온난화되고 있는 전 세계에서 삶은 새로운 지구의 현실에 적응하기 위하여 인간의 재주를 필요로 하고 있다. 온실가스로 유발된 온난화와 대도시 팽창(megapolitan expansion)은 모두 온난화되고 있는 지구의 상당한 추진자이다. 새로운 연구는 적응 기술(adaptation technology)이 이러한 변화하는 현실에 인간이 순응하는 것을 도울 수 있는지 여부를 평가하고 있다.

그러나 냉각 지붕(cool roof), 녹색 지붕(green roof) 및 이 두 가지의 하이브리드 기술 등의 적응 기술이 일 년 내내 어떻게 수행되는지, 지역에 따라 적응 기술의 수행력이 얼마나 다양한지는 불명확하다.

미국 애리조나 주립 대학(Arizona State University) 지리 과학 및 도시 계획 대학(Geographical Sciences) 조교수인 Matei Georgescu가 주도하는 연구진과 지속 가능성 지구 연구소 소속의 연구진은 도시 팽창으로부터 유발된 온난화(warming)를 억제하는 것을 목표로 하는 가장 일반적인 적응 기술의 상대적인 효과를 조사했다.

동 연구는 기후 변화로 유발된 온실가스와 별도로 미국 내에서만 이번 세기 말까지 도시 팽창으로부터 일부 대도시 지역에서 3 ℃ 가까운 표면 기온이 상승할 수 있다는 사실을 보여주었다. 새로운 연구의 결과는 도시 적응 기술의 수행력이 온도에서 이러한 증가에 대응할 수 있을 뿐 아니라 계절적으로 다양하고 지리학적으로 의존한다는 것을 보여주었다.

미국 국립과학원회보(Proceedings of the National Academy of Sciences) 온라인 판에 발표된 “도시 적응이 신생 대도시 지역의 온난화를 억제할 수 있다.(Urban adaptation can roll back warming of emerging megapolitan regions)”는 제목의 논문에서 Georgescu와 미국 환경보호청(EPA; U.S. Environmental Protection Agency) 소속의 Philip Morefield, Britta Bierwagen 및 Christopher Weaver 등의 연구진은 이러한 기술이 미국의 다른 지리와 기후에 대하여 얼마나 잘 적용되는지를 조사했다.

이 연구가 이러한 모든 접근 방법이 다양한 기후와 지리에 대하여 얼마나 달라지는지를 조사한 최초의 연구라고 Georgescu는 밝혔다. 연구진은 각 적응 전략을 조명하여, 모든 계절에 걸쳐 각 전략이 초래하는 영향에 관심을 가졌다. 연구진은 수문학(강우), 기후 및 에너지 등으로 확장된 결과를 정량화했다. 연구진은 지리학과 관련된 문제라는 사실을 밝혀냈다.

특히, 냉각 지붕과 같은 기술이 캘리포니아의 센트럴 밸리(California`s Central Valley)에 작용하는 효과가 플로리다와 같은 미국의 다른 지역에도 동일한 효과로 나타나지 않는다고 Georgescu는 밝혔다. 강우량과 에너지 수요와 같은 지표면 가까운 온도로 확장되는 결과의 평가는 종종 설명되지 않은 중요한 트레이드오프를 규명한다.

냉각 지붕은 유용한 사례이다. 냉각 지붕은 유입되는 태양 복사를 반사하는 효과가 있으며, 따라서 건물을 냉각시키고 여름철 동안 에너지 수요를 줄여준다. 지붕을 하얀색 페인트로 칠하는 것은 효과적인 전략으로 제안됐다. 냉각 지붕은 특히 여름철 동안 특정 지역에서 효과적이라는 사실이 확인됐다.

그러나 겨울철 동안 냉각 지붕이 북부 지역에 배치될 때, 추가적인 환경 냉각이 이루어지고 결과적으로 편안한 수준을 유지하기 위하여 부가적인 난방을 필요로 한다. 이러한 사실은 냉각 지붕(높은 반사성을 가지는)과 녹색 지붕(높은 증산력을 제공하는) 사이에 중요한 계절적 상반관계가 있다는 것을 보여준다. 녹색 지붕은 여름철 동안 환경을 냉각시키지 않는 반면, 겨울철 동안 부가적인 에너지 수요를 절감하여 여름철 에너지 절감과 타협하지 않는다.

