Spatial Distribution of Urban Heat and Pollution Islands using Remote Sensing and Private Automated Meteorological Observation System Data -Focused on Busan Metropolitan City, Korea-

During recent years, the heat environment and particulate matter (PM₁₀) have become serious environmental problems, as increases in heat waves due to rising global temperature interact with weakening atmospheric wind speeds. There exist urban heat islands and urban pollution islands with higher temperatures and air pollution concentrations than other areas. However, few studies have examined these issues together because of a lack of micro-scale data, which can be constructed from spatial data. Today, with the help of satellite images and big data collected by private telecommunication companies, detailed spatial distribution analyses are possible. Therefore, this study aimed to examine the spatial distribution patterns of urban heat islands and urban pollution islands within Busan Metropolitan City and to compare the distributions of the two phenomena. In this study, the land surface temperature of Landsat 8 satellite images, air temperature and particulate matter concentration data derived from a private automated meteorological observation system were gridded in 30m × 30m units, and spatial analysis was performed. Analysis showed that simultaneous zones of urban heat islands and urban pollution islands included some vulnerable residential areas and industrial areas. The political migration areas such as Seo-dong and Bansong-dong, representative vulnerable residential areas in Busan, were included in the co-occurring areas. The areas have a high density of buildings and poor ventilation, most of whose residents are vulnerable to heat waves and air pollution; thus, these areas must be considered first when establishing related policies. In the industrial areas included in the co-occurring areas, concrete or asphalt concrete-based impervious surfaces accounted for an absolute majority, and not only was the proportion of vegetation insufficient, there was also considerable vehicular traffic. A hot-spot analysis examining the reliability of the analysis confirmed that more than 99.96% of the regions corresponded to hot-spot areas at a 99% confidence level.

위성영상과 민간자동관측시스템 자료를 활용한 도시열섬과 도시오염섬의 공간 분포 특성 - 부산광역시를 대상으로 -

최근 온도상승으로 인한 폭염 증가와 대기 풍속의 약화가 상호작용하면서 열환경과 미세먼지(PM₁₀)가 문제가 되고 있다. 도시지역 내에서 다른 지역들보다 온도와 대기오염 농도가 높은 도시열섬과 도시오염섬 현상이 나타나고 있음이 알려져 있으나, 공간데이터로 구축 가능한 미세 자료의 부족 등으로 이를 함께 살펴본 연구는 많지 않았다. 최근 위성영상과 민간통신업체의 인프라에서 측정한 빅데이터들이 생산되면서 온도와 대기오염에 대한 세밀한 공간분포 분석이 가능하게 되었다. 이에 본 연구는 부산광역시를 대상으로 도시열섬과 도시오염섬의 공간적 분포패턴을 살펴보고 두 현상의 분포 특성을 비교 분석하고자 하였다. 연구에는 Landsat 8 위성영상의 지표면온도와 민간자동관측시스템에서 도출된 대기온도, 미세먼지농도 데이터를 30m*30m 단위로 격자화하여 공간분석을 수행하였다. 분석 결과, 도시열섬과 도시오염섬이 동시에 발생하는 대표적인 지역들로 취약 주거지역과 공업지역들이 다수 포함되어 있었다. 부산시의 대표적 주거 취약지역으로 알려진 서동, 반송동 등의 주요 정책이주지가 포함되었는데 해당 지역은 소규모 필지에 건축물의 밀도가 상당히 높은 지역으로 통풍, 환기 등에 문제가 많은 주거지역이다. 이러한 지역의 주민 중 상당수는 폭염과 대기오염에 대한 대응 능력이 낮아 관련 정책 수립 시 우선적으로 이 지역들이 고려될 필요가 있다. 도시열섬과 도시오염섬의 동시발생지역에 포함된 공업지역들은 콘크리트나아스콘 기반의 불투수면의 비중이 높고, 식생이 부족할 뿐 아니라 교통량도 많은 것으로 나타났다. 도시열섬과 도시오염섬 분석에 대한 신뢰성을 살펴보기 위해 핫스팟분석을 진행한 결과, 99.96% 이상의 지역이 99% 신뢰수준의 핫스팟지역에 해당함을 확인할 수 있었다.