Оценка характеристик «острова тепла» агломерации Иркутск-Ангарск-Шелехов по данным тепловой инфракрасной съемки

Цель исследования – оценка изменения границ и интенсивности «острова тепла» агломерации Иркутск-Ангарск-Шелехов за многолетний период. Формирование городского «острова тепла» служит примером антропогенного влияния на климат города. Температура поверхности суши (LST) и ее пространственно-временные вариации могут быть использованы для изучения «острова тепла», так как разница между температурой поверхности в пределах города и его окрестностей является результатом трансформации в процессе урбанизации подстилающей поверхности, теплоемкости и трехмерной структуры городских построек. В рамках данной работы для исследования феномена «острова тепла» агломерации Иркутск-Ангарск-Шелехов была использована информация о LST, восстановленная по данным тепловой инфракрасной съемки радиометром AVHRR (Advanced Very High Resolution Radiometer) за 1998-2019 гг. с применением алгоритмов, описанных в (Sobrino, et al., 2008).
В результате исследования были получены разновременные карты с отображением городского «острова тепла» в пределах агломерации Иркутск-Ангарск-Шелехов. Исследуемый «остров тепла» характеризуется хорошо выраженной суточной динамикой, что достаточно характерно для этих тепловых аномалий, однако наибольших значений разница температур между городом и пригородом здесь наблюдается не ночью, а днём и может достигать летом 8-10 °С, вечером и ночью этот показатель снижается до 3-5 °С. Это может объясняться наличием сложных орографических и метеорологических условий, влиянием крупных внутренних водоёмов на «остров тепла» данных населенных пунктов, а также тем, что в дневное время суток основной вклад в формирование данного «острова тепла» может вносить недостаток растительности на городских и прилегающих к ним территориях. Размер «острова тепла» данной агломерации в дневное время суток тоже превосходит его размер в вечернее и ночное время. «Остов тепла» также обнаруживается зимой, но по размеру уступает летнему, что, видимо может быть тоже связано с наибольшим влиянием недостатка или отсутствия растительности на формирование «острова тепла» летом в дневное время суток.
В работе также оценивалась межгодовая изменчивость интенсивности и размеров «острова тепла». Интенсивность, выраженная через перепад температуры между городом и его окрестностью, не показала статистически значимых тенденций с 1998 по 2019 гг., однако площадь «острова тепла» заметно выросла за период исследования. Обнаруженное увеличение площади вероятно связано с развитием исследуемых городов, с трансформацией ландшафтов и снижением густоты растительного покрова в пригородах.
В работе для оценки вклада недостатка растительности в формировании острова тепла летом в дневное время были сопоставлены значения LST со значениями вегетационного индекса NDVI. Анализ взаимосвязей между этими показателями обнаружил, что LST в дневное время находится в тесной обратной связи с NDVI, в то время как в ночью и вечером эта связь оказалась менее выраженной.

Исследование выполнено при поддержке РФФИ, гранты №№ 20-45-380032, 17-29-05045.