ВВЕДЕНИЕ 3
1. СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ОСТРОВОВ ТЕПЛА НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ
ТЕРРИТОРИЯХ 5
1.1. Понятие урбанизированных территорий 5
1.2. Описание и характеристика островов тепла 7
1.3. Обзор ранее проведенных исследований 15
2. ОПИСАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ ИССЛЕДОВАНИЯ 17
2.1. Обоснование выбора территорий для исследования 17
2.2. Физико-географическое описание территорий 18
2.2.1. Краснодар 18
2.2.2. Рязань 19
2.2.3. Москва 20
2.2.4. Санкт-Петербург 21
2.2.5. Казань 22
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 24
3.1. Характеристика материалов, использованных в исследовании 24
3.2. Методика проведения исследования 26
3.2.1. Выбор исходных данных 27
3.2.2. Радиометрическая коррекция 27
3.2.3. Атмосферная коррекция 29
3.2.4. Расчет температуры поверхности (Land Surface Temperature) 31
3.2.5. Обнаружение островов тепла 33
4. ОПИСАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ 37
4.1. Карта островов тепла города Краснодар 37
4.2. Карта островов тепла города Рязань 38
4.3. Карта островов тепла города Москва 39
4.4. Карта островов тепла города Санкт-Петербурга 42
4.5. Карта островов тепла города Казань 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 46
ЛИТЕРАТУРА 47
На сегодняшний день вопросы изменения климата и глобального потепления вызывают множество дискуссий, как у обычных людей, так и у научного сообщества. По данным Международной Метеорологической Организации каждое из последних трех десятилетий характеризовалось последовательно более высокой температурой поверхности Земли по сравнению с любым из предыдущих десятилетий, начиная с 1850 года (Стоккер, 2013). Одной из причин повышения температур является урбанизация, которая провоцирует антропогенное преобразование земной поверхности, а вследствие и изменения микроклимата городов и мегаполисов. Любая территория или участок территории, характеризующийся более высокой, в сравнении с окружающей местностью, температурой земной поверхности или воздуха называется «островом тепла». Анализ городских островов тепла - один из самых простых способов увидеть, как человеческое воздействие может изменить нашу планету.
Для наблюдения за островами тепла и их поведением, исследователи обычно пользуются двумя способами: измеряют температуры воздуха и поверхности. С помощью данных дистанционного зондирования Земли (ДДЗ), в частности, съемки в тепловом инфракрасном диапазоне появляется возможность оценить внутреннюю пространственную структуру городских островов тепла и проследить динамику во времени и пространстве локальных тепловых аномалий.
Цель работы состоит в выявлении остров городского тепла по данным дистанционного зондирования на отобранных территориях исследования.
В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:
- изучить современные подходы обнаружения и анализа городских островов тепла;
- провести анализ основных физико-географических свойств объектов исследования;
- формализовать методику создания карт островов тепла с помощью данных спутниковой съемки;
- создать карты островов городского тепла и на их основе провести оценку распространения тепловых аномалий, а также проследить их динамику.
Объектом исследования работы являются территории пяти самых быстрорастущих городов России за 2019 год, по версии исследования аналитической группы «РБК»: Краснодар, Рязань, Москва, Санкт-Петербург и Казань.
Предметом исследования являются показатели динамики радиационных температур поверхности земли.
Также выражаю благодарность за неоценимую помощь в подготовке выпускной классификационной работы своему научному консультанту ст. преп. Поздняковой Н.А.
В результате выполнения исследования в рамках выпускной квалификационной работы был получен ряд электронных карт, которые показывают основные тепловые острова на территории городов для каждого периода. Они позволяют проследить изменения тепловой структуры городов в течение 6 лет с 2014 по 2020 гг.
Была формализована методика обработки спутниковых данных для получения карт динамики городских островов тепла, которая позволила сделать ряд выводов:
1) Среди проанализированных городов наиболее сильно подвержены тепловым аномалиям такие города как: Санкт-Петербург, Москва и Краснодар.
2) О целесообразности выноса старых промышленных объектов за пределы центральных и прилегающих к ним районов - современные промзоны, для уменьшения существующих островов тепла. Для существующих объектов, которые перенести невозможно, следует проводить реновацию с уменьшением выбросов тепла.
3) На освободившихся бывших промышленных зонах проводить редевелопмент территорий по примерам проектов, реализуемых в Москве.
4) Оптимизация старых и создание новых транспортных потоков для разгрузки сети дорог и уменьшения трафика, а вследствие и теплового загрязнения. Развивать виды общественного транспорта, использующие электроэнергию (метро, электробусы).
Результаты работы могут быть применимы и для комплексной оценки условий комфортного проживания человека и повышения качества жизни населения крупных городов России.
