Выявление приповерхностных тепловых аномалий по данным ДЗЗ на примере агломерации Новосибирска

Городской остров тепла является одним из наиболее очевидных факторов антропогенного воздействия на систему Земли. Эффект городского острова тепла связывают с повышением температуры воздуха внутри города относительно температуры в окружающей пригородной или сельской территории. Эффект теплового острова влияет как на экологию, так и на микроклимат города в связи с чем возникает необходимость в его изучении.
Работы по исследованию городского микроклимата проводятся многими исследователями по всему миру и затрагивают городские территории Вьетнама, Севера Сибири, Италии, Канады и т.д. (Марчуков, Чинь Ле Хунг, 2013; Esau, Miles, 2018; Guha et al., 2018; Martin et al., 2014)
В настоящей работе была произведена оценка интенсивности острова тепла на территории Новосибирска и его районов, а также в близлежащих городах, входящих в Новосибирскую агломерацию (Бердск, Обь, Кольцово и Краснообск). Площадь Новосибирска составляет 502 км2.
Традиционным методом выявления наличия острова тепла в городе является сравнение температуры воздуха, измеренной внутри города и за его пределами. Однако целесообразней использовать спутниковые наблюдения, которые представляют собой пространственно более плотные метеорологических данные.
Для определения интенсивности острова тепла были использованы данные температуры поверхности земли (land surface temperature – LST), получаемых с космического аппарата Sentinel-3 с помощью радиометра SLSTR с пространственным разрешением 1000 м. Стоит отметить, что в данной работе рассматривается поверхностный остров тепла (surface urban heat island – SUHI), так как используется информация о температуре поверхности Земли.
Для анализа был выбран снимок в безоблачную погоду от 02.08.2019 со временем пролета над Новосибирском в 14:01 UTC. По данным Новосибирского УГМС этот день характеризовался жаркой погодой, и максимальная температура в городе составила 32,1°С. Обработка данных дистанционного зондирования производилась с помощью программного пакета SNAP 7.0 с последующей обработкой в QGIS 3.1.
Оценка интенсивности SUHI производилась путем вычитания среднего значения LST пригородной территории из значений каждого пикселя внутри городской территории, затем получены средние значения SUHI для территории каждого из районов и для прилегающих городов. Таким образом, наиболее высокие значения интенсивности острова тепла соответствовали центральным районам города – Железнодорожный и Центральный и составили 5,1° и 4,7° C соответственно. Минимальные же значения соответствуют территориям на периферии – город Обь и рабочий поселок Кольцово, значения интенсивности SUHI в которых соответственно составили 0,9° и 0,3° C. Подобное распределение значений SUHI связано с характером городской застройкой и различными значениями теплоемкости в центре города и на его периферии.