반영되었으며, 지구온난화 영향으로 증가한 것으로 판단된다.
4에 보정 전후의 변화를 제시하였다. 그 결과 도시화효과 보정 후에도 기온상승 경향은 여전히 남아있음을 확인할 수 있었다. Table 3은 도시화효과 보정 전후의 증가량을 나타내었다.
2(b)에 나타내었다. 도시화로 인한 겨울철 도시기온 상승효과는 목포는 최고 기온과 최저기온의 차가 없었으며, 반면 부산은 최저 기온이 약 2.4℃, 최고기온은 약 2.2℃ 상승하여 최저 기온의 상승률이 높게 나타났다.
둘째, 부산의 연평균 상대습도의 변화는 지난 100년간 약 1.6% 감소하였으나, 도시화가 진행되고 있는 서울과 대구의 경우 1970년 이후부터 상대습도가 감소하기 시작해 10% 정도 감소하였다. 이처럼 다른 대도시와 달리 부산의 상대습도는 변화가 크지 않고, 100년간 65% 전후를 유지하고 있다.
1를 통해 확인할 수 있었다. 또한 계절적으로는 겨울철이 여름철보다 기온상승 경향이 뚜렷하였으며, 부산의 경우 겨울철의 최고 기온보다 최저기온의 기온증가율이 약 0.2℃정도 높았다(Fig. 2).
셋째, 도시화 효과를 평가한 결과 #과 ΔTu-r은 모두 최저기온이 가장 높게 나타났으며, 다음으로 평균기온, 최저기온 순이었다.
연평균 최고기온의 평균값은 지난 100년간 약 1.5℃, 평균기온은 약 1.6℃, 최저기온은 약 2.1℃ 증가하였으나, 도시화를 제거한 후 최고·평균·최저기온은 모두 약 1℃ 증가에 그쳤다.
이러한 겨울철 최고기온의 상승효과는 최저기온의 상승효과보다 도시화효과가 덜 반영되었으며, 지구온난화 영향으로 증가한 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 겨울철 최저기온 상승이 하계의 기온상승보다 높게 나타난다는 사실은, 온실기체 증가로 인한 지구온난 화의 효과 혹은 도시승온화 효과가 하계 기온증가보다 동계의 최저기온 증가에 보다 크게 기여한다는 앞선 연구결과와 일치한다(Hansen 등, 1987; Kim, 1999; Kim, 2003).
1℃ 증가하였으나, 도시화를 제거한 후 최고·평균·최저기온은 모두 약 1℃ 증가에 그쳤다. 전체 기온증가에 도시화가 차지하는 비율은 최고기온은 약 33%, 평균기온은 약 37.5%, 최저기온은 약 52.3%로 최저기온의 도시화 비율이 가장 높게 나타났다. 이러한 결과는 도시열섬의 가장 큰 영향은 최저기온의 상승이라고 밝힌 바 있는 백과 권(1994)의 결과와 일치한다.
1℃ 증가하였으나, 도시화를 제거한 후 기온은 모두 약 1℃ 증가하였다. 전체 기온증가에 도시화가 차지하는 비율은 최고기온일 때 약 33%, 평균기온일 때 약 37.5%, 최저기온일 때 약 52.3%로 최저기온의 도시화 비율이 가장 높게 나타났다.
첫째, 부산의 지난 100년간 기온상승 경향은 최저 기온(약 2℃), 평균기온(약 1.6℃), 최고기온(약 1.5℃)순이었으며, 이에 반해 목포는 최저기온이 가장 낮은 증가경향을 나타내었다. 이와 같은 도시승온화 효과는 겨울철 최저기온, 겨울철 최고기온 그리고 여름철 최저기온, 평균기온 순으로 크게 나타났고, 여름철 최고기온의 경우 부산은 거의 변화가 없었으며, 목포는 약 0.

후속연구

그러나 목포의 상대습도 변화 원인에 대한 사례 연구가 없어 목포의 감소 원인에 대해 제시하지 못하였다. 향후 목포의 상대습도 변화에 대한 연구가 추가로 이루어져야 할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기온상승의 중요한 요인 중 하나인 도시화효과의 특징은 무엇인가?	도시화효과는 온실기체의 증가와는 독립적으로 기온상승의 중요한 요인 중 하나이다. 도시지역에 위치해 있는 관측소의 기온의 시계열은 대규모 기후변화 영향뿐만 아니라 도시발달에 따른 도시열섬효과 등이 합쳐져 복잡한 양상을 띠어, 기후변화에 따른 기온경향을 예측하는데 어려움이 있다. 또한 도시화 영향은 종관적 상태뿐만 아니라 지형적인 영향으로 나타나는 국지기후에 영향을 받고 온실효과와 도시화의 영향은 기온에 같은 방향을 미치므로 도시화의 영향을 자연적 변동과 기후변화로부터 분리하기는 매우 어렵다(백과 권, 1994; Koo 등, 2007).
	기온상승은 어떠한 요인에 영향을 받는가?	4℃ 상승하였다(국립기상연구소, 2009a, 2009b). 이러한 기온상승은 온실가스 증가와 함께 도시화와 같은 지역적 요인에 의해서 영향을 받는다. 도시화효과는 온실기체의 증가와는 독립적으로 기온상승의 중요한 요인 중 하나이다.
	다른 대도시와 달리 부산 지역의 상대습도의 특징은 무엇인가?	3(a)). 부산은 도시화가 진행되고 있는 다른 대도시와 달리 상대습도의 변화가 크지 않고, 100년간 65% 전후를 유지하고 있다. 이러한 원인으로 Kim 등(2001)에 따르면 풍향의 변화로 인한 해풍의 빈도가 증가함에 따라 거대한 수역(바다)로부터 습기가 공급되기 때문으로 평가하였다.

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