도시열섬(UHI)은 도시 지역이 주변 농촌 지역에 비해 지표 근처의 더 높은 온도를 경험하는 현상으로, 지구온난화와 급속한 도시화로 인해 도시기후학에서 오랫동안 심각한 문제로 인식되어 왔다. 본 연구는 간단한 이론적 열역학 모형을 통해 UHI의 핵심 기작을 규명하고자 한다. 표면 에너지 수지(SEB)에 기반한 간단한 주야(낮-밤) 모형을 사용하여, UHI는 주로 두 가지 기작—도시 재료의 열용량이 커서 일교차(DTR)가 감소하는 현상, 그리고 도시 알베도가 낮아 평균 온도가 상승하는 현상—에 의해 발생함을 보여준다. 이러한 기작들은 UHI의 강도가 낮보다 밤에 더 강하게 나타나는 이유를 설명한다. 이론 모형으로부터 산출된 UHI 강도는 관측에서 나타난 일변화의 경향과 질적으로 유사한 변화를 보이며, 이는 UHI를 이해하기 위한 이론 모형의 적용 가능성을 지지한다. 또한, 대한민국의 메가시티(서울)와 주요 도시(수원)에서 UHI의 시간적 역학을 분석한 결과, 두 도시 모두에서 UHI의 장기적 변화는 DTR에서의 도시-농촌 차이 변화와 유의미하게 상관되어, UHI에서 도시 열저장의 역할을 강조한다. 특히 본 연구는 잘 알려진 UHI의 기작들이 시간적분(time-integrated) 이론적 틀을 통해 단순하고 직관적인 방식으로 설명될 수 있음을 보여주며, 복잡한 도시기후 과정을 해석하는 데 있어 단순화 모형의 학술적 가치를 부각한다. 아울러 이러한 접근은 UHI 연구를 넘어서는 더 넓은 적용 가능성을 보여주며, 해당 모형들이 다양한 기후 및 환경적 맥락에서 실용적인 도구로 활용될 수 있음을 시사한다.

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