Термическая неоднородность городской поверхности Москвы по многолетним данным спутников MODIS и Landsat

По многолетним данным спутников Terra и Aqua, оснащённых радиометрами MODIS, исследована термическая структура городской поверхности Москвы. Разрешение данных о температуре поверхности этих спутников (1 км) не позволяет применить широко известную классификацию типов поверхности (Local Climate Zones) с их автоматизированным распознаванием [1]. В связи с этим авторами разработана собственная классификация городской поверхности, включающая лишь шесть её типов:
1.Плотная городская застройка с абсолютным преобладанием искусственных покрытий – 183 км2;
2.Городские леса и парки – 124 км2;
3.Поверхность открытой воды (русло р. Москвы, отдельные пруды) – 29 км2;
4.Луга (в пойме реки Москвы) – 8 км2;
5.Песчаные поверхности (пляжи и карьер) – 0,8 км2;
6.Остальная часть города – смешанные типы: озеленённая или разреженная застройка, пустырные территории и пр.
Сравнительно малое число используемых типов сводит к минимуму элемент неопределённости при определении их границ и, таким образом, повышает надёжность результатов анализа. Авторами созданы векторные слои первых пяти типов и проведён анализ температуры их поверхности. Для первых трёх типов использованы данные спутников системы MODIS за период 2010-2013 гг. Отбор пригодных для анализа снимков проведён согласно пороговому значению наибольшего допустимого балла покрытия снимка облаками, экспериментально полученному в [2]. Для анализа луговых и песчаных поверхностей, оконтуренные участки которых имеют крайне малые площади, были дополнительно привлечены шесть снимков спутника Landsat8 с высоким разрешением в разные сезоны года. В результате расчётов получено, что в среднем за 4 года температура поверхности всей Москвы в её традиционных границах до 2012 г. составила 7,3 ºС; лесопарков – 6,1 ºС; водных объектов – 7,0 ºС; городской застройки – 7,9 ºС. По данным Landsat8 в 2018 г., средняя температура поверхности всего города составила 9,8 ºС; лесопарков – 6,9 ºС; открытой воды – 6,3 ºС; городской застройки – 11,9 ºС; песчаных поверхностей – 10,6 ºС; лугов – 9,7 ºС.
Как видим, лишь плотная городская застройка значительно теплее города в целом. Изменения температуры поверхности воды носят в течение года маятниковый характер: летом вода на 0,2 °С холоднее, а зимой на 0,3 °С теплее окружающего города. Температура пойменных лугов близка к среднему значению для всего города, тогда как пляжи и песчаный карьер в среднем теплее остальной площади города на 0,8 °С – главным образом, за счёт их сильного нагрева летом. Различия между температурой зон плотной застройки и открытой воды летом статистически значимы с доверительной вероятностью 0,95, а между плотной застройкой и «островами холода» лесопарков – даже с уровнем значимости 0,999.
Работа выполнена при поддержке РНФ, проект № 23-27-00279.