Тепловые вариации и плотность городской застройки: разработка индексов ОГТ с использованием дистанционного зондирования

Почему городское тепло важно для повседневной жизни

В жаркие летние дни многие городские жители замечают, что тротуары, стены и площади продолжают излучать тепло долго после захода солнца. В этом исследовании объясняется, почему это происходит в среднем европейском городе и что это значит для тех, кто там живет. Отслеживая, как город Белосток в Польше развивался и менялся почти три десятилетия, авторы показывают, как более плотные схемы застройки и большее количество мощеных поверхностей могут превратить значительные участки города в устойчивые горячие зоны, а также какие типы зеленых пространств помогают охладить город.

Отслеживание тепла города из космоса

Чтобы понять, как накапливается тепло в Белостоке, исследователи использовали спутниковые снимки 1994 и 2022 годов. Эти изображения измеряют температуру поверхности земли, то есть насколько нагреваются почва и крыши, а не воздух в тени. Команда также проанализировала детализированные карты использования территорий — жилые районы, заводы, дороги, поля, леса и парки — и оценивала долю земли, покрытую твердыми, непроницаемыми материалами, такими как асфальт и бетон. Сочетание этих наборов данных позволило выделить участки, где поверхность заметно горячее, чем по городу в целом — то, что известно как поверхностный городской тепловой остров.

Как тепловой остров распространялся со временем

Анализ показывает, что хотя самый жаркий зафиксированный одиночный день пришелся на 1994 год, картина тепла в 2022 году вызывает больше беспокойства. В 1994 году самые теплые зоны были разбросанными пятнами, и самый горячий ядро обходило большую часть исторического центра. К 2022 году общая площадь этих горячих зон увеличилась, отдельные пятна слились в широкое нагретое ядро, которое теперь охватывает центр города. В целом доля города, затронутого избыточным поверхностным теплом, выросла примерно до одной трети его площади, и большая зона хронического перегрева теперь перекрывает давние жилые, сервисные и промышленные районы.

Бетон, деревья и сила небольших изменений

Покров поверхности оказался ключевым для этих изменений. С 2006 по 2018 год большая часть сельскохозяйственных земель Белостока была преобразована в новые жилые кварталы, дороги и коммерческие зоны, что увеличило долю искусственных поверхностей. Спутниковые показатели зелености подтвердили, что участки с плотной растительностью, как правило, были холоднее, тогда как голые или мощеные территории — горячее. Парки, которые большие и богаты деревьями, были на несколько градусов холоднее, чем небольшие садовые скверы, что показывает: размер, древесное покрытие и связь зеленых зон между собой важны для охлаждения. Исследование также установило, что при увеличении доли непроницаемых поверхностей в районе на 10 процентов температура поверхности может подняться более чем на 0,6 градуса Цельсия, особенно при исходно относительно зеленом, открытом рельефе.

Когда плотность встречается с воздействием тепла

Компактная форма города сближает людей, рабочие места и услуги, но при этом концентрирует тепло. Исследователи обнаружили тесную связь между типом использования земли и вероятностью того, что территория окажется внутри теплового острова. Плотные жилые кварталы, крупные торговые центры, промышленные крыши и сильно заасфальтованные транспортные коридоры часто оказывались среди самых горячих участков. Напротив, мало- и среднеплотные районы с индивидуальными домами рядом с парками, лесами или полями, как правило, оставались прохладнее. Используя данные о населении, команда оценили, что примерно 75,5 процента жителей Белостока проживали в местах, где наблюдались условия теплового острова в жаркий солнечный день 2022 года, при этом экспозиция была неравномерно распределена по районам.

Что это значит для более прохладных и здоровых городов

Для непрофессионала главный вывод таков: то, как город застраивает и покрывает землю, напрямую влияет на то, насколько нагреваются поверхности и сколько людей подвергается этому теплу. Авторы показывают, что по мере того как Белосток становится более компактным и заменяет поля и открытые участки уплотненными поверхностями, горячие зоны, вероятно, будут распространяться и объединяться, если не будут предприняты меры по охлаждению. Они утверждают, что планировщикам следует контролировать долю запечатанной земли, защищать и расширять большие, хорошо связанные зеленые зоны и особенно внимательно относиться к моменту, когда твердые поверхности впервые начинают доминировать на ранее зеленой территории — именно тогда температура растет быстрее всего. Эти выводы, полученные на примере одного города, дают практические рекомендации для других растущих урбанизированных территорий, которые стремятся сбалансировать компактное развитие и защиту от экстремальной жары.

Цитирование: Antochów, A., Banaszuk, P. & Kamocki, A. Thermal variations and urban compactness: developing UHI indices using remote sensing. Sci Rep 16, 16525 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44995-3

Ключевые слова: городской тепловой остров, температура поверхности земли, уплотнение городской ткани, непроницаемые поверхности, городские зеленые зоны