Городские «поверхностные острова тепла» (ПОТ) как положительные аномалии в поле температуры поверхности изучаются по данным радиометрических измерений с борта спутников. Спутники Terra и Aqua, оснащённые радиометрами MODIS, находятся на орбите, соответственно, начиная с 1999 и 2002 гг. Пространственное разрешение данных MODIS о температуре поверхности ТП составляет 1 км, погрешность измерений ТП над сушей ±1 ºС. Каждодневные снимки этих спутников представляют собой ценный источник сведений о многолетних изменениях интенсивности ПОТ Москвы. Серьёзной проблемой, однако, является значительная облачность в средних и высоких широтах. Как показано авторами в численных экспериментах с имитацией облаков [1], при покрытии облаками не более 20% площади Москвы и не более половины площади зоны сравнения (окружающей столицу сельской местности) погрешность в определении интенсивности ПОТ не превышает ±0,2 её величины. С учётом допустимости такой погрешности был тщательно исследован весь многолетний архив дневных снимков обоих спутников и выявлено 1379 снимков, отвечающих данному критерию.
Отдельной задачей явилось корректное определение границ зоны сельской местности для её сравнения с Москвой. Для этого на примере двух безоблачных дней в ярко выраженных антициклональных условиях был проведён ещё один цикл экспериментов с последовательным увеличением размеров этой зоны в виде прямоугольника вокруг Москвы с шагом 5 км и отдельном расчётом на каждом шаге интенсивности ПОТ. Оказалось, что при малых размерах зоны сравнения, т.е. при её удалении от традиционных границ города (линии МКАД) всего на 5÷10 км, интенсивность ПОТ мала: лишь 1,8÷1,9 ºС. Известно, что вокруг границ Москвы находится плотный пояс её ближних пригородов, в котором природных ландшафтов мало. Очевидно также, что с удалением от города в общей площади зоны сравнения возрастает доля поверхности с естественным растительным покрытием. Увеличение радиуса этой зоны вплоть до 45 км ведёт к последовательному росту интенсивности ПОТ от 1,9 до 2,7 ºС. При дальнейшем расширении зоны интенсивность уже не меняется: на каждом следующем шаге от 45 до 60 км она равна 2,7 ºС. Даже при очень большом размере прямоугольника с удалением его границ от города на 140 км интенсивность ПОТ лишь немного менее: 2,5 ºС – видимо, вследствие влияния географической зональности. Таким образом, величина интенсивности ПОТ обладает устойчивостью в пространстве и при удалении от столицы на 45 км и более уже слабо зависит от выбора границ зоны сравнения.
Рассмотрены также многолетние изменения интенсивности ПОТ Москвы за период 2000÷2020 гг. С учётом сильно выраженного годового хода этого показателя и неравномерного распределения принятых к анализу снимков по сезонам в разные годы, все среднегодовые значения интенсивности были нормированы на годовой ход, т.е. рассчитаны как средние из четырёх среднесезонных значений. Оказалось, что за последние 20 лет изменения ПОТ Москвы были нелинейными: устойчивый рост интенсивности вплоть до 2006 г. сменился затем стабилизацией значений в середине рассматриваемого периода, а в последние годы наметилась противоположная тенденция к ослаблению «поверхностного острова тепла».
Авторы благодарят М.В.Зимина и других сотрудников ИТЦ «СКАНЭКС» за любезно предоставленное программное обеспечение. Работа выполнена при частичной поддержке проектов РНФ № 21-17-00210 (в части анализа многолетних изменений ПОТ) и РГО № 47/2022-И (в части обоснования оптимальных размеров зоны сравнения).