마곡의 도시개발에 따른 지표면 도시열섬강도 변화 모니터링 = Monitoring the Impact of Urban Development in Magok on Surface Urban Heat Island Intensity

국문 초록 (Abstract)

도시화로 인한 자연피복의 감소 및 인공피복의 증가는 지표면 도시열섬현상을 야기한다. 여러 도시화 사례 중 특히 신도시는 개발 특성상 급격한 도시화가 이루어지는 지역으로, 토지피복의 변화로 인한 지표면 도시열섬현상을 분석하기에 좋은 대상지로 여겨진다. 본 연구는 서울특별시의 대표적인 도시개발 사례인 마곡 신도시를 중심으로 토지피복의 변화에 따른 지표면 도시열섬강도(Surface Urban Heat Island Intensity, SUHII) 변화 모니터링을 목표로 하였다. SUHII는 개발지역과 미개발지역의 평균 지표면 온도 차이로 정의하였으며, 지표면 온도는 Landsat 위성영상 데이터를 활용해 측정하였다. 관찰기간은 마곡 신도시의 개발기간을 고려해 2003.04.16-2023.10.15까지로 설정하였다. 마곡 신도시 개발에 따른 지표면 온도 변화의 면밀하고 포괄적인 관측을 위해 약 20.5개년 중 101개의 양호한 데이터를 선별하였고, 마곡(실험군)의 SUHII 변화를 주변의 미개발지, 기개발지 각각 두 곳(대조군)씩 총 네 곳과 비교 분석하는 방법으로 연구를 수행하였다. 분석결과 마곡 신도시의 SUHII는 도시개발이 진행됨에 따라 주위 도시개발지들과 유사한 형태로 수렴되는 것이 관찰되었다. 특히, 강서구 일원의 두 기개발지는 관찰기간 내내 SUHII 변동성이 상대적으로 크게 관찰된 반면, 마곡의 SUHII 변동성은 시간의 흐름에 따라 점차 증가하는 것이 관찰되었다. 이에 대한 원인으로 SUHII는 여름철에는 높은 값을, 겨울철에는 낮은 값을 보이는 특징이 있으며, 도시개발이 진행된 지역에서는 이러한 계절 간 SUHII 편차가 크게 나타나기 때문인 점이 확인되었다. 따라서 마곡은 도시개발이 진행됨에 따라 SUHII의 계절 간 편차가 벌어졌으며, 이는 변동성을 증가시켰기에 마곡의 도시 미기후가 악화되었다고 판단할 수 있다. SUHII의 공간분포는 지표환경 및 도시활동 특성에 기인하여 공항, 교통시설, 공업 및 건설현장에서 상대적으로 높게 관찰되었다. 마곡의 주거지역은 교통시설 지하화와 지상 공원화 설계로 가양의 주거지역보다 낮은 SUHII를 보였으며, 마곡 중앙공원 내 인공초지는 Cool, Cold 계절에서 낮은 SUHII를 상쇄하였으나, Hot, Warm 계절에서 높은 SUHII를 상쇄하는 효과는 제한적이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The reduction of natural cover and the increase in artificial surface caused by urbanization lead to surface urban heat island. New towns are considered an appropriate study site to analyze surface urban heat island affected by land cover transformations, due to their development characteristics of rapid urbanization. This study aims to monitor surface urban heat island intensity (SUHII) resulting from land cover changes. We study Magok New Town as a representative urban development case in Seoul, South Korea. SUHII is defined as the difference in the mean land surface temperature (LST) between developed and undeveloped areas, with LST measured using Landsat satellite imagery. We build long-term data for the observation period from April 16, 2003, to October 15, 2023, considering the development period of Magok New Town. We gather 101 high-quality data points from approximately 20.5 years to enable detailed and comprehensive observation of land surface temperature changes. We compare changes in Magok’s SUHII (experimental group) with those of four surrounding areas, two undeveloped and two previously developed areas (control groups). The results show that the SUHII of Magok New Town has converged to resemble the surrounding developed areas as urban development has progressed. In particular, the two developed areas in Gangseo-gu exhibit relatively high SUHII variability throughout the observation period, whereas the SUHII variability in Magok is observed to gradually increase over time. The cause of this phenomenon is that SUHII typically shows higher values in the summer and lower values in the winter, and urban areas, the seasonal variation in SUHII is significantly larger. Therefore, as urban development progressed in Magok, the seasonal variation in SUHII widened, deteriorating Magok’s urban microclimate. The spatial distribution of SUHII is relatively high in airports, transportation facilities, and industrial, and construction areas due to the influence of surface environment and urban activity characteristics. In the residential area of Magok, SUHII is lower than in Gayang, due to the underground construction of transportation facilities and the design of parks. The green area in Magok Central Park offsets the low SUHII during the Cool and Cold seasons, but its effect is limited during the Hot and Warm seasons.