Urbanization Signature in the Satellite-observed Cloud Properties over Southeast Asia

Abstract

Clouds play a significant role for controlling the dynamics of the tropics in Southeast Asia. Since ongoing rapid urbanization has been reported during the last decade in this region, we cannot ignore the impact of the urbanization on climate change. Therefore, to figure the characteristics of the cloud properties out in that region, we have to know the information of clouds which may be affected by the urbanization. We examine how the properties of cloud change differently in urban and suburban respectively. Data of cloud properties from Meteorological Imager on board Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) are used in this study. Dataset used in this study are for 7 years, 3-hourly COMS data from January 2011 to December 2017. We divide the regions into two groups which represent urban and suburban regions using the land surface temperature. For Kuala Lumpur in Malaysia, Urban region is defined as a region where the land surface temperature is more than 308 K. Also, Suburban region is defined as a region of 303.5 K or more and 306 K or less. Using the cloud detection data from COMS, the cloud fraction in each region was calculated. Cloud fraction in the urban region is about 4% more than in the suburban region. This result is insensitive to the definition of the urban region. Local climate in the urban area largely influences the people’s daily life. It is also related to energy development in the city and preventive action for local climate change. Thus this study expects providing the basic information about local climate related to characteristics of clouds.;동남아시아 지역의 구름은 적도의 역학적 현상에 대한 변화를 컨트롤하는 중요한 역할을 한다. 이 지역은 최근 10여 년간 가장 활발히 도시화가 일어난 지역으로, 이러한 도시화가 기후변화에 끼치는 영향 또한 무시할 수 없다. 따라서 다양한 기후변화 요소 중 해당 지역에 대한 구름의 특성을 잘 파악하기 위해, 도시화에 의해 바뀌는 구름 정보를 알 수 있어야 한다. 우리는 도시화로 인해 도시와 도시 외곽 지역에서의 구름 특징이 각각 어떠한 정도로 다르게 변화하는 지 살펴보고자 한다. 구름 특징의 변화를 살펴보는 중요 구름 지표로는 운량, 운형, 운정고도 등이 있고, 이러한 지표들의 변화 양상을 알아본다. 연구의 초점이 되는 동남아시아 지역의 지상 관측 자료는 불확실성의 크기 때문에 사용하기 힘들다. 또한 구름의 변동은 짧은 시간 규모를 갖고 있으므로, 이러한 구름 특징을 살펴보기에는 정지궤도 위성이 적합하다. 따라서 동남아시아 지역을 커버할 수 있는 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) 위성을 사용하여 해당 지역에 대한 연구를 진행한다. 본 연구에 사용된 구름 자료는 3시간 간격의 자료로, 위성 자료의 특성상 2011년 1월 1일부터 2017년 12월 31일까지 총 7년의 기간의 자료를 사용하였다. 본 연구의 목표는 도시지역(Urban)과 도시지역 주변의 도시외곽지역(Suburban)으로 집중 연구 지역을 나눠 구름 특징의 변동 효과를 비교해보고자 하는 것이다. 말레이시아의 쿠알라룸푸르 지역을 대상으로 지표면 온도가 308 K 이상인 곳을 도시 지역으로 정의하였으며, 303.5 K 이상 306 K 이하인 곳을 도시외곽지역으로 정의하였다. 구름 탐지 자료를 이용하여 해당 지역에서의 운량이 각각 계산되었으며, 이는 도시 지역에서 도시 외곽 지역에 비해 99% 유의수준에서 약 4% 가량 많은 운량을 나타내었다. 이러한 차이는 도시 지역의 정의를 다르게 하여도 동일한 결과를 보인다. 도시에서의 기후변화는 사람들의 일상생활에 미치는 영향이 크며, 일조량, 날씨 측면에서도 에너지 발전 및 기상 관련 대응과 밀접한 관련이 있다. 따라서 본 연구를 통해 장기적인 도시화로 인한 영향을 평가함으로써 기후변화에 대한 기본 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.