A Machine Learning Approach to Predict Urban Flood Risk under Future Climate Change Scenarios: A Case Study of Jakarta, Indonesia

자카르타는 급속한 도시화가 진행 중인 해안 도시로, 기후변화의 영향으로 홍수 위험이 지속적으로 증가하고 있다. 기존 연구들은 자카르타의 홍수 위험을 분석해 왔으나, 주로 설문조사나 집계 자료에 의존하여 미시적 단위에서의 지속적 홍수 위험을 충분히 반영하지 못하는 한계가 있었다. 이에 본 연구는 2050년 기후변화 시나리오를 고려하여, 홍수에 취약한 도시인 자카르타의 홍수 위험을 평가⋅예측하기 위한 홍수위험지수(Flood Risk Index, FRI)를 도출하였다. inaRISK와 PODES의 과거 홍수 발생 자료를 물리적⋅기상학적 요인과 통합하여 격자 기반의 홍수 위험을 분석하였다. 예측 모델은 2015-2020년 자료로 학습하고 2021년 자료로 검증한 뒤 최종적으로 R2가 높은 Extra Trees Regressor (88.85%)를 활용하였다. 분석 결과, Danau Sunter Dll, Rawa Buaya, Bungur 지역이 주요 홍수 고위험 지역으로 나타났으며, 이들은 해안 근접성, 지반 침하, 그린 인프라 부족이 복합적으로 작용하여 취약하다 판단하였다. 본 연구 결과는 그린 인프라 확충, 배수 시스템 개선, 지역사회 참여를 통한 회복력 강화 등 선제적 홍수 저감 전략의 중요성을 시사한다. 본 연구는 기후변화와 도시화로 인해 심화되는 자카르타의 홍수 위험을 정량적으로 분석하고, 우선 관리가 필요한 고위험 지역을 식별할 수 있는 확장 가능하고 데이터 기반의 분석프레임워크를 제시한 것에 의의가 있다. 이러한 접근은 자카르타뿐만 아니라 전 세계 기후 취약 도시에서 장기적인 도시회복탄력성을 구축하기 위한 포용적⋅적응적 도시 정책 수립에 유의미한 시사점을 제공할 수 있을 것이라 기대한다.

Jakarta, a rapidly urbanizing coastal city, faces increasing flood risks because of climate change. Many studies have analyzed the city’s flood risk, but they have mostly relied on surveys or aggregated data, limiting the assessment of persistent flood risks at finer spatial scales. This study develops a Flood Risk Index (FRI) to assess and predict flood risks in Jakarta, a highly flood-prone city, under projected climate change scenarios for 2050. By integrating physical and meteorological factors with historical flood occurrence data from inaRISK and PODES, the FRI provides a granular grid-based analysis of flood risk. The predictive model, trained on data from 2015-2020 and validated using 2021 data, achieved high accuracy (R2 = 88.85%) using the Extra Trees Regressor. The results identified significant flood-prone areas, including Danau Sunter Dll, Rawa Buaya, and Bungur. These areas are particularly vulnerable because of a combination of coastal proximity, land subsidence, and insufficient green infrastructure. Our findings emphasize the need for proactive flood-mitigation strategies, such as expanding green infrastructure, enhancing drainage systems, and engaging communities in resilience-building efforts. This study highlights the growing flood risks in Jakarta due to climate change and urbanization, offering a scalable and data-driven framework for identifying high-priority areas. It provides valuable insights for developing inclusive and adaptive urban policies to build long-term resilience in Jakarta and other climate-vulnerable cities worldwide.