Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2022. Т. 19. № 3. С. 23-34
Спутниковое картирование риска перегрева городского воздуха (на примере г. Хельсинки, Финляндия)
В.И. Горный
1 , С.Г. Крицук
1 , И.Ш. Латыпов
1 , А.Б. Манвелова
1 , А.А. Тронин
1 1 Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН СПб ФИЦ РАН, Санкт-Петербург, Россия
Одобрена к печати: 05.05.2022
DOI: 10.21046/2070-7401-2022-19-3-23-34
Предложен алгоритм и разработана методика спутникового картирования рисков (вероятностей) превышения среднесуточной температурой воздуха температуры минимальной смертности. Знание значений этих рисков открывает возможность картирования экономического ущерба в городах от возрастания числа смертей, вызванных перегревом. Актуальность проблемы определяется наблюдающимся глобальным потеплением. В качестве объекта исследования выбран г. Хельсинки (Финляндия). Материалом для исследования стала серия из 32 сцен со спутников серии Landsat, полученных в ИК-тепловом диапазоне спектра, и результаты стандартных срочных наблюдений на городских метеостанциях WMO ID 2978 и METAR EFHK Вантаа (аэропорт) за период 2007–2019 гг. Окончательным результатом стала карта риска превышения температуры минимальной смертности в результате перегрева городской среды, построенная для г. Хельсинки. Показана неоднородность пространственного распределения рисков. Высокими рисками перегрева городской среды характеризуются промышленные зоны, а минимальными — рекреационные. Отмечено, что полученные результаты могут быть использованы в качестве информационной поддержки системы принятия управленческих решений, направленных на заблаговременное парирование угроз экологической безопасности из-за перегрева городской среды в результате глобального потепления.
Ключевые слова: город, тепловой остров, спутник, температура воздуха, картирование, температура минимальной смертности, риск
Полный текстСписок литературы:
- Горный В. И., Шилин Б. В., Ясинский Г. И. Тепловая аэрокосмическая съемка. М.: Недра, 1993. 128 с.
- Горный В. И., Крицук С. Г., Латыпов И. Ш., Тронин А. А., Киселев А. В., Бровкина О. В., Филиппович В. Е., Станкевич С.А, Лубский Н. С. Теплофизические свойства поверхности городской среды (по результатам спутниковых съемок Санкт-Петербурга и Киева) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2017. Т. 14. № 3. С. 51–66. DOI: 10.21046/2070-7401-2017-14-3-51-66.
- Горный В. И., Крицук С. Г., Латыпов И. Ш., Тронин А. А. Прогноз температуры поверхности городской среды Санкт-Петербурга на основе спутникового картирования теплофизических свойств // Всероссийская науч. конф. с международ. участием «Земля и космос» к столетию акад. РАН К. Я. Кондратьева: сб. ст. 2020. С. 14–21.
- Грищенко М. Ю., Чернулич К. К. Расчёт значений температуры воздуха по значениям температуры земной поверхности, полученным по тепловым снимкам (на примере Южно-Курильского района) // Региональные проблемы дистанц. зондирования Земли: материалы 2-й Международ. науч. конф. 22–25 сент. 2015, Красноярск / науч. ред. Е. А. Ваганов; отв. ред. М. В. Носков. 2015. C. 251–255.
- Коппе К., Коватс С., Жендритский Г., Меннэ Б. Периоды сильной жары: угрозы и ответные меры / Всемир. организация здравоохранения. Европ. регион. бюро. 2005. Сер. «Здоровье и глобальное изменение окружающей среды». № 2. 122 p. URL: https://apps.who.int/iris/handle/10665/276740.
- Корн Г., Корн Т. Справочник по математике: Для научных работников и инженеров. 2-е изд. / пер. с англ. М.: Наука, 1973. 832 с.
- Крицук С. Г., Горный В. И., Латыпов И. Ш., Павловский А. А., Тронин А. А. Спутниковое картирование риска перегрева поверхности городской среды (на примере Санкт-Петербурга) // Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2019. Т. 16. № 5. С. 34–44. DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-34-44.
- Оценка риска и ущерба от климатических изменений, влияющих на повышение уровня заболеваемости и смертности в группах населения повышенного риска: Методические рекомендации. М.: Федер. центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2012. 48 с.
- Allen M. R., Dube O. P., Solecki W., Aragón-Durand F., Cramer W., Humphreys S., Kainuma M., Kala J., Mahowald N., Mulugetta Y., Perez R., Wairiu M., Zickfeld K. Global warming of 1.5 °C: An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5 °C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. Geneva, Switzerland, 2018. 630 p. URL: https://www.ipcc.ch/site/assets/uploads/sites/2/2019/06/SR15_Full_Report_Low_Res.pdf.
