Journal of Korea Water Resources Association (한국수자원학회논문집)

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Urbanization Effects on Reference Evapotranspiration

도시화에 따른 수문기후변화 II (도시화가 기준 증발산량에 미치는 영향)

  • Rim, Chang-Soo (Dept. of Civil and Environmental Engineering, Chungwoon University)
  • 임창수 (청운대학교 철도행정토목학과)
  • Published : 2007.07.31
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Abstract

The effects of climatic changes owing to urbanization, geographical and topographical conditions on Penman-Monteith reference evapotranspiration, and energy and aerodynamic terms of Penman-Monteith reference evapotranspiration have been studied. In this study, 56 climatological stations including the Seoul metropolis in South Korea have been selected, and the area of study site was set at $314\;km^2$. The climatological station is centrally located In the study area with a 10 km radius. The geographical and topographical characteristics of these sites were examined using GIS analysis. Land use status of the study area was also examined to estimate the extent of urbanization. The study results indicated that the variation of reference evapotranspiration rate is closely related to urbanization in most climatological stations. The level of change in reference evapotranspiration was higher in areas with higher urbanization rates. The change in reference evapotranspiration appears to be caused by temperature rises following heat island phenomena due to urbanization, and by the decrease in humidity, wind speed and sunshine duration due to the Increase in residential areas in urban districts. Especially, the humidity decrease causes a significant decrease in evapotranspiration rate. The study results showed that climatic change due to urbanization and proximity to the coast had the greatest effect on reference evapotranspiration.

본 연구에서는 도시화에 따른 기후변화가 FAO Penman-Monteith 기준증발산량에 미치는 영향을 파악하고자 한다. 또한 도시화에 따른 수문기후학적 변화는 다른 지형 및 지리적 조건과도 밀접한 연관성을 가지고 있다. 따라서 도시화가 수문기후에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 이들 지형 및 지리적조건도 동시에 고려되어야 한다. 이러한 지형 및 지리적 조건이 도시화과정과 함께 수문기후변화에 미치는 영향을 분석하기 위하여 FAO Penman-Monteith 기준증발산량을 산정하고, 에너지항 및 공기동력항이 FAO Penman-Monteith 기준증발산량에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 위하여 적용된 연구지역은 서울을 비롯한 56개 수문기후관측지점으로써 도시화과정을 분석하기 위하여 반경 10km를 중심으로 $314\;km^2$당하는 면적을 연구지역으로 설정하였다. 연구 지역의 도시화정도를 판단하기 위하여 토지이용현황을 분석하였다. 연구결과에 의하면 대부분의 연구지역에서 기준증발산의 변화정도는 도시화율의 정도에 따라서 상관관계를 보이는 것으로 판단된다. 기준증발산량의 변화정도는 도시화율이 클수록 큰 변화를 보이는 것으로 판단된다. 분석결과에 의하면 기준증발산량의 변화정도는 도시화가 진행됨에 따라서 도시지역 내 열섬현상에 따른 기온상승과 도시치역의 주거지면적 증가에 따른 습도의 감소 그리고 풍속의 감소 영향인 것으로 보이며, 특히 습도의 감소가 기준증발산량에 가장 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다. 또한 도시지역 내의 태양복사량 감소에 따른 순단파복사량의 감소나 기온상승에 따른 순장파복사량의 증가에 의해서 영향을 받는 것으로 보인다. 또한 연구지역의 지리 및 지형조건이 기준증발산량에 미치는 영향을 분석한 결과 56개 연구지역의 기준증발산량에 미치는 요인은 주로 도시화에 따른 기후변화와 해안 근접성인 것으로 판단된다.

