Дешифрирование поверхностного острова тепла Москвы 2014-2015 гг. по тепловым космическим снимкам с ресурсных спутников

Остров тепла - явление, заключающееся в повышении температуры атмосферного воздуха и земной поверхности в пределах города по сравнению с его окрестностями. Различают остров тепла, связанный с повышением температуры воздуха (собственно остров тепла) и остров тепла, связанный с повышением температуры земной поверхности (поверхностный остров тепла). Для изучения собственно острова тепла применяются метеорологические модели, организуются сети полевых наблюдений. Поверхностный остров тепла хорошо фиксируется на тепловых космических снимках.
В качестве исходных материалов в нашей работе использовано 10 тепловых космических снимков, полученных тепловым сенсором TIRS, работающем на спутнике Landsat 8. Интенсивность собственно острова тепла Москвы рассчитана как разность значений температуры между городской метеостанцией (Балчуг) и средним из 8 фоновых метеостанций в Московской, Владимирской и Калужской областях.
Исходные яркости космических снимков пересчитаны в значения температуры земной поверхности. Использована классическая методика, приведённая, к примеру, в Landsat 8 Handbook. На первом этапе следует провести радиометрическую коррекцию снимков, т.е. получить значения спектральной плотности излучения в Вт/м2. Далее необходимо провести атмосферную коррекцию снимков, т.е. получить значения той же физической величины, что и на предыдущем этапе, но с учётом влияния атмосферы. После проведения процедуры атмосферной коррекции следует перевести полученные значения спектральной плотности излучения в значения температуры.
Проведено сопоставление значений температуры земной поверхности, полученных по тепловым космическим снимкам, и значений температуры воздуха и поверхности, измеренных по стандартным методикам на метеостанциях. Выявлено, что значения температуры, рассчитанные по тепловым космическим снимкам, находятся в интервале между значениями температуры воздуха и температуры земной поверхности, полученными по данным прямых измерений, причём в большинстве случаев данные космических снимков ближе к значениям температуры воздуха.
Изменчивость городского острова тепла Москвы в 2014 году в основном соответствует стандартному сезонному ходу, выявленному по данным 2000 - 2012 гг. Усиление эффекта острова тепла связано, прежде всего, с положительными аномалиями атмосферного давления, а аномалии термического режима практически не оказывают влияния на интенсивность рассматриваемого явления.
За 2014-15 гг. максимальный поверхностный остров тепла, выявленный по тепловым космическим снимкам, наблюдался зимой, и его максимальная интенсивность составила 15°С. В переходные сезоны поверхностный остров тепла выражен слабее, чем зимой и летом.