Ученые выяснили, откуда в городах берутся «острова тепла»

Российские ученые вместе с немецкими коллегами объяснили особенности формирования городских островов тепла. Оказалось, их обуславливает синергический эффект мезомасштабных, в несколько километров, тепловых пятен, а вовсе не простая сумма маленьких локальных зон, протяженностью несколько сотен метров. Выводы авторов помогут лучше предсказывать изменения городского климата и планировать благоустройство города. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Frontiers in Environmental Science.

В мегаполисах температура всегда выше, чем за городом, и такой эффект называют островом тепла. При этом территория города состоит из отличающихся участков (парки, промзоны, жилые кварталы и прочее), которые дают разный вклад в общее потепление. Как правило, в своих исследованиях ученые сравнивают температуры между климатическими зонами — участками менее одного километра. Этот подход хорош, когда нужно объяснить закономерности на малом масштабе, но не в глобальном, например при описании целого мегаполиса. Такая система оказывается гораздо сложнее.

Ученые из Российского университета дружбы народов (Москва), Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва), Московского центра фундаментальной и прикладной математики (Москва) с коллегами из Рурского университета в Бохуме (Германия), Фрайбургского университета (Германия) и Берлинского технического университета (Германия) выяснили, что значительный вклад в городской остров тепла вносят неоднородные участки масштабом не в сотни метров, а гораздо больше. Исследование основывалось на данных государственных сетей мониторинга, а также «народных метеостанций» сети Netatmo в Москве и округах. Так в распоряжении авторов оказалось более полутора тысяч точек, значения для которых сопоставили с типами локальных климатических зон.

Ярче всего эффект острова тепла выражен в районах плотной среднеэтажной застройки и многоэтажных жилых комплексов, при этом территории одного типа имеют разную температуру в зависимости от окружения: максимальная была в центре города и минимальная — среди зеленых массивов. Из этого авторы сделали вывод, что каждое конкретное пятно тепла обусловлено факторами не на локальных территориях, а на мезомасштабных, то есть радиусом до 10 километров. На таких площадях большую роль играют атмосферные потоки, перераспределяющие тепло.

«Наше исследование показало, что наравне с особенностями застройки отдельных кварталов и микрорайонов, необходимо учитывать неоднородность территории на масштабах всего города или его крупных округов. Это позволяет лучше понимать и предсказывать пространственную картину острова тепла в задачах прогноза погоды, оценки термического комфорта и градостроительного планирования. В дальнейшем мы планируем исследовать, как влияет на остров тепла скорость и направление атмосферного переноса», — рассказал Михаил Варенцов, кандидат географических наук, научный сотрудник Научно-исследовательского вычислительного центра МГУ и научного центра Smart Urban Nature Аграрно-технологического института РУДН.