natureПриродопользованиеNature Management2079-3928Институт природопользования НАН Беларусиnature-29Research ArticleГЕОГРАФИЯ. ГЕОЭКОЛОГИЯGEOGRAPHY. GEOECOLOGYДистанционная оценка влияния растительного покрова на температуру подстилающей поверхности основных геотехнических систем крупного города (на примере Минска)Remote evaluation of the influence of vegetation cover on the land surface temperature in main geotechnical systems of the large city (by the example of Minsk)КравчукЛ. А.KravchukL. A.

Кравчук Людмила Александровна – кандидат географических наук, ведущий научный сотрудник.

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, Минск

Lyudmila A. Kravchuk – Ph. D. (Geography), Leader Researcher, Institute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus.

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

kravchu-k@yandex.byЯновскийА. А.YanovskiyA. A.

Яновский Александр Александрович – кандидат технических наук, старший научный сотрудник.

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, Минск

Aleksander A. Yanovskiy – Ph. D. (Technical), Senior Researcher, Institute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus.

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

yanouski@yandex.ruБаженоваН. М.BazhenovaN. M.

Баженова Наталья Михайловна – научный сотрудник.

ул. Ф. Скорины, 10, 220076, Минск

Natalia M. Bazhenova – Researcher, Institute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus.

10, F. Skoriny Str., 220076, Minsk

nata.bazh@mail.ruИнститут природопользования НАН БеларусиInstitute of Nature Management of the National Academy of Sciences of Belarus202228102025017182Copyright © Кравчук Л.А., Яновский А.А., Баженова Н.М., 20252025Кравчук Л.А., Яновский А.А., Баженова Н.М.Kravchuk L.A., Yanovskiy A.A., Bazhenova N.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nature-journal.by/jour/article/view/29

Влияние растительного покрова на температуру подстилающей поверхности (LST) было изучено в основных типах геотехнических систем (ГТС) г. Минска (промышленные, коммунальные, жилые многоквартирные и усадебные, общественные, дорожные, спецтерритории и др.). Использовался сопряженный анализ дифференцированной географической информационной системы (ГИС) и данных дистанционного зондирования (ДЗ).

Для оценки растительного покрова применялись нормализованный вегетационный индекс (Normalized Difference Vegetation Index – NDVI), индекс листовой поверхности (Leaf Area Index – LAI), содержание в пологе хлорофилла (Canopy chlorophyll content – CCC), степень озелененности (%).

Анализ установил значимые отрицательные связи LST с вегетационными индексами при сравнении всех типов территорий в городе (R2 варьирует в пределах 0,42…0,45). Связи слабее в основных типах ГТС (производственно-коммунальных, жилых, общественных и др.). Коэффициенты детерминации LST с NDVI и степенью озелененности в производственно-коммунальных, общественных, жилых многоквартирных и усадебных ГТС оценены в 0,06 (0,31), 0,13 (0,25), 0,18 (0,27) и 0,28 (0,22) соответственно. Это свидетельствует о более значительном влиянии техногенных элементов застроенных территорий на LST.

Картографический анализ отличий средних значений LST ГТС и природных экосистем на городской территории от средних значений для соответствующих типов ГТС и природных комплексов выявил участки городской территории с повышенными или пониженными показателями LST. На большей части территории г. Минска различия средних показателей LST по типам ГТС и природных экосистем варьируют в пределах от –3,0° до 3,0° в сторону увеличения или уменьшения. Однако в городе отмечены места с более высокими различиями. К наиболее теплым относятся в основном территории плотно застроенных промзон, отдельные участки жилой многоквартирной и общественной застройки, расположенные как в центральной части города, так и в новостройках на его окраинах. Для таких выделов характерна пониженная озелененность и низкое участие деревьев и кустарников. Отмечены также сравнительно более теплые участки природных комплексов (например, лесные и лесопарковые массивы), расположенные вблизи промзон или клиньями входящие в застроенную часть города, а также небольшие фрагментированные массивы леса и древесно-кустарниковой растительности. Сравнительно более холодные участки характерны для экосистем, приуроченных к долинам рек Свислочи и Лошицы.

The influence of vegetation cover on the Land Surface Temperature (LST) was studied in main types of geotechnical systems (GTS) in Minsk (industrial, municipal, residential multi-apartment and estate, public, road, special territories, etc.). A coupled analysis of a differentiated geographic information system (GIS) and Earth remote sensing data was used.

Vegetation cover was assessed using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), Leaf Area Index (LAI), Canopy chlorophyll content (CCC), and greening degree (%).

The analysis revealed significant negative relationships between LST and vegetation indices when comparing all types of territories in the city (R2 varies within 0.42…0.45). Connections are weaker in the main types of GTS. The coefficients of determination LST with NDVI and the greenery degree in industrial and communal, public, residential