Тема: Городской остров тепла на примере г. Новосибирск

Городские острова тепла - явление, появившееся сравнительно недавно в истории изменения климата Земли в связи с урбанизацией. Исследования островов тепла проводятся примерно с середины ХХ века и в настоящее время особенно актуальны из-за увеличения площадей, покрытых городской застройкой.
Города занимают большие площади, где изменяется естественный ландшафт: покрытие земной поверхности асфальтом, строительство бетонных зданий, сокращение растительного покрова и водных поверхностей. Все это влияет на повышение температуры воздуха в городе по сравнению с окружающей его местностью. Городские острова тепла оказывают влияние как на здоровье и комфорт человека, флоры и фауны, так и на погоду и климат прилегающей территории и планеты в целом. Вследствие этого необходимо проводить анализ для выявления наличия и интенсивности острова тепла в городе.
Цель работы: выявить различие полей поверхностной температуры между городскими и внегородскими территориями г. Новосибирска, используя данные наземных метеорологических станций, КА Landsat-8 в 10-м канале (10,6-11,9 мкм).
Для достижения поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
1) Описать явление острова тепла, причины его формирования и его влияние на жизнедеятельность человека и окружающую среду;
2) Дать описание методов исследования, используемых данных и территории исследования;
3) Выявить аномалии приземной температуры воздуха с помощью данных метеостанций и КА Landsat-8.

Купить

В результате проведенного исследования были выявлены негативные последствия влияния городского острова тепла на жизнедеятельность человека и климата планеты в целом. Особенно данные исследования актуальны для больших городов, которым и является город Новосибирск, так как в больших городах данное явление более выражено, по сравнению с малыми городами, такими как Искитим, который также рассматривался в данной работе в качестве внегородской территории.
Были рассмотрены различные методы оценки интенсивности острова тепла с помощью данных космических аппаратов, используемые в различных странах, таких как США, Германия и Китай.
В результате проведенной работы были получены следующие выводы о наличии и интенсивности острова тепла в городе Новосибирск:
1) Максимальные температуры поверхности наблюдались в буферной зоне городских станций «Советская» и «Учебная», причем максимальные температуры находились в области, где расположены промышленные предприятия и торговые центры. Минимальные температуры в основном отмечались на станции «Мошково» на территории лесов, на нескольких снимках минимальные температуры отмечались на городских станциях в районе водных поверхностей;
2) На основе подхода UHI-driven не учитывался тип подстилающей поверхности, а также по умолчанию самые высокие температуры наблюдаются в городе. В данном случае все значения показателей интенсивности острова тепла положительные, что свидетельствует о наличии острова тепла в Новосибирске. Наибольшие показатели интенсивности наблюдались 07.08.2019 г.., наименьшие 09.08.2020 г.;
3) На основе подхода Land cover driven учитывался тип подстилающей поверхности, а также разделение на городские и внегородские станции. Репрезентативными станциями были выбраны станции «Советская» и «Колывань» как станции с наибольшим и наименьшим количеством городской застройки соответственно. Данный показатель дал положительные результаты, что говорит о более высоких температурах в городе, по сравнению с ближайшими территориями. Максимальный показатель интенсивности наблюдался 07.07.2020 г., минимальный 07.08.2019 г.. На основе показателя «Городские- аграрные территории» были получены как положительные, так и отрицательные значения, что связано с нагревом вспаханных земель, так как альбедо вспаханных земель меньше (около 10%), чем, к примеру, у бетона (около 30%). Поэтому о наличии и интенсивности острова тепла на основе только этого показателя выводов делать не стоит;
4) На основе данных о температуре воздуха также были получены значения интенсивности острова тепла в виде 5 показателей. Показатели по величине и диапазону, которые рассчитывались аналогично подходу UHI-driven, дали положительные результаты и говорят о наличии острова тепла в городе Новосибирск. Максимальные значения показателей интенсивности острова тепла по величине и по диапазону наблюдались 04.08.2018 г., минимальные значения наблюдались 08.07.2020 г.. Показатели по средним и минимальным значениям также больше нуля, средние и минимальные температуры воздуха в городе больше, чем на станциях, расположенных на удалении от города. Максимальные показатели интенсивности острова тепла наблюдались 20.08.2018 г, минимальные 19.07.2018 г.. Показатель по максимальным температурам во все рассматриваемые даты отрицательный, это связано с более высокими максимальными температурами воздуха на станции «Искитим» по сравнению с городскими. На основе этого показателя и данных о минимальных температурах на станции «Искитим», которые в среднем на 2-3 °С меньше минимальных температур на станциях Новосибирска, можно сделать вывод, что в городе Искитим также присутствует эффект городского острова тепла, однако он не такой интенсивный, как в самом Новосибирске;
5) Различные методы дают разные результаты, это зависит от анализируемого показателя (температура воздуха или поверхности), типа подстилающей поверхности и времени измерения. Для более точной оценки наличия и интенсивности острова тепла в городе необходимо применять несколько методов расчета показателей.
Исходя из полученных показателей интенсивности острова тепла на основе нескольких методов, можно сделать вывод о наличии городского острова тепла в городе Новосибирск
Купить