[논문]지난 40년간 한반도 기온의 시·공간적 분포 변화에 관한 연구

김남신; 김경순

doi:10.11108/kagis.2013.16.4.029

지난 40년간 한반도 기온의 시·공간적 분포 변화에 관한 연구
A Study on Changes of the Spatio-Temporal Distribution of Temperature in Korea Peninsular During the Past 40 Years 원문보기

한국지리정보학회지 = Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, v.16 no.4, 2013년, pp.29 - 38

초록
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본 연구는 한반도 기온변화를 분석하여 기후대의 변화와 도시지역에서의 기온분포의 시 공간적 특성을 파악하고자 하였다. 분석에 사용된 자료는 1974년부터 2007년까지 34년간 남북 기상관측소에서 수집된 자료를 활용하였다. 기온은 고도와 선형관계를 갖기 때문에 고도별 월별 기온단열감율을 계산하여 역거리가중법으로 500m 해상도의 분포도를 작성하였다. 도시화 지역에서의 자료는 연도별 인구변화와 기온변화를 비교분석하였다. 온량지수로 구분한 기후대는 남부기후구가 90년대 이후 위도가 크게 상승하는 것으로 분석되었다. 도시지역의 평균기온상승은 80년대와 90년대에 $0.5{\sim}1.2^{\circ}C$ 상승한 것으로 분석되었다. 기온 상승은 서울과 광역시 그리고 시단위 지역에서 나타났는데 이들 지역은 80년대와 90년대에 인구증가와 더불어 도시화와 산업화의 속도가 빠르게 진행된 지역이다. 북한의 경우는 평양, 안주시, 개천시, 혜산시에서도 인구증가와 더불어 기온상승효과가 있는 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is to construe the spatio-temporal characteristics of temperature in cities and the changes of climatical regions by analyzing a climate change in Korea peninsular. We used daily mean air temperature data which were collected in South and North climate stations for the past 34 years from 1974 to 2007. We created temperature maps of 500m resolution with Inverse Distance Weight in application with adiabatic lapse rate per month in linear relation with height and temperature. In the urbanization area, the data analyzed population in comparison with temperature changes by the year. The south climate region in Korea by the Warmth index was expanded to the middle climate region by the latitude after 1990s. A rise of mean temperature was $0.5{\sim}1.2^{\circ}C$ in urban areas such as Seoul, metropolitan and cities which had a rapid urbanization and industrialization with the population increase between 1980s and 1990s. In case of North Korea, cities such as Pyeongyang, Anju, Gaecheon, and Hesan had the same pattern.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 기온자료를 분석하여 기후대의 분포와 도시지역에서의 기온분포의 시·공간적 특성을 파악하고자 하였다.
본 연구는 한반도 기온변화와 온량지수 변화의 시·공간적 분포패턴을 파악하고 도시지역에서의 기온변화 경향을 파악하고자 한다.
본 연구에서는 도시지역의 기온분포 변화의 특징을 살펴보기 위해 연도별 인구의 변동과 그에 따른 기온분포를 분석하였다. 여기서 인구만을 주된 인자로 채택한 것은 도시화로 인한도시의 토지이용 변화가 인구유입을 만들기 때문에 인구의 변화로도 도시기후의 상승효과를 어느 정도 설명 가능할 것으로 판단된다.

제안 방법

한반도 전체에 대한 기온분포를 분석하기 위해 관측소 위치가 골고루 분포하는 시점인 1974년 이후의 118개 관측소의 기상자료를 이용했다(그림 1). 기상 자료는 일별 기온자료를 월평균에 기초하여 연간평균을 분석하였다.
연구방법 및 절차는 그림 2와 같이 진행하였다. 기온자료는 관측소의 위치와 고도 정보를 이용하여 공간자료로 전환하였다. 기온자료의 보간은 역거리가중법(IDW)으로 보간하였다.
기온자료의 시·공간적 보간은 고도에 대한 선형관계로서 월별 기온단열감율을 계산하여 역거리가중법으로 보간하였다.
도시지역은 남북한 시군단위 행정구역도에서 시, 구, 광역시 194개 지역을 추출하여 평균기온 분포도에서 단위행정구역 별로 평균기온을 구하였다. 도시별 평균기온은 80년대와 90년대에 큰 차이를 보이는데, 전체적으로는 0.
본 연구에서는 감율에 가장 크게 영향을 미치는 관측지점의 고도와 기온분포를 이용하여 해발고도 100m이상인 지역 34개소를 선정하여 선형회기식에 의한 월별 기온단열감율을 계산하였다(표 1).
인구유입에 따른 시가지지역의 기온분포의 범위를 분석하기 위해 1986년과 2006년의 도시별 평균기온만을 IDW로 재분석하였다(그림 11). 그 결과 서울을 중심으로 도시지역을 따라 상승율이 재배치되는 것을 확인 할 수 있는데, 이러한 상태가 도시지역에서 오래 지속되면 도시지역을 따라 분포하는 식생의 이상생장(lammas growth)에 영향을 줄 가능성이 있다.

