MORICHI: набор данных для изучения перегрева в городах во время экстремальной жары в континентальном климате с жарким летом

Почему горячие города важны в повседневной жизни

По всему миру жители городов ощущают более жаркие лета, и дело не только в изменении климата. Улицы, тротуары и здания нагреваются днем от солнца и медленно отдают это тепло ночью, превращая районы в долговременные очаги жара. Это дополнительное тепло, накладывающееся на тепловые волны, может перегружать энергосети, делать жилье некомфортным и представлять угрозу для здоровья — особенно для уязвимых групп населения. В то же время ученым часто не хватает подробных измерений на уровне улиц, которые показывали бы, как накапливается это тепло и где оно наиболее интенсивно. В этой статье представлен MORICHI — новый открытый набор данных из Питтсбурга, который включает как погодные наблюдения, так и инфракрасные «тепловые снимки» городского квартала во время реального экстремального теплового события, предоставляя исследователям — и в конечном счете городским планировщикам и населению — новые инструменты для понимания и сокращения опасного городского тепла.

Как одна улица рассказывает более широкую историю

Исследование сосредоточено на типичном уличном каньоне на территории кампуса Университета Карнеги-Меллон в Питтсбурге. Две среднеэтажные постройки ограничивают дорогу с тротуарами, деревьями и газонами, формируя планировку, которая во многом напоминает жилую застройку города. Питтсбург расположен в климате с жарким летом и влажной континентальностью — типе климата, распространенном в северо-восточных районах США, частях Европы и Восточной Азии. До сих пор для таких климатов было очень мало детальных данных о тепле, хотя ожидается, что они будут сталкиваться с более частыми и длительными тепловыми волнами. Тщательно оснастив этот репрезентативный участок, исследователи создали локальную лабораторию, уроки которой можно распространить на другие города с похожим климатом и городской структурой.

Наблюдение за погодой с точки зрения пешехода

Четыре компактные метеостанции были установлены на высоте двух метров над землей — примерно на уровне головы человека — две в садовой зоне и две в уличном каньоне. В течение почти двух месяцев летом 2024 года они фиксировали температуру воздуха, влажность, ветер, осадки и показатели комфорта каждые пять минут. Этот период включал интенсивную тепловую волну с дневными температурами около 36 градусов Цельсия и теплыми ночами примерно 24 градуса. Поскольку измерения проводились там, где люди действительно ходят и сидят, они отражают условия, которые ощущают пешеходы и уличные работники, а не усредненные показания с высоких крыш или удаленных аэродромов.

Измерение температуры города по одному пикселю за раз

Чтобы увидеть, как разные поверхности — дорога, тротуары, кирпичные стены, стеклянные фасады, деревья и даже крышная охладительная установка — нагреваются и остывают, команда установила инфракрасную тепловую камеру высоко на соседнем здании. Камера смотрела вниз на уличный каньон и записывала тепловой кадр каждую секунду, дав сотни тысяч изображений за кампанию. Каждый пиксель на этих кадрах соответствует небольшому участку поверхности с собственной кажущейся температурой. Тщательно экранированный контактный сенсор на тротуаре обеспечивал «эталонную точку», позволявшую исследователям калибровать камеру, удерживая погрешности измерения поверхностной температуры в пределах примерно 1,7 градуса Цельсия. Этические проверки и удаленная позиция съёмки гарантировали, что люди, попавшие в кадр, не могли быть опознаны.

Преобразование сырых измерений в общий ресурс

В результате набор данных MORICHI занимает более терабайта информации и доступен бесплатно по открытой лицензии в международном репозитории исследовательских данных. Погодные записи хранятся в простых табличных файлах, в то время как тепловые изображения сохранены в специализированных последовательностях, которые сохраняют полные радиометрические данные и временные метки. Специальная библиотека на Python помогает пользователям сопоставлять разные метки времени, извлекать временные ряды температур для конкретных поверхностей и обрабатывать изображения без необходимости в проприетарных инструментах. Авторы проверили качество данных, показав, что как погодные измерения, так и инфракрасные изображения стабильны во времени и содержат очень мало шума, даже в самые жаркие дневные и ночные часы.

Что это значит для более прохладных и безопасных городов

На практическом уровне MORICHI предоставляет ученым, инженерам и планировщикам подробный «фильм» о том, как тепло накапливается и перемещается по реальной городской улице во время экстремальной жары. С его помощью можно проверить, насколько реалистично ведут себя городские климатические модели, или обучать новые методы на основе данных для предсказания горячих точек. Можно сравнить охлаждающий эффект деревьев и газонов с разогревающим воздействием асфальта, автомобильного движения и тепловых выбросов от машин на крышах. Выводы из этого набора данных могут помочь городам с похожим климатом проектировать улицы, здания и зелёные зоны, которые остаются более комфортными во время тепловых волн, делая городскую жизнь безопаснее и устойчивее по мере глобального потепления.

Цитирование: Martin, M., Garcia-Sanchez, C., Stoter, J. et al. MORICHI: a Dataset to Study Urban Overheating during Extreme Heat in a Hot-Summer Humid Continental Climate. Sci Data 13, 404 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-06763-w

Ключевые слова: городское тепло, тепловые волны, тепловизионная съемка, данные микроклимата, Питтсбург