백종진 서울대 지구환경과학부 교수
도시화가 계속되면서 도시 지역의 인구가 증가하고 있다. 도시 지역에서 이루어지는 인간 활동은 자연의 영역인 날씨에도 많은 영향을 끼치고 있으며, 인간 활동의 부산물로 방출되는 오염물질은 도시 대기 환경을 악화시키고 있다.
예를 들어, 도시 지역의 기온은 주변 지역보다 높게 나타나며(도시 열섬 현상), 도시 지역의 건물로 인해 건물 주변 지역의 공기 흐름이 크게 바뀌고 지표 근처의 풍속은 감소한다. 도시 지역의 열적 환경 변화와 대기 오염으로 인해 도시 지역의 날씨는 도시풍 하측 지역에서의 강수 증가 등 주변 지역의 날씨와는 다른 특징을 보인다.
도시 내 공기 흐름은 건물 등 여러 장애물에 의해 직접적인 영향을 받으며 도시의 열적 환경 변화에도 큰 영향을 받는다. 도시 지역에서 방출되는 1차 오염물질은 그 자체로 도시 대기 환경을 악화시키고 동시에 오존과 같은 2차 오염물질을 생성시켜 대기 환경을 더욱 악화시킨다. 아울러 도시 지역의 날씨는 인간 활동에 의해 변화되고 오염물질의 농도 및 분포는 도시 내 공기 흐름에 의해 크게 좌우되므로 도시 지역의 날씨와 대기 환경 변화에 대한 통합적인 이해가 요구된다. 도시민들이 쾌적한 삶을 누리기 위해서는 인간 활동으로 인해 바뀌어 가는 날씨와 대기 환경을 이해하고, 이를 바탕으로 앞으로의 개선 방향을 모색할 필요가 있다.
그럼, 도시 지역의 날씨와 대기 환경이 인간 활동에 의해 어떻게 바뀌는지를 살펴 보고자 한다. 서울과 같은 대도시에서 나타나는 국지적인 기상 현상은 지표면의 특성, 건물의 구조, 인간 활동에 의해 방출되는 열 등에 의해 바뀐다. 도시 열섬 현상은 표면에 수분을 적게 함유하고 열용량이 큰 아스팔트나 콘크리트 등의 피복 특성에 기인한다. 도시에 집중되어 있는 높은 건물 또한 복사 에너지를 가두고 그 지역의 풍속을 감소시켜 도시 열섬 현상에 기여한다. 주변 지역보다 높은 도시 지역의 기온으로 인해 도시 지역에서 국지 순환이 형성되고 이 국지 순환은 해륙풍과 산곡풍과 같은 다른 국지 순환에 영향을 미친다. 주변 지역에서 도시 중심으로 불어 들어오는 바람인 도시풍은 주간 도시 열섬이 강하게 나타나는 늦은 오후에 잘 발달한다.
필자가 이끌고 있는 서울대학교 지구환경과학부 연구팀은 지난해부터 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도전과제)의 지원을 받아 수치 모형을 이용하여 도시가 유도하는 도시풍을 연구하고, 도시가 서울 지역의 국지 순환에 미치는 영향을 조사하였다.
수치 실험 결과, 도시 지역의 변화된 지표 특성으로 인해 서울 중심의 기온이 더 높아졌으며, 도시 중심으로 불어 들어오는 바람이 더 강하게 나타났다.
이러한 기온과 바람의 변화는 강수 현상에도 영향을 미친다. 도시 열섬이 유도하는 상승 기류는 특정 조건 하에서 강수를 유발할 수 있으며, 비가 오는 날씨에서도 도시 자체가 강수 패턴을 변화시킬 수 있다. 또 다른 요인은 도시에서 다량으로 방출되는 오염물질이 구름에 유입되어 강수 과정에 관여하는 것으로 본 연구팀에서는 오염물질이 강수 과정에 미치는 영향을 연구하였다.
도시 지역에서 방출되는 오염물질은 스모그 현상을 일으키는 요인으로 작용한다. 스모그 현상은 안정한 대기 조건에서 잘 발생하며, 육안으로 비슷해 보이는 황사 또는 안개와는 그 구성 입자의 종류와 크기에서 차이점이 있다. 도시 대기질과 관련하여 미세 먼지와 오존을 포함한 주요 오염물질을 소개하고, 관련된 연구 결과 중에서 수조 실험과 수치 실험을 통해 건물 주변에서 특징적으로 나타나는 대기 오염물질의 확산 과정을 보인다.
