MORICHI：用于研究炎热夏季湿润大陆性气候下极端高温期间城市增温的数据集

炎热城市为何与日常生活息息相关

在世界各地，城市居民正感受到愈发炎热的夏季，而这不仅仅归因于气候变化。街道、人行道和建筑在白天吸收太阳辐射，夜间又缓慢释放热量，使得社区成为持续的热斑。这种附加的热量叠加在热浪之上，会加剧电网负荷、降低居住舒适度并危及健康——尤其对弱势群体更为危险。然而，科学家常常缺乏关于这些热量如何累积以及在哪些地方最为剧烈的详细街道级测量数据。本文介绍了 MORICHI，这是一个来自匹兹堡的新开放数据集，记录了真实极端高温事件期间街区的气象数据和红外“热像”图，为研究人员——最终也为城市规划者和公众——提供了理解与减少危险城市热岛的新工具。

一条街道如何反映更广泛的情况

该研究聚焦于位于卡内基梅隆大学校园内的典型街巷峡谷。两栋中高层建筑夹持着一条道路，旁边有人行道、树木和草地，其布局与城市中大量住宅区的形态高度相似。匹兹堡属于炎热夏季的湿润大陆性气候，这类气候在美国东北部、欧洲部分地区和东亚都有分布。直到现在，对于此类气候的详细热力数据非常稀缺，尽管预期它们将面临更频繁且更持久的热浪。通过对这一具有代表性的街道进行精心布置仪器，研究人员创建了一个本地实验室，其经验可推广到具有相似气候和城市形态的其他城市。

从行人的视角观测天气

四台紧凑型气象站被安装在离地约两米处——大致相当于人的头部高度——其中两台放在花园区，另外两台放在街巷峡谷内。在2024年夏季近两个月期间，气象站每五分钟记录一次空气温度、湿度、风速、降雨以及与舒适性相关的指标。此期间包含了一次强烈热浪，午间气温达到约36摄氏度，夜间仍有约24摄氏度的温暖气温。由于测量位置位于人们实际行走和停留的地方，它们捕捉到的是行人和户外工作者真实感受到的条件，而非高楼屋顶塔或遥远机场所反映的平滑平均值。

逐像素测量城市温度

为观察不同表面——道路、人行道、砖墙、玻璃立面、树木乃至屋顶冷却设备——如何升温与降温，团队在附近一栋建筑上高位安装了一台红外热像相机。相机俯视街巷峡谷并每秒记录一帧热像，在观测活动期间生成了数十万帧图像。这些图像中的每个像素对应一小块具有自身表观温度的表面。人行道上一处经过精心屏蔽的接触式传感器提供了一个“真实点”，使研究人员能够对相机进行校准，将表面温度误差保持在约1.7摄氏度以内。伦理审查与远距离观测位置确保出现在图像中的人员无法被识别。

将原始测量转化为可共享的资源

最终生成的 MORICHI 数据集总量超过一太字节，并以开放许可在国际研究数据存储库中免费提供。气象记录以简单的表格文件保存，而热像图像以保留完整辐射计细节和时间信息的专用序列格式存储。一个专门的 Python 软件库帮助用户对齐不同时间戳、提取特定表面的温度序列，并在无需专有工具的情况下处理图像。作者对数据质量进行了测试，表明无论是在最炎热的白天还是夜间时段，气象测量与红外图像都在时间上稳定且噪声很低。

对更凉爽、更安全城市的意义

从实用角度看，MORICHI 为科学家、工程师和规划者提供了一部详尽的影像，展示极端高温事件中热量如何在真实城市街道上积聚并传递。有了这些数据，他们可以检验城市气候的计算机模型是否行为合理，或训练新的数据驱动方法以预测热斑。他们可以比较树木与草地的降温效果与沥青、交通及屋顶机械排放废热的增温效应。来自该数据集的洞见可帮助类似气候地区的城市设计出在热浪期间更为舒适的街道、建筑和绿地，从而在全球变暖背景下提升城市生活的安全性和韧性。

引用: 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

关键词: 城市增温, 热浪, 热成像, 小气候数据, 匹兹堡