Impacts of Three-dimensional Land Cover on Urban Air Temperatures

The purpose of this study is to analyze the impacts of three-dimensional land cover on changing urban air temperatures and to explore some strategies of urban landscaping towards mitigation of heat build-up. This study located study spaces within a diameter of 300m around 24 Automatic Weather Stations(AWS) in Seoul, and collected data of diverse variables which could affect summer energy budgets and air temperatures. The study also selected reflecting study objectives 6 smaller-scale spaces with a diameter of 30m in Chuncheon, and measured summer air temperatures and three-dimensional land cover to compare their relationships with results from Seoul's AWS. Linear regression models derived from data of Seoul's AWS revealed that vegetation volume, greenspace area, building volume, building area, population density, and pavement area contributed to a statistically significant change in summer air temperatures. Of these variables, vegetation and building volume indicated the highest accountability for total variability of changes in the air temperatures. Multiple regression models derived from combinations of the significant variables also showed that both vegetation and building volume generated a model with the best fitness. Based on this multiple regression model, a 10% increase of vegetation volume decreased the air temperatures by approximately 0.14%, while a 10% increase of building volume raised them by 0.26%. Relationships between Chuncheon's summer air temperatures and land cover distribution for the smaller-scale spaces also disclosed that the air temperatures were negatively correlated to vegetation volume and greenspace area, while they were positively correlated to hardscape area. Similarly to the case of Seoul's AWS, the air temperatures for the smaller-scale spaces decreased by 0.32% ($0.08^{\circ}C$) as vegetation volume increased by 10%, based on the most appropriate linear model. Thus, urban landscaping for the reduction of summer air temperatures requires strategies to improve vegetation volume and simultaneously to decrease building volume. For Seoul's AWS, the impact of building volume on changing the air temperatures was about 2 times greater than that of vegetation volume. Wall and rooftop greening for shading and evapotranspiration is suggested to control atmospheric heating by three-dimensional building surfaces, enlarging vegetation volume through multilayered plantings on soil surfaces.

도시기온에 작용하는 입체적 토지피복의 영향

본 연구의 목적은 토지피복의 입체적 분포가 도시기온의 변화에 작용하는 영향을 구명하여 열섬현상 완화에 기여할 도시조경의 전략을 모색하는 것이다. 연구대상지는 서울시 24개 AWS 지점별 직경 300m 공간이었고, 대상공간의 여름철 에너지 수지 및 기온에 영향을 미칠 수 있는 다양한 변수의 자료를 구득하였다. 또한, 춘천시에서 연구목적을 고려한 6개 지점을 선정하여 기온을 실측하고, 기온변화에 더 민감하게 반응할 30m 소공간의 지점별 토지피복을 실사하여 서울시 의 경우와 비교하였다. 서울시 AWS 지점의 여름철 기온을 추정하는 단순회귀모델을 도출한 결과, 식생체적, 녹지면적, 건물체적, 건물면적, 인구밀도, 포장로면적 등의 변수가 통계적으로 유의하게 여름철 기온변화에 기여하는 것으로 나타났다. 이들 중 기온변화의 설명력이 가장 높은 변수는 식생체적과 건물체적이었다. 기온변화에 유의한 변수들을 조합하여 유도한 다중회귀모델에서도 식생체적과 건물체적의 양 변수가 통계적으로 가장 적합한 모델을 생성하였다. 이 다중회귀모델에 따르면 식생체적의 10% 증가는 기온을 약 0.14% 감소시킨 반면, 건물체적의 10% 증가는 기온을 0.26% 증가시켰다. 소공간스케일에서 실측한 춘천시의 여름철 기온과 토지피복 간의 상관성 역시, 기온은 식생체적, 녹지면적 등의 증가에 따라 감소하는 반면 하드스케이프 면적의 증가에 비례하여 상승하는 경향이었다. 식생체적 변수를 적용하여 가장 적합한 단순회귀모델을 도출한 결과, 소공간스케일의 여름철 기온은 서울시 AWS 지점의 단순회귀모델과 유사하게 식생체적을 10% 증가시킴에 따라 0.32%($0.08^{\circ}C$)씩 감소하였다. 본 연구에 근거하면, 여름철 기온저감을 지향하는 도시조경은 식생체적을 증가시키면서 동시에 건물체적을 감소시키는 전략이 요구된다. 서울시 AWS 지점의 기온변화에 기여하는 건물체적의 영향력은 식생체적보다 약 2배 큰 것으로 분석된다. 따라서, 자연지반에서는 다층식재를 추진하여 식생체적을 확충하되, 건물의 입체적 표면에 의한 대기 가열을 제어하기 위해 벽면과 옥상의 녹화로 식물의 차양 및 증발산 효과를 증진해야 한다.