- Bornstein R. D. Observations of the Urban Heat Island Effect in New York City // J. Applied Meteorology. 1968. V. 7. No. 4. P. 575–582.
- Chittaranjan A. Understanding relative risk, odds ratio, and related terms: as simple as it can get // J. Clinical Psychiatry. 2015. V. 76(7). P. e857–e861. DOI: 10.4088/JCP.15f10150. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26231012.
- Garbero V., Milelli M., Bucchignani E., Mercogliano P., Varentsov M., Rozinkina I., Rivin G., Blinov D., Wouters H., Schulz J.-P., Schättler U., Bassani F., Demuzere M., Repola F. Evaluating the Urban Canopy Scheme TERRA_URB in the COSMO Model for Selected European Cities // Atmosphere. 2021. V. 12. Art. No. 237. 24 p. https://doi.org/10.3390/atmos12020237.
- Geletič J., Lehnert M., Krč P., Resler J., Krayenhoff E. S. High-Resolution Modelling of Thermal Exposure during a Hot Spell: A Case Study Using PALM-4U in Prague, Czech Republic // Atmosphere. 2021. V. 12. Art. No. 175. 28 p. https://doi.org/10.3390/atmos12020175.
- Gutierrez E., Gonzalez J. E., Martilli A., Bornstein R., Arend M. Simulations of a Heat-Wave Event in New York City Using a Multilayer Urban Parameterization // J. Applied Meteorology and Climatology. 2015. V. 54. P. 283–301. DOI: 10.1175/JAMC-D-14-0028.1.
- Ho H. C., Knudby A., Huang W. Spatial Framework to Map Heat Health Risks at Multiple Scales // Intern. J. Environmental Research and Public Health. 2015. V. 12. P. 16110–16123. DOI: 10.3390/ijerph121215046.
- Ho H. C., Knudby A., Xu Y., Hodul M., Aminipouri M. A comparison of urban heat islands mapped using skin temperature, air temperature, and apparent temperature (Humidex), for the greater Vancouver area // Science of the Total Environment. 2016. V. 544. P. 929–938. URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2015.12.021.
- Ho H. C., Knudby A., Walker B. B., Henderson S. B. Delineation of Spatial Variability in the Temperature-Mortality Relationship on Extremely Hot Days in Greater Vancouver, Canada // Environmental Health Perspectives. 2017. V. 125. No. 1. P. 66–75. DOI: 10.1289/EHP224.
- Kritsuk S. G., Gornyy V. I., Davidan T. A., Latypov I. Sh., Manvelova A. V., Konstantinov P. I., Tronin A., Varentsov M. I., Vasiliev M. Satellite mapping of air temperature under polar night conditions // Geo-spatial Information Science. 2022. P. 325–336 .DOI: 10.1080/10095020.2021.2003166.
- Oke T. R., Johnson G. T., Steyn D. G., Watson I. D. Simulation of surface urban heat islands under ‘ideal’ conditions at night part 2: Diagnosis of causation // Boundary-Layer Meteorology. 1991. V. 56. P. 339–358. doi.org/10.1007/BF00119211.
- Price J. C. Assessment of the Urban Heat Island Effect Through the Use of Satellite Data // Monthly Weather Review. 1979. V. 107. P. 1554–1557. doi.org/10.1175/1520-0493(1979)107<1554:AOTUHI>2.0.CO;2.
- Ruuhela R., Jylhä K., Lanki T., Tiittanen P., Matzarakis A. Biometeorological Assessment of Mortality Related to Extreme Temperatures in Helsinki Region, Finland, 1972–2014 // Intern. J. Environmental Research and Public Health. 2017. V. 14. Art. No. 944. 19 p. DOI: 10.3390/ijerph14080944.
- Ruuhela R., Votsis A., Kukkonen J., Jylhä K., Kankaanpää S., Perrels A. Temperature-Related Mortality in Helsinki Compared to Its Surrounding Region Over Two Decades, with Special Emphasis on Intensive Heatwaves // Atmosphere. 2021. V. 12. Art. No. 46. 13 p. doi.org/10.3390/atmos12010046.
- Srivanit M., Hokao K. Thermal Infrared Remote Sensing for Urban Climate and Environmental Studies: An Application for the City of Bangkok, Thailand // J. Architectural and Planning Research and Studies. 2012. No. 9. P. 83–100. URL: https://www.researchgate.net/publication/286134867_.
- Yu X., Guo X., Wu Zh. Land Surface Temperature Retrieval from Landsat 8 TIRS — Comparison between Radiative Transfer Equation-Based Method, Split Window Algorithm and Single Channel Method // Remote Sensing. 2014. V. 6. P. 9829–9852. DOI: 10.3390/rs6109829.