Многозонные буферные полосы выявляют связь между пространственной структурой температуры поверхности земли и индексами землепользования в Гуанчжоу, Китай

Почему важны городские тепловые паттерны

В жаркий летний день одни районы города кажутся раскаленной сковородой, а другие остаются удивительно прохладными. В этом исследовании рассматривается, почему так происходит в Гуанчжоу, крупном городе на юге Китая. Отслеживая, как земля нагревается и остывает на разных покрытиях — зданиях, голой почве, полях, лесах и водоемах — исследователи показывают, как рост города трансформирует местный климат. Их выводы могут помочь городским планировщикам проектировать более зеленые, прохладные кварталы, где жить комфортнее и полезнее для здоровья.

Измеряем температуру города из космоса

Команда использовала спутники Landsat, чтобы «измерить температуру» поверхности земли Гуанчжоу в четыре года в период с 2013 по 2022 год. Эти снимки показывают, насколько горячей или холодной является поверхность земли — от плотного центра до отдаленных пригородов и сельской местности. Чтобы проанализировать закономерности, исследователи провели 120 концентрических колец шириной по 1 километру, расходящихся от центра города. Для каждого кольца они рассчитали среднюю температуру поверхности земли и несколько простых индикаторов покрытия по изображениям: насколько зелено (растительность), насколько застроено (здания и мощеные поверхности) и сколько поверхностной воды присутствует (реки, озера, пруды). Это позволило им увидеть, как температура меняется с расстоянием от центра и в зависимости от типов землепользования.

Горячие ядра, прохладные окраины

Результаты показывают очевидный паттерн «городского острова тепла». В целом температура поверхности земли самая высокая вблизи центра города и постепенно снижается к окраинам. В Гуанчжоу самые горячие зоны образуют V-образный пояс в основном в западной и южной частях города, где преобладают плотная застройка, дороги и другие твердые поверхности. Прохладные зоны расположены преимущественно на северо‑востоке, где чаще встречаются леса, сельскохозяйственные угодья и водные объекты. За исследуемые годы площади с умеренными температурами занимали наибольшую долю города, но доля зон с высокой температурой увеличивалась с 2013 по 2019 год, а затем выровнялась или слегка сократилась к 2022 году.

Как разные поверхности формируют тепло

Не все типы покрытия нагреваются одинаково. Когда исследователи сгруппировали территорию города по крупным категориям — голая земля, непроницаемые покрытия типа бетона и асфальта, луга, пашни, водные поверхности и леса — они обнаружили четкий ряд по температуре: самой горячей была голая земля, затем непроницаемые покрытия, далее луга и пашни, а самыми прохладными оказались водные объекты и леса. Простые индикаторы по изображениям подтверждают это. Там, где растительность плотная, поверхность обычно холоднее. Там, где сконцентрированы здания и твердые покрытия, температура, как правило, выше. Водоемы также оказывают сильный охлаждающий эффект, потому что вода нагревается и остывает медленнее, чем бетон или оголенная почва, и может переносить тепло вниз и в стороны, а не задерживать его на поверхности.

Расстояние, рост и изменение тепла

Сочетая кольцевой подход по расстоянию с индикаторами покрова, исследование демонстрирует, что важны и расположение типов земель, и их изменение со временем для городского теплового режима. Растительность становится более распространенной с увеличением расстояния от центра, тогда как застроенные поверхности встречаются реже. Это помогает объяснить, почему внешние зоны холоднее. В течение периода исследования средняя разница между городскими и сельскими температурами поверхности увеличивалась, что отражает продолжающуюся городскую экспансию. Вместе с тем небольшое сокращение доли очень горячих участков после 2019 года указывает на то, что зеленые зоны, водные объекты или другие меры планирования уже могут смягчать часть экстремальной жары в отдельных районах Гуанчжоу.

Строим более прохладные города будущего

Для повседневных жителей вывод прост: там, где больше бетона и оголенной земли, ощущается большая жара; там, где есть деревья, парки, сельхозугодья и вода, становится прохладнее. Авторы предлагают, что Гуанчжоу может снизить избыточное тепло, отдав приоритет зеленым крышам, сетям вентиляционных коридоров, позволяющих ветру проникать через плотные районы, а также новым или восстановленным болотам и паркам, особенно в пределах примерно 40 километров от центра, где жар наиболее интенсивна. Исследование отмечает, что более точные карты землепользования и более детальные температурные измерения усилили бы будущие анализы, но общий вывод ясен: продуманные решения в отношении использования земли могут существенно смягчить городскую жару, повышая комфорт и устойчивость по мере продолжения урбанизации.

Цитирование: Liu, Z., He, K., Ke, Z. et al. Multi-buffer zones reveal the relationship between spatial pattern of land surface temperature and land use indices in Guangzhou, China. Sci Rep 16, 14247 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44159-3

Ключевые слова: городской остров тепла, спутниковая дистанционная съемка, изменение землепользования, климат Гуанчжоу, зеленая инфраструктура