Spatial Modelling of Long-Term Urban Vegetation Greening and Browning in Ibadan, Nigeria Using Sentinel-1 and Sentinel-2 Time-Series Data

열대 도시의 북적이는 중심부에서 자연의 이야기는 종종 녹색과 갈색의 색조로 기록됩니다. 우리가 위에서 도시를 내려다볼 때, 그곳에 자라는 식물들은 단순한 풍경이 아닙니다. 그것들은 환경이 어떻게 변화하고 있는지를 보여주는 중요한 지표입니다. 과학자들은 오랫동안 위성 이미지를 사용하여 이러한 변화를 추적해 왔으며, 식생이 번창하는 상태인 '녹화(greening)' 또는 쇠퇴하는 상태인 '갈변(browning)'의 징후를 관찰해 왔습니다. 이 과정은 결코 균일하게 일어나지 않습니다. 어떤 곳에서는 나무들이 다시 자라나고 있는 반면, 불과 몇 블록 떨어진 곳에서는 콘크리트가 마지막 남은 풀밭을 대체하고 있을 수도 있습니다. 이러한 변화가 정확히 어디에서 발생하는지, 그리고 더 중요한 것은 왜 발생하는지를 이해하는 것은 급격한 성장과 도시 생태계의 건강 사이에서 균형을 맞추려는 도시 계획가들에게 매우 중요합니다.

최근 한 연구자는 이 복잡한 패턴을 해독하기 위해 서아프리카 나이지리아의 거대 도시인 이바단(Ibadan)에 주목했습니다. 이바단은 변화의 과정에 있는 도시로, 인구는 2030년까지 거의 500만 명에 달할 것으로 예상됩니다. 더 많은 사람이 유입됨에 따라 토지는 변화하며, 식생 또한 이에 반응합니다. 지난 10년간 어떤 일이 일어났는지 명확한 그림을 얻기 위해, 연구자는 단 한 가지 유형의 데이터에만 의존하지 않았습니다. 대신, 그들은 우주에서 온 두 가지 강력한 도구를 결합했습니다. 인간의 눈처럼 빛을 보는 광학 카메라와, 구름과 어둠을 뚫고 지면의 물리적 구조를 측정할 수 있는 레이더 센서입니다. 2015년부터 2025년까지 10년간의 관측치를 하나로 엮어냄으로써, 연구자는 단순한 스냅샷을 넘어 성장과 쇠퇴의 장기적인 추세를 이해할 수 있는 도시의 녹색 피복 변화에 대한 상세한 지도를 만들었습니다.

연구자는 도시 표면에 대한 방대한 정보를 입력하여 이러한 변화를 예측하는 정교한 컴퓨터 모델을 구축했습니다. 그들은 지면의 평균적인 색상, 시간이 흐름에 따라 그 색상이 얼마나 변했는지, 그리고 식생이 증가하거나 감소하는 구체적인 속도를 살펴보았습니다. 또한 수분 수치와 화재나 벌채와 같은 교란의 징후에 대한 데이터도 포함했습니다. 목표는 이러한 요인들이 왜 어떤 지역은 더 푸르게 변하고 다른 지역은 갈색으로 변하는지를 설명할 수 있는지 확인하는 것이었습니다. 모델은 놀라운 정확도로 작동하며 도시 전역의 식생 추세 변화의 84% 이상을 성공적으로 설명해 냈습니다. 이 높은 수준의 성공은 연구자가 모델을 통해 그들이 보고 있는 변화 뒤에 숨겨진 진정한 동인을 밝혀낼 수 있다는 신뢰를 주었습니다.

