Изучение острова тепла Москвы по данным космических снимков и мезоклиматического моделирования

https://doi.org/10.35595/2414-9179-2021-3-27-183-195

Посмотреть или загрузить статью (Rus)

Об авторах

М.И. Варенцов

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, научно-исследовательский вычислительный центр,
Ленинские горы, 1 стр. 4, 119234, Москва, Россия;

Институт физики атмосферы имени А.М. Обухова РАН,
Пыжевский пер. д. 3, Москва, Россия;

Гидрометеорологический научно-исследовательский центр Российской Федерации,
Большой Предтеченский переулок, д. 13, строение 1, Москва, Россия, 123376;

E-mail: mikhail.varentsov@srcc.msu.ru

М.Ю. Грищенко

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет,
Ленинские горы, 1, 119991, Москва, Россия;

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», факультет географии и геоинформационных технологий,
Покровский бульвар, 11, 109028, Москва, Россия;

E-mail: m.gri@geogr.msu.ru

П.Г. Михайлюкова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, географический факультет,
Ленинские горы, 1, 119991, Москва, Россия;
E-mail: p.mikhaylyukova@geogr.msu.ru

Аннотация

На примере Московского региона проведено детальное сравнение термического режима сильно урбанизированной территории по данным наблюдений и разномасштабных космических снимков. Для летнего сезона показаны принципиальные различия в характеристиках пространственной изменчивости LST (land surface temperature, температура земной поверхности) и температуры воздуха в дневное время суток. Показано, что взаимосвязь между полями этих величин практически отсутствует, в первую очередь для урбанизированных территорий, для которых ярко выражен эффект острова тепла в поле LST, и практически не выражен в поле температуры воздуха. Однако, для зимнего сезона выявлены отдельные случаи с более ярко выраженной связью между этими величинам. Полученные результаты подтверждены независимым образом по результатам численных экспериментов с моделью COSMO и параметризацией TERRA_URB с шагом расчетной сетки 1 км. При этом показана перспективность использования снимков высокого пространственного разрешения для верификации модели: они позволили получить выводы о выборе оптимальной конфигурации модельных настроек. И для летнего, и для зимнего сезонов произведено сравнение космических данных высокого пространственного разрешения Landsat с данными низкого пространственного разрешения MODIS. Показано, что несмотря на в целом неплохое согласие между двумя видами данных, в отдельных случаях между ними имеют место существенные расхождении, связанные с различиями используемых значений коэффициента излучения и другим факторами, требующими более детального анализа в дальнейших исследованиях.

Ключ. слова

климат города, географическое дешифрирование, Москва, Landsat, MODIS, COSMO.

Список литературы

  1. Варенцов М.И., Грищенко М.Ю., Константинов П.И. Сопоставление наземных и космических разномасштабных температурных данных на примере городов российской Арктики для зимних условий. Исследование Земли из космоса. 2021. № 1. С. 1–13.
  2. Грищенко М.Ю., Сарычев Е.Ю., Варенцов М.И., Самсонов Т.Е. Опыт определения площади городской застройки по космическим снимкам для задач метеорологического моделирования (на примере Москвы). ИнтерКарто. ИнтерГИС. 2020. Т. 26. № 2. С. 298–312.
  3. Грищенко М.Ю., Чернулич К.К. Исследование связи наземных и космических температурных данных на примере островов Врангеля и Кунашир. Известия высших учебных заведений. Геодезия и аэрофотосъемка. 2019. Т. 63. № 5. С. 566–575.
  4. Климат Москвы (особенности климата большого города). Под ред. А.А. Дмитриев, Н.П. Бессонов. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1969. 323 с.
  5. Климат Москвы в условиях глобального потепления. Под ред. А.В. Кислов. Москва: Издательство Московского университета, 2017. 288 с.
  6. Локощенко М.А., Енукова Е.А. Остров тепла в московском регионе по спутниковым данным. Метеорология и гидрология. 2020. № 7. С. 50–63.
  7. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 3, Ч. 1. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1985. 296 с.
  8. Bechtel B., Alexander P.J., Böhner J., Ching J., Conrad O. Mapping Local Climate Zones for a Worldwide Database of the Form and Function of Cities. ISPRS International Journal of Geo-Information. 2015. V. 4. P. 199–219.
  9. Kuznetsova I.N., Brusova N.E., Nakhaev M.I. Moscow Urban Heat Island: Detection, boundaries, and variability. Russ. Meteorol. Hydrol. 2017. V. 42. No. 5. P. 305–313.
  10. Lokoshchenko M.A. Urban Heat Island and Urban Dry Island in Moscow and Their Centennial Changes. J. Appl. Meteorol. Climatol. 2017. V. 56. No. 10. P. 2729–2745.
  11. Oke T.R., Mills G., Christen A., Voogt J.A. Urban climates. Cambridge: Cambridge University Press, 2017. 509 p.
  12. Varentsov M.I., Grishchenko M.Y., Wouters H. Simultaneous assessment of the summer urban heat island in Moscow megacity based on in situ observations, thermal satellite images and mesoscale modeling. Geogr. Environ. Sustain. 2019. V. 12. No. 4. P. 74–95.
  13. Varentsov M., Samsonov T., Demuzere M. Impact of urban canopy parameters on a megacity’s modelled thermal environment. Atmosphere. 2020. V. 11. No. 12. P. 1–31.
  14. World Meteorological Organization. Weather. Climate. Water.URL: http://worldweather.wmo.int/en/city.html?cityId=206 (дата обращения: 27.03.2021).
  15. Wouters H., Demuzere M., Blahak U., Fortuniak K., Maiheu B., Camps J., Tielemans D., Lipzig N.P.M. van. The efficient urban canopy dependency parametrization (SURY) v1.0 for atmospheric modelling: description and application with the COSMO-CLM model for a Belgian summer. Geosci. Model Dev. 2016. V. 9. No. 9. P. 3027–3054.

Для цитирования: Варенцов М.И., Грищенко М.Ю., Михайлюкова П.Г. Изучение острова тепла Москвы по данным космических снимков и мезоклиматического моделирования ИнтерКарто. ИнтерГИС. Геоинформационное обеспечение устойчивого развития территорий: Материалы Междунар. конф. M: Географический факультет МГУ, 2021. Т. 27. Ч. 3. С. 183–195. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-183-195

For citation: Varentsov M.I., Grischenko M.Y., Mikhaylyukova P.G. Studying Moscow urban heat island using satellite images and mesoscale climatic modelling InterCarto. InterGIS. GI support of sustainable development of territories: Proceedings of the International conference. Moscow: MSU, Faculty of Geography, 2021. V. 27. Part 3. P. 183–195. DOI: 10.35595/2414-9179-2021-3-27-183-195 (In Russian)