Характеристики городского острова тепла Норильского промышленного района по данным наблюдений и дистанционного зондирования MODIS

Арктические города построены на многолетнемерзлых грунтах, деградация которых под действием потепления приводит к деформации зданий и авариям на инфраструктуре. Эффект городского острова тепла создаёт дополнительную тепловую нагрузку на города, проявляясь как в температуре подстилающей поверхности (SUHI), так и в температуре воздуха на высоте 2 м (CL-UHI). Таким образом, арктические города сталкиваются с эффектом двойного потепления, включающего глобальный климатический тренд и локальную антропогенную составляющую (Варенцов и др., 2021; Miles, Esau, 2020). В данной работе на основе спутниковых снимков MODIS (продукты MOD11A1 и MYD11A1, 2003–2026 гг.) проводится анализ сезонной динамики SUHI для населённых пунктов Норильского промышленного района - Норильска, Кайеркана, Оганера, Дудинки и двух микрорайонов Талнаха.
Для формирования репрезентативной выборки фоновых пикселей использовались цифровая модель рельефа FABDEM и классификация типов земного покрова ESA WorldCover 2021 с экспертным выбором порогов природных ландшафтов и перепада высот для каждого населённого пункта.
Предварительно было выполнено сопоставление спутниковых оценок SUHI с независимыми наземными измерениями острова тепла в слое городской застройки (CL-UHI) по данным сетей UHIARC и ArcticSUN в Норильске. При сопоставлении спутниковых и наземных данных выявлено, что корреляции значимо зависят от сезона. Зимой корреляции достигают r = 0.60–0.77, летом снижаются до r ≤ 0.40, что противоположно наблюдаемому в низких и умеренных широтах (Stewart и др., 2021; Sun и др., 2015). Полученный результат отражает специфику арктического радиационного режима, когда зимой слабый радиационный приток и устойчивая стратификация сближают LST и температуру воздуха, а летом полярный день поддерживает их рассогласование (Варенцов и др., 2021; Azevedo и др., 2016).
Показано, что сезонный ход SUHI существенно различается между населёнными пунктами и определяется локальными ландшафтными и орографическими условиями (Miles, Esau, 2017). Наиболее сильно эффект выражен в Норильске (среднегодовая интенсивность 2.3 °C), где максимум приходится на холодный сезон, а минимум - на летние месяцы. Для Дудинки и Талнаха выявлен отрицательный SUHI в летний период, что объясняется влиянием холодной акватории Енисея и орографическими инверсиями соответственно.
Работа демонстрирует, что спутниковые оценки SUHI могут использоваться как инструмент предварительного анализа сезонной и межгодовой динамики острова тепла в арктических городах, однако их интерпретация требует учёта сезонной специфики радиационного режима и неоднородности подстилающей поверхности. Отдельный открытый вопрос - репрезентативность данных MODIS для населённых пунктов, размеры которых существенно меньше пикселя (~1 км): как показано на примере Оганера, SUHI в этом случае может систематически недооцениваться, что требует дальнейших исследований.