Исследование методов оценки эффекта теплового острова для сценариев будущего землепользования: случай Пекина

Почему городские тепловые острова важны для повседневной жизни

В жаркие летние дни большие города часто кажутся гигантскими печами: они остаются теплее окружающей сельской местности даже ночью. Этот эффект «городского теплового острова» повышает расходы на охлаждение, ухудшает качество воздуха и может представлять угрозу для здоровья во время волн тепла. Исследование, лежащее в основе этой статьи, задает практический вопрос: как городские планировщики могут формировать землепользование в будущем, чтобы Пекин в 2030 году оставался прохладнее, а не становился еще жарче?

Как городские поверхности формируют локальное тепло

Исследователи исходят из простой идеи: разные поверхности нагреваются по-разному. Мощеные поверхности, оголенная почва и плотная застройка склонны сохранять тепло, в то время как леса, травяные покровы и вода остаются прохладнее и помогают снижать температуру вокруг. Используя спутниковые данные по Пекину за 2020 год, команда сравнила температуру поверхности земли с шестью базовыми типами земельных покрытий, такими как сельскохозяйственные земли, лес, водоемы и твердые застроенные поверхности. Они обнаружили, что серые зоны — дороги, крыши и оголенная земля — вносят наибольший вклад в повышение температуры, тогда как синие и зеленые зоны, такие как вода и леса, добавляют очень мало тепла и действуют как естественные охладители.

Поиск естественных центров охлаждения города

Вместо простого картирования горячих и прохладных зон исследование сосредоточилось на местах, где сосредоточена охлаждающая мощность. Авторы выделили «ядра холодного острова» — кластеры лесов, водоемов и других прохладных участков, которые работают совместно, как сеть натуральных кондиционеров. В 2020 году эти ключевые области занимали около одной пятой территории Пекина, в основном в окружающих горах и вдоль крупных водохранилищ. Команда также изучила, насколько легко это холодовое влияние может распространяться по городу, учитывая население, высотность рельефа, осадки и транспортную сеть. Эти факторы были объединены в «поверхность сопротивления», показывающую, где ландшафт способствует или препятствует распространению более прохладного воздуха.

Воображая четыре сценария развития Пекина

Чтобы увидеть, как решения в планировании могут изменить городской климат, исследователи смоделировали четыре возможные карты землепользования Пекина на 2030 год. Опция «нормального развития» предполагает продолжение нынешних тенденций. Путь «развитие холодного острова» укрепляет леса и водные объекты внутри и вокруг города, защищая и расширяя основные ядра охлаждения. План «расширения» допускает более быстрое увеличение мощеных и застроенных территорий. «Интегрированный» план пытается сбалансировать сельское хозяйство, застройку и защиту зеленых зон в соответствии с официальными планировочными целями. Для каждой карты будущего они оценили температуру поверхности и составили карты интенсивности теплового острова.

Какой путь сохраняет город самым прохладным

Во всех сценариях самые горячие зоны остаются в густонаселенном юго-восточном районе города, тогда как самые прохладные сосредоточены в северных лесах и у больших водоемов. Однако общая тепловая нагрузка меняется в зависимости от типа развития. Сценарий расширения порождает самый сильный эффект теплового острова, поскольку новые твердые поверхности ослабляют структуру и досягаемость городских охлаждающих ядер. Сценарии нормального и интегрированного развития также оставляют Пекин теплее, чем он был в 2020 году. Только сценарий развития холодного острова, который защищает и связывает зеленые и водные зоны, снижает общий индекс теплового острова по сравнению с текущими условиями, хотя некоторые очень маленькие оголенные участки все еще могут становиться чрезвычайно жаркими.

Что это значит для более прохладных и безопасных городов

Для жителя растущего города посыл ясен: где и как мы строим, имеет значение для будущей летней жары. Исследование показывает, что рассматривать парки, леса, реки и водохранилища как связанную сеть охлаждения значит существенно ослабить городской тепловой остров, тогда как неконтролируемое мощение и разрастание делают ситуацию хуже. Для Пекина сценарий, предусматривающий расширение и соединение этих природных зон охлаждения, предлагает наиболее комфортный климат в будущем, и та же логика может помочь другим городам при разработке планов землепользования для защиты жителей от экстремальной жары.

Цитирование: Yang, Z., Tian, L. & Zhao, L. Exploration of heat island effect assessment methods for future land simulation scenarios: a case study of Beijing. Humanit Soc Sci Commun 13, 714 (2026). https://doi.org/10.1057/s41599-026-07024-2

Ключевые слова: городской тепловой остров, землепользование Пекин, городское охлаждение, планирование зеленых насаждений, сценарии будущего климата