연구자가 결과를 검토했을 때, 명확하고 놀라운 패턴이 나타났습니다. 식생 변화를 일으키는 가장 강력한 요인은 건물의 물리적 구조나 지면의 레이더 신호가 아니라, 식물에 공급되는 수분이었습니다. 구체적으로, 모델은 수분이 감소하는 지역이 식생이 갈변하는 곳과 일치함을 보여주었습니다. 반대로, 두 번째로 중요한 요인은 교란으로부터의 회복이었습니다. 특정 지역이 개간되거나 손상을 입었을 때, 데이터는 만약 그 땅이 회복되기 시작한다면 식생이 다시 푸르게 변하기 시작한다는 것을 보여주었습니다. 흥ศาสตร์하게도, 지면의 물리적 질감을 측정하는 레이더 데이터는 예측에 거의 기여하지 못했습니다. 이 특정 도시 경관에서는 물과 식생 건강에 관한 광학 데이터가 전체 이야기를 들려준 반면, 구조적 레이더 신호는 대체로 침묵했습니다.

이바단의 지도는 도시 중심부와 외곽 지역 사이에 뚜렷한 경계를 드러냈습니다. 녹화 추세는 개발이 여전히 확산되고 있는 도시의 가장자리 구역인 준도시(peri-urban) 지역에서 가장 광범위하게 나타났습니다. 예를 들어, 이도(Ido) 지방 정부 구역에서는 토지의 거의 78%가 녹화 징후를 보였습니다. 라겔루(Lagelu)와 아킨옐레(Akinyele) 같은 다른 외곽 지역들도 상당한 식생 성장을 보였습니다. 반면, 이미 밀집된 개발이 이루어진 오래된 도시 핵심부는 다른 이야기를 들려주었습니다. 이곳에서는 도시 확장이 이미 많은 개방 공간을 잠식했으며, 식생이 어려움을 겪고 있었습니다. 예를 들어, 이바단 사우스웨스트(Ibadan South-West) 구역에서는 갈변이 지배적인 추세였으며, 37% 이상의 토지에 영향을 미쳤습니다. 도시 중심부는 새로운 성장이 거의 없이 안정과 쇠퇴가 혼재된 특징을 보였습니다.

이러한 패턴은 도시가 단순히 선형적인 방식으로 변화하고 있는 것이 아님을 시사합니다. 대신, 이는 서로 다른 현실들이 섞인 조각보와 같습니다. 중심부에서는 건설의 압박과 공간의 부족으로 인해 녹색 피복의 손실이 발생하고 있는 반면, 가장자리에서는 정원, 농장 또는 어린 나무 심기 등을 통해 식생이 자리를 잡아가고 있습니다. 연구자는 이러한 교외 지역의 '녹화'가 반드시 숲으로의 회귀를 의미하는 것은 아니며, 단지 과거에 맨땅이었던 곳에 풀이나 작은 관목이 자라고 있는 것일 수도 있다고 언급했습니다. 그러나 추세는 명확합니다. 도시의 심장부는 녹색 피를 잃어가고 있는 반면, 주변부는 이를 얻고 있습니다. 이러한 공간적 차이는 도시의 미래에 대한 중대한 과제를 부각합니다. 도움이 가장 절실한 곳은 식생의 손실이 가장 극심한 인구 밀집 도시 핵심 지역입니다.

이 연구는 이바단의 미래를 보호하기 위해서 도시 계획가들이 가장자리를 넘어 중심부에 집중해야 한다고 결 결론짓습니다. 연구 결과는 단순히 나무를 심는 것만으로는 충분하지 않으며, 전략이 표적화되어야 함을 시사합니다. 연구자는 새로운 녹지 공간과 나무 심기 계획을 위해 소외되고 밀집 개발된 도시 핵심 지역을 우선시할 것을 권고합니다. 연구자는 모든 주민이 집에서 최소 3그루의 나무를 볼 수 있고, 모든 이웃이 최소 30%의 수관 피복을 가지며, 모든 시민이 짧은 거리 내에 최소 300제곱미터의 공원에 접근할 수 있도록 하는 '3-30-300 원칙'이라는 특정 프레임워크를 제시합니다. 갈변이 가장 심각한 지역에 이 원칙을 적용함으로써, 도시는 식생 손실의 추세를 되돌리기 시작할 수 있습니다. 데이터는 명확한 로드맵을 제공합니다. 토지의 수분과 교란의 역사가 도시의 녹색 미래를 이해하는 열쇠이며, 콘크리트가 더 넓게 퍼지기 전인 지금이 바로 행동해야 할 때입니다.