Влияние урбанизации на микроклимат городов (по материалам тепловых аэрокосмических съемок)

Над крупными городскими известны, так называемые, «тепловые острова», индицирующие аномально высокие по сравнению с окружающими территориями повышения температуры поверхности городской среды (ПГС). «Тепловые острова» формируются в результате энергопотерь в системах городского теплоснабжения и в промышленности, из-за повышенной концентрации в городах парниковых газов и аэрозоля, снижения испаряемости с поверхности почвы, перекрытой асфальтом, сокращения площади зеленых зон. В крупных мегаполисах, таких как Нью-Йорк температура ПГС может на 17оС превышать температуру поверхности в пригородах [1]. Столь значительное повышение температуры ПГС негативно влияет на здоровье населения, приводит к дополнительному расходованию энергии на системы климат-контроля, ускоряет отрождение мух, коррозию металлов, образование экотоксикантов в результате химических реакций. Поэтому, в крупных городах ситуация с влиянием глобального потепления стоит более остро, чем в целом по планете. Актуальными являются меры по парированию риска перегрева ПГС. Для этого требуется детальное изучение пространственно-временных изменений температуры ПГС за последние десятилетия.
Целью исследования являлся прогноз температуры ПГС Санкт-Петербурга и Киева на 20124 г., основанный на выявлении закономерностей изменений уходящего длинноволнового излучения городов, зарегистрированного инфракрасной-тепловой космической съемкой за последние 30 лет. Санкт-Петербург и Киев выбраны в качестве объектов исследования потому, что они расположены в различных физико-географических условиях, что позволяет вычленить общие закономерности.
В результате исследований выявлено превышение температуры ПГС по сравнению с окружающими областными территориями: - для Санкт-Петербурга на +3,2оС а для Киева на +1,7оС. Одновременно, на окружающих территориях Ленинградской и Киевской областей отмечено монотонное снижение температуры земной поверхности. Выдвинуто предположение, что рост количества осадков и зарастание областных территорий растительностью могут быть возможными причинами этой тенденции.
Показано, что к 2024 г в июле-августе в Киеве следует ожидать возрастание средней многолетней по площади дневной температуры ПГС до +30,6оС, повышения средней по площади температуры ПГС в наиболее жаркие дни до +41,6 оС с нагревом поверхности отдельных участков ПГС до +51,0оС. Соответственно, в Санкт-Петербурге - до +28оС (еще на +3,0оС), - до 37,0 оС и до +45,1оС.
Выполнена интеркалибрация методик восстановления температуры ПГС по данным съемок спутником Landsat 8, используемых российской и украинской сторонами проекта. По результатам съемок спутниками Terra/Aqua(MODIS)/Landsat 8 построены карты тепловой инерции и скорости испарения влаги с ПГС Санкт-Петербурга и Киева. С использованием этих карт и с учетом планов нового строительства дан прогноз средней температуры ПГС этих городов на 2024 г.
Работа выполнена в рамках российско-украинского проекта “Исследование влияния урбанизации на микроклимат городов (по материалам тепловых аэрокосмических съемок)” при финансовой поддержке НАН Украины (проектный грант № 10-05-14) и РФФИ (проектный грант № 14-05-90416).

Литература.
1. Price John C., 1979: Assessment of the Urban Heat Island Effect Through the Use of Satellite Data. Mon. Wea. Rev., 107, 1554–1557. doi: http://dx.doi.org/10.1175/1520-0493(1979)1072.0.CO;2