Оценка интенсивности городских островов тепла по данным глобального продукта UHII

Городской остров тепла (ГОТ) представляет собой устойчивую тепловую аномалию, при которой температура городской среды выше, чем у прилегающих природных ландшафтов (Oke, 1982). В условиях быстрого роста городов и глобального потепления он усиливает тепловой стресс населения, повышает заболеваемость и смертность, снижает энергоэффективность зданий и ухудшает экологическую ситуацию (Deilami et al., 2018). Традиционные оценки ГОТ чувствительны к выбору фоновой зоны, что затрудняет сопоставление городов между собой, поэтому важны стандартизированные глобальные данные. Цель работы заключалась в выявлении закономерностей формирования и многолетней динамики поверхностного ГОТ для репрезентативной выборки городов мира и в построении их типологии.
В анализе использован глобальный продукт Urban Heat Island Intensity (UHII), созданный Yang и соавторами в 2024 году на основе тепловых данных MODIS с пространственным разрешением 1 км и системы локальных климатических зон. Фоновая зона выделяется методом динамического выравнивания площади, который исключает антропогенно нагретые территории. Использованы бесшовные данные спутника Aqua, пролеты которого приходятся на местное солнечное время около 13:30 (день) и около 1:30 (ночь). Обработка выполнена в облачной среде Google Earth Engine для 17 городов из разных климатических поясов, с разной морфологией застройки, за период 2003-2020 годов. Сезоны определены по номерам месяцев в продукте, которые уже скорректированы под местный сезон каждого города: для северного полушария лето – июнь–август, зима – декабрь–февраль, для южного – наоборот. По границам городов рассчитаны средние значения интенсивности и стандартные отклонения в четырех режимах: день и ночь летом и зимой. Для учета межгодовой динамики нами были построены линейные тренды по методу наименьших квадратов с расчетом коэффициента детерминации, определена также площадь территории с положительным тепловым эффектом.
В результате выявлено пять групп городов, объединяющих морфологию застройки и характер динамики UHII. Природно-доминирующие города (Улан-Батор, Кейптаун, Оттава, Сидней ) имеют слабый стабильный остров тепла: летним днем от 0 до 1 градуса Цельсия. Тропические сверхплотные города (Сингапур, Лагос, Бразилиа) характеризуются сильным растущим островом со значениями летним днем от 3 до 5 градусов Цельсия. Высокоплотные зеленые города прибрежных и средиземноморских зон (Буэнос-Айрес, Париж, Лондон, Мадрид) отличаются выраженным ночным островом. В Буэнос-Айресе он составляет 2,8 градуса ночью против 0,9 днем.. Фрагментарно застроенные города со сложным рельефом и аридным климатом (Эр-Рияд, Лос-Анджелес, Гонконг, Дели) демонстрируют дневные острова холода: минус 1,7 градуса в Лос-Анджелесе и минус 0,3 в Эр-Рияде. Континентальные города умеренного пояса (Москва, Пекин) показывают умеренную стабилизацию интенсивности: 1,7 и 0,7 градуса летним днем. Результаты согласуются с мировыми оценками, по которым средняя годовая интенсивность для 419 крупных городов составляет около 1,5 градуса днем и 1,1 ночью (Peng et al., 2012; Yang et al., 2024).
Климатическая зона задает базовый уровень перегрева, а морфология застройки и доля растительности регулируют его амплитуду: в городах с долей зелени 30-40 процентов интенсивность ГОТ ниже. Предложенная типология может стать основой дифференцированных стратегий климатической адаптации, от базового мониторинга до озеленения и применения светоотражающих покрытий. Ограничения подхода связаны с разрешением MODIS и облачностью в тропиках, смещенной оценки в сторону ясных периодов (Zhou et al., 2018). Перспективы работы связаны с разделением вкладов климатических изменений и урбанизации и с анализом связи ГОТ с индексом растительности. Работа выполнена под руководством Тельновой Н.О.