대상 데이터

기온분포의 변화는 1974년 2006년까지 분석하였다(그림 3, 4). 전체적으로는 80년대와 2000년대에 변동폭이 약간 높은 것으로 나타났다.
본 연구는 기온자료를 분석하여 기후대의 분포와 도시지역에서의 기온분포의 시·공간적 특성을 파악하고자 하였다. 기온자료는 1974년부터 2007년까지 34년간 남북의 기상관측소에서 수집된 자료를 분석하였다. 기온자료의 시·공간적 보간은 고도에 대한 선형관계로서 월별 기온단열감율을 계산하여 역거리가중법으로 보간하였다.
행정구역도와 인구자료는 남북한 구시단위를 사용하여 기온분포의 시단위 지역변화와 인구 변동 관계를 살펴보기 위해 사용하였다. 남한의 인구는 1980년, 1990년, 2000년, 2005년 시군구 인구자료를 사용하였지만 북한의 경우 인구자료 확보가 어려워 1993년, 2000년 시도단위의 인구자료를 이용하였다.
도시별 기온 변화율과 인구분포 변화를 비교하면(그림 9, 10) 인구집중 지역을 따라 도시의 기온 변화율이 일치하는 것으로 드러났다. 북한지역은 자료부족으로 1994년과 2000년의도별자료를 이용하여 분석하였다. 도시기온의 변화율이 크고 넓게 확산되는 1994년과 2006년의 자료와 1994년과 2005년의 인구변화율을 비교해보면 대체로 일치하는 경향을 보인다.
연구에 사용된 자료는 남북한 기온자료, 행정구역도, 인구통계, 수치고도모델을 사용하였다. 한반도 전체에 대한 기온분포를 분석하기 위해 관측소 위치가 골고루 분포하는 시점인 1974년 이후의 118개 관측소의 기상자료를 이용했다(그림 1).
DTED2는 자료변환을 거쳐 횡축메르카토르(TM), meter 단위로 전환하였다. 투영이 완료된 수치고도모델은 500m 해상도로 재분류하여 기온분석에 사용하였다.
연구에 사용된 자료는 남북한 기온자료, 행정구역도, 인구통계, 수치고도모델을 사용하였다. 한반도 전체에 대한 기온분포를 분석하기 위해 관측소 위치가 골고루 분포하는 시점인 1974년 이후의 118개 관측소의 기상자료를 이용했다(그림 1). 기상 자료는 일별 기온자료를 월평균에 기초하여 연간평균을 분석하였다.
행정구역도와 인구자료는 남북한 구시단위를 사용하여 기온분포의 시단위 지역변화와 인구 변동 관계를 살펴보기 위해 사용하였다. 남한의 인구는 1980년, 1990년, 2000년, 2005년 시군구 인구자료를 사용하였지만 북한의 경우 인구자료 확보가 어려워 1993년, 2000년 시도단위의 인구자료를 이용하였다.

이론/모형

기온자료는 관측소의 위치와 고도 정보를 이용하여 공간자료로 전환하였다. 기온자료의 보간은 역거리가중법(IDW)으로 보간하였다. 기온자료의 보간은 고도에 따른 감온효과를 고려해야하기 때문에 기온단열감율(adiabatic lapse rate)를 적용해야 한다.
수치고도모델은 미국 육군지도창(DMA: defense mapping agency)의 포맷으로 제작된 수치고도모델인 DTED level 2를 사용하였다. DTED2는 해상도 30m로 1:50,000으로 남북이 제작되어 있다.