Keywords

References

  1. 김광섭, 황보정도 (2005). '남한지역 기온 변화의 연 추세 및 월 추세 분석.' 2005년 한국수자원학회 학술 발표회 논문집, 한국수자원학회
  2. Alkeed, O., Flores, C., Jinno, K., Tsutsumi, A. (2006). 'Comparison of several reference evapotranspiration methods for Itoshama Peninsula area, Fukuoka, Japan.' Memoirs of the Faculty Engineering, Kyushu University, Vol. 66, pp. 1-14
  3. Allen, R.G., Peretira, L.S., Raes, D. and Smith, M. (1998). 'Crop evapotranspiration-guidelines for computing crop water requirements.' FAO irrigation and drainage paper 56, FAO, ISBN 92-5-104219-5
  4. Andersen, C.T., Foster, I.D.L. and Pratt, C.J. (1999). 'The role of urban surface (permeable pavements) in regulating drainage and evaporation: development of a laboratory simulation experiment.' Hydrological Processes, Vol. 13, pp. 597-609 https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1085(199903)13:4<597::AID-HYP756>3.0.CO;2-Q
  5. Bomstein, R. and Johnson, D.S. (1977). 'Urban-rural wind velocity differences.' Atmospheric Environment, Vol. 11, pp. 597-604 https://doi.org/10.1016/0004-6981(77)90112-3
  6. Chen, D., Gao, G., Xu, C-Y, Guo, J. and Ren, G. (2005). 'Comparison of the Thornthwaite method and pan data with the standard Penman-Monteith estimates of reference evapotranspiration in China.' Climate Research, Vol. 28, pp. 123-132 https://doi.org/10.3354/cr028123
  7. Chow, S.D. (1992). 'The urban climate of Shanghai.' Atmospheric Environment, Vol. 26B, No.1, pp. 9-15 https://doi.org/10.1016/0957-1272(92)90033-O
  8. Christen, A. and Vogt, R. (2004). 'Energy and radiation balance of a central European city.' Int. J. of Clirmtology, Vol. 24, pp. 1395-1421 https://doi.org/10.1002/joc.1074
  9. Englehart, P.J. and Douglas, A.V. (2003). 'Urbanization and seasonal temperature trends: Observational evidence from a data-sparse part of North America.' Int. J. of Climatology, Vol. 23, pp. 1253-1263 https://doi.org/10.1002/joc.935
  10. Gong, L., Xu, C.Y., Chen, D., Halldin, S. and Chen, Y.D. (2006). 'Sensitivity of the Penman-Monteith reference evapotranspiration to key climatic variables in the Changjiang (Yangtze River) basin.' J. of Hydrology, Vol. 329, pp. 620-629 https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2006.03.027
  11. Grimmond, C.S.B. and Oke, T.R. (1998). 'Urban evapotranspiration rates.' American Meteorological Society, 2nd Urban Environment Symposium 247-250
  12. Ichinose, T., Shimodozono, K. and Hanaki, K. (1999). 'Impact of anthropogenic heat on urban climate in Tokyo.' Atmospheric Environment, Vol. 33, pp. 3897-3909 https://doi.org/10.1016/S1352-2310(99)00132-6
  13. Jonsson, Per (2004). 'Vegetation as an urban climate control in the subtropical city of Gaborone, Botswana.' Int. J of Clirmtology, Vol. 24, pp. 1307-1322 https://doi.org/10.1002/joc.1064
  14. Monteith, J. L. (1964). 'Evaporation and environment.' Symp. Soc. Exp. Biol., Vol. XIX, pp. 205-234
  15. Penman, H. L. (1948). 'Natural evaporation from open water, bare soil, and grass.' Proc. Roy. Soc. London, Vol A193, pp.120-146 https://doi.org/10.1098/rspa.1948.0037
  16. Ragab, R., Rosier, P., Dixon, A., Bromley, J. and Cooper, J.D. (2003). 'Experimental study of water fluxes in a residential area: 2. Road infiltration, runoff and evaporation.' Hydrological Processes, Vol. 17, pp. 2423-2437 https://doi.org/10.1002/hyp.1251
  17. Sailor, D.J. (1994). 'Simulated urban climate response to modifications in surface albedo and vegetative cover.' Journal of Applied Meteorology, Vol. 34, pp. 1694-1704 https://doi.org/10.1175/1520-0450(1995)034<1694:SUCRTM>2.0.CO;2
  18. Shashua-Bar, L. and Hoffman, M.E. (2000). 'Vegetation as a climatic component in the design of an urban street, An empirical model for predicting the cooling effect of urban green areas with trees.' Energy and Buildings, Vol. 31, pp. 221-235 https://doi.org/10.1016/S0378-7788(99)00018-3
  19. Unger, J. (1999). 'Urban-rural air humidity differences in Szeged, Hungary.' Int. J. of Climatology, Vol. 19, pp. 1509-1515 https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0088(19991115)19:13<1509::AID-JOC453>3.0.CO;2-P
  20. Wilmers, F. (1990/91), 'Effects of vegetation on urban climate and buildings.' Energy and Buildings, Vols. 15-16, pp. 507-514 https://doi.org/10.1016/0378-7788(90)90028-H
  21. Yague, C., Zurita, E. and Martinez, A. (1991), 'Statistical analysis of the Madrid urban heat island.' Atmospheric Environment, Vol. 25B, No. 3, pp. 327-332 https://doi.org/10.1016/0957-1272(91)90004-X