아무쪼록 우리가 살고 있는 도시를 쾌적하게 만드는데 지혜를 모아야 할 때이다.
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예를 들어, 도시 지역의 기온은 주변 지역보다 높게 나타나며(도시 열섬 현상), 도시 지역의 건물로 인해 건물 주변 지역의 공기 흐름이 크게 바뀌고 지표 근처의 풍속은 감소한다. 도시 지역의 열적 환경 변화와 대기 오염으로 인해 도시 지역의 날씨는 도시풍 하측 지역에서의 강수 증가 등 주변 지역의 날씨와는 다른 특징을 보인다.
도시 내 공기 흐름은 건물 등 여러 장애물에 의해 직접적인 영향을 받으며 도시의 열적 환경 변화에도 큰 영향을 받는다. 도시 지역에서 방출되는 1차 오염물질은 그 자체로 도시 대기 환경을 악화시키고 동시에 오존과 같은 2차 오염물질을 생성시켜 대기 환경을 더욱 악화시킨다. 아울러 도시 지역의 날씨는 인간 활동에 의해 변화되고 오염물질의 농도 및 분포는 도시 내 공기 흐름에 의해 크게 좌우되므로 도시 지역의 날씨와 대기 환경 변화에 대한 통합적인 이해가 요구된다. 도시민들이 쾌적한 삶을 누리기 위해서는 인간 활동으로 인해 바뀌어 가는 날씨와 대기 환경을 이해하고, 이를 바탕으로 앞으로의 개선 방향을 모색할 필요가 있다.
그럼, 도시 지역의 날씨와 대기 환경이 인간 활동에 의해 어떻게 바뀌는지를 살펴 보고자 한다. 서울과 같은 대도시에서 나타나는 국지적인 기상 현상은 지표면의 특성, 건물의 구조, 인간 활동에 의해 방출되는 열 등에 의해 바뀐다. 도시 열섬 현상은 표면에 수분을 적게 함유하고 열용량이 큰 아스팔트나 콘크리트 등의 피복 특성에 기인한다. 도시에 집중되어 있는 높은 건물 또한 복사 에너지를 가두고 그 지역의 풍속을 감소시켜 도시 열섬 현상에 기여한다. 주변 지역보다 높은 도시 지역의 기온으로 인해 도시 지역에서 국지 순환이 형성되고 이 국지 순환은 해륙풍과 산곡풍과 같은 다른 국지 순환에 영향을 미친다. 주변 지역에서 도시 중심으로 불어 들어오는 바람인 도시풍은 주간 도시 열섬이 강하게 나타나는 늦은 오후에 잘 발달한다.
필자가 이끌고 있는 서울대학교 지구환경과학부 연구팀은 지난해부터 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도전과제)의 지원을 받아 수치 모형을 이용하여 도시가 유도하는 도시풍을 연구하고, 도시가 서울 지역의 국지 순환에 미치는 영향을 조사하였다.
수치 실험 결과, 도시 지역의 변화된 지표 특성으로 인해 서울 중심의 기온이 더 높아졌으며, 도시 중심으로 불어 들어오는 바람이 더 강하게 나타났다.
이러한 기온과 바람의 변화는 강수 현상에도 영향을 미친다. 도시 열섬이 유도하는 상승 기류는 특정 조건 하에서 강수를 유발할 수 있으며, 비가 오는 날씨에서도 도시 자체가 강수 패턴을 변화시킬 수 있다. 또 다른 요인은 도시에서 다량으로 방출되는 오염물질이 구름에 유입되어 강수 과정에 관여하는 것으로 본 연구팀에서는 오염물질이 강수 과정에 미치는 영향을 연구하였다.
도시 지역에서 방출되는 오염물질은 스모그 현상을 일으키는 요인으로 작용한다. 스모그 현상은 안정한 대기 조건에서 잘 발생하며, 육안으로 비슷해 보이는 황사 또는 안개와는 그 구성 입자의 종류와 크기에서 차이점이 있다. 도시 대기질과 관련하여 미세 먼지와 오존을 포함한 주요 오염물질을 소개하고, 관련된 연구 결과 중에서 수조 실험과 수치 실험을 통해 건물 주변에서 특징적으로 나타나는 대기 오염물질의 확산 과정을 보인다.
아무쪼록 우리가 살고 있는 도시를 쾌적하게 만드는데 지혜를 모아야 할 때이다.
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