성능/효과

기온자료의 시·공간적 보간은 고도에 대한 선형관계로서 월별 기온단열감율을 계산하여 역거리가중법으로 보간하였다. 기온변화에 따라 온량지수로 구분한 기후구는 남부기후구가 90년대 이후 위도가 크게 상승하는 것으로 분석되었다. 도시지역의 평균기온상승은 80년대와 90년대에 0.
(2008)은 지구온난화에 대한 A1B 시나리오를 통해 봄과 겨울의 시작일은 위도, 지형, 해양의 영향을 많이 받으나 여름과 가을의 시작일은 해양과 지형의 영향을 받는 것으로 분석되었다. 연구결과 겨울철은 짧아지고 여름철은 길어지는 것으로 전망되었다. Yun(2006)은 기후변화에 따른 벚꽃 개화일의 시·공간적 변이에 관한 연구 방법에서 기후자료의 고도와 인구분포를 고려한 도시지역의 인구밀도기후도를 작성하는 방법을 고안하였다.
온량지수에 의해 분석된 기후구분을 보면 온량지수 100이상인 남부기후가 1974년에는 남해안을 따라 나타나지만 1994년 남부기후 뿐만 아니라 중부 및 북부 기후지역까지 상승하고 있는 것으로 분석되었다(그림 5). 이러한 변화는 식생분포 및 농업에도 영향을 미칠 것으로 예상된다.
기온분포의 변화는 1974년 2006년까지 분석하였다(그림 3, 4). 전체적으로는 80년대와 2000년대에 변동폭이 약간 높은 것으로 나타났다.

후속연구

앞으로 기후변화에 대한 보다 정교한 연구를 위해 우리 주변에서 일어나고 있는 환경문제에서 지표를 찾아 장기적인 자료축적과 관찰이 필요하다. 또한 기후변화에 대해 도시, 농촌, 식생, 산지, 하천, 해안 등에 대한 사례접근을 통한 연구의 다변화가 필요하다.
인구유입에 따른 시가지지역의 기온분포의 범위를 분석하기 위해 1986년과 2006년의 도시별 평균기온만을 재분석한 결과 서울을 중심으로 도시지역을 따라 상승율이 높게 나타났는데, 이들 도시지역에서는 소나무의 이상생장이 현재 확인되고 있다. 앞으로 기후변화에 대한 보다 정교한 연구를 위해 우리 주변에서 일어나고 있는 환경문제에서 지표를 찾아 장기적인 자료축적과 관찰이 필요하다. 또한 기후변화에 대해 도시, 농촌, 식생, 산지, 하천, 해안 등에 대한 사례접근을 통한 연구의 다변화가 필요하다.
본 연구는 한반도 기온변화와 온량지수 변화의 시·공간적 분포패턴을 파악하고 도시지역에서의 기온변화 경향을 파악하고자 한다. 연구 결과는 지역적 단위에서 장기적인 기온상승 효과에 따른 식생과 농업환경 변화에 대한 예측과 문제해결에 기여할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기온단열감율은 이론적, 실질적으로 어떤 감소를 보이는가?	기온자료의 보간은 고도에 따른 감온효과를 고려해야하기 때문에 기온단열감율(adiabatic lapse rate)를 적용해야 한다. 기온단열감율은 이론적으로 대기의 연직상태에서 건조단열감율은 0.01℃m-1 , 습윤단열감율 0.005℃m -1로 감소하지만 고도, 경사, 위도, 해양, 계절에 따라 실질적으로 다르게 감소한다.
	지구온난화로 인해 발생하는 문제에는 어떤 것들이 있는가?	열수리 변화의 가장 큰 결과는 지구온난화로 나타나고 있다. 지구온난화는 기후대의 상승, 사막화, 빙하후퇴 및 해수면상승, 각종 기상이변, 엘니뇨, 식생대의 변화, 동식물 서식처의 감소 등 다양한 문제를 일으킨다(IPCC, 2007).
	쾨펜에 의해 제안된 기후구분 방법을 보완하기 위해 Kira(1949)가 제안한 온량지수란 무엇인가?	이를 보완하기 위해 Kira(1949)는 식생분포와 기후의 분포를 일치시키기 위해 단순하면서 효과적인 온량지수(warmth index)를 제안하였다. Kira(1949)의 온량지수는 식생분포를 결정짓는 월평균기온을 5℃로 보고 월평균 기온 중 5℃이상인 달을 합산한 것이다. 여기서 온량지수는 다음과 같이 계산된다(식 2).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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