여름철 동안 일부 지역에 대하여 달성되는 에너지 절감(energy savings)은 겨울철 동안 거의 모두 잃게 된다고 Georgescu는 밝혔다. 플로리다에서와 미국의 동서부 지역에서 보다 더 적은 정도의 영향을 갖는 등 냉각 지붕에 대한 매우 다른 효과가 확인됐다.

플로리다에서, 연구진의 시뮬레이션은 강우(precipitation)의 상당한 감소를 암시한다. 냉각 지붕의 배치는 강우에서 2-4 millimeter/day reduction을 초래한다. 이러한 양은 물 이용도에 대한 암시를 가질 수 있는 약 50%에 이르는 상당한 양이다. 냉각 지붕은 하천 흐름을 줄이고 생태계에 부정적인 결과를 가져온다고 Georgescu는 밝혔다. 플로리다에 대하여, 냉각 지붕은 이러한 의도하지 않는 결과로 인하여 도시 열섬을 극복하는 최적의 방안은 아닐 수 있다고 Georgescu는 밝혔다.

Georgescu는 동 연구가 각 기술의 장단점을 조명하는 것이 목표이며, 도시 적응 기술의 순위를 매길 의도는 아니라고 밝혔다. 연구진이 단순히 모든 기술이 현장에 배치되어 지역과 시간에 따라 관련된 문제를 이끌어내기를 바랐다고 그는 밝혔다.

전체적으로 연구진은 신중한 계획과 디자인 선택이 도시 스프롤 현상(urban sprawl, 도시 개발이 근접 미개발 지역으로 확산되는 현상)과 온실가스로부터 유발된 상승된 기온을 억제하기 위한 시도로 고려되어야만 한다는 점을 제안했다. 연구진은 도시에서 유발된 기후 변화가 최적의 접근이 선택될 때 평가될 필요가 있는 특정한 지리적 요인에 의존한다고 덧붙였다. 

 

 

 

Life in a warming world is going to require human ingenuity to adapt to the new realities of Earth. Greenhouse-gas induced warming and megapolitan expansion are both significant drivers of our warming planet. Researchers are now assessing adaptation technologies that could help us acclimate to these changing realities.

 

 

But how well these adaptation technologies – such as cool roofs, green roofs and hybrids of the two – perform year round and how this performance varies with place remains uncertain.

 

Now a team of researchers, led by Matei Georgescu, an Arizona State University assistant professor in the School of Geographical Sciences and Urban Planning and a senior sustainability scientist in the Global Institute of Sustainability, have begun exploring the relative effectiveness of some of the most common adaptation technologies aimed at reducing warming from urban expansion.

 

The work showed that end-of-century urban expansion within the U.S. alone and separate from greenhouse-gas induced climate change, can raise near surface temperatures by up to 3 C (nearly 6 F) for some megapolitan areas. Results of the new study indicate the performance of urban adaptation technologies can counteract this increase in temperature, but also varies seasonally and is geographically dependent.

 

In the paper, "Urban adaptation can roll back warming of emerging megapolitan regions," published in the online Early Edition of the Proceedings of the National Academy of Sciences, Georgescu and Philip Morefield, Britta Bierwagen and Christopher Weaver all of the U.S. Environmental Protection Agency, examined how these technologies fare across different geographies and climates of the U.S.

 

"This is the first time all of these approaches have been examined across various climates and geographies," said Georgescu. "We looked at each adaptation strategy and their impacts across all seasons, and we quantified consequences that extend to hydrology (rainfall), climate and energy. We found geography matters," he added.

 

Specifically, what works in California's Central Valley, like cool roofs, does not necessarily provide the same benefits to other regions of the U.S., like Florida, Georgescu said. Assessing consequences that extend beyond near surface temperatures, like rainfall and energy demand, reveals important tradeoffs that are oftentimes unaccounted for.

 

 

However, during winter these same urban adaptation strategies when deployed in northerly locations, further cool the environment and consequently require additional heating to maintain comfort levels. This is an important seasonal contrast between cool roofs (i.e. highly reflective) and green roofs (i.e. highly transpiring). While green roofs do not cool the environment as much during summer, they also do not compromise summertime energy savings with additional energy demand during winter.