VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Наиболее ярко влияние урбанизации на климат прослеживается в тенденции к увеличению температуры воздуха. Начиная с исследований Люка Говарда в 1820 году, проведенных для температуры воздуха в Лондоне, это положение наиболее часто обсуждается в литературе. Тенденция к повышению температуры имеется в каждом большом и маленьком городе. Городской «остров тепла» - явление повышения температуры воздуха во внутренней части любого города по сравнению с окружающей сельской местностью [1].

Урбанизированные территории сильно изменены по сравнению с естественными ландшафтами. «Остров тепла» является отражением суммы микро- и мезоклиматических изменений, связанных с антропогенными преобразованиями городской поверхности. Естественное покрытие заменено на асфальт и бетон, растительный покров практически отсутствует. Все это ведет к изменениям микроклиматических характеристик территории. Даже изолированный комплекс зданий или отдельный двор внутри города может создавать микроклимат, отличный от окружающего [2].

В настоящее время существуют 3 основных метода исследования городского острова тепла. К ним относятся маршрутные измерения; измерения, полученные на стационарной сети наблюдений и исследование с помощью космических данных. В данной работе проводится изучение «острова тепла» по спутниковым данным.

Космические снимки в инфракрасном (тепловом) диапазоне были получены со спутников Terra и Aqua. Разрешение полученных снимков составляет 1 км. Спутники AQUA и TERRA пролетают над территорией Москвы один раз в сутки друг за другом, AQUA - в районе от 09:00 до 10:00 по UTM (т.е. от 13:00 до 14:00 ч летнего Московского времени), а TERRA – от 08:00 до 09:00 по UTM (от 12:00 до 13:00 ч летнего Московского времени). Съемка одной полосы занимает 5 минут, что можно условно считать одновременной съемкой всей территории полосы. После съемки данные попадают в сеть со свободным доступом, где их можно просматривать в режиме реального времени. Период наблюдения, за который были получены пригодные для анализа снимки, составил с января 2010 по декабрь 2013 года.

По итогам, объем выборки с покрытием облаками 5 или менее % составил 72 снимка. Так как для анализа были взяты снимки с двух спутников, то в выборке появляются снимки, датированные одним числом, но разным временем пролета [3].

Снимки были обработаны с помощью программного обеспечения ScanEx IMAGE Processor v.3.6.9.

В данной работе используется первое приближение к территории Москвы и Московской области. Условно, мы считаем, что территория г. Москвы представляет собой прямоугольник, равный ей по площади (т. е примерно 1000 км²). В программе этот прямоугольник был зафиксирован по географическим координатам (от 55,56° до 55,89° с. ш. и от 37,35° до 37,85° з. д.).

То же самое было проделано с территорией Московской области, но имеется отличие. Для области прямоугольник, обозначающий ее территорию, был описан вокруг действительной территории Подмосковья (то есть он проходит через крайние четыре точки области на её западе, севере, востоке и юге).

После обработки программой, для каждого из отобранных 72 космических снимков было получено распределение температуры поверхности по площади двух прямоугольников, условно соответствующих территории г. Москвы и Московской области.

Для каждого распределения температуры поверхности для каждого из квадратов были посчитаны средние значения температуры поверхности, стандартное отклонение и критерий Стьюдента. Кроме того, таблицы были пропущены через стандартный фильтр. Это было необходимо для исключения значений, которые выбиваются из общего ряда. Фильтр был составлен с учетом минимальных и максимальных значений температуры воздуха в Москве за последние 230 лет (соответственно –42 и +38 °С).

Для каждого из доступных для анализ космических снимков за период с января 2010 по декабрь 2013гг. получено среднее значение температуры для территории г. Москва и территории Московской области. Исходя из разницы между этими значениями получено значение интенсивности «острова тепла». Минимальное значение «острова тепла» составило -0,19°С и было достигнуто 24.10.2010 года. Что касается максимального значения, то оно равно 6,52°С и достигнуто 16.04.2013 года. В выборке присутствуют два случая, когда интенсивность «острова тепла» была отрицательной.

Скорее всего, получившиеся отрицательные значения интенсивности «острова тепла» можно объяснить с точки зрения времени пролета спутника. Видимо в эти дни сложились особые погодные условия, которые повлияли на температуру поверхности внутри города.

Так же была посчитана средняя интенсивность «острова тепла» за весь период наблюдений с января 2010 года по декабрь 2013 года. Ее значение составило 2,65°С (рис.1).

Так же была посчитана средняя годовая интенсивность «острова тепла» для каждого из исследуемых лет.

Далее в работе были посчитаны значения средней интенсивности «острова тепла» для отдельных сезонов года, осредненных так же за период с января 2010 года по декабрь 2013 года. Что касается холодного и теплого периодов, то разница в значения составляет всего 0,21°С. То есть можно предположить, что интенсивность «острова тепла» в Москве в холодный и теплый периоды практически не различается.

Литература

1. Бёер В. Техническая метеорология. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966.

2. Ландсберг Г. Е. Климат города. - Л.: Гидрометеоиздат, 1983.

3. http://nsidc.org – National Snow and Ice Data Center, официальный сайт NASA.

Код для цитирования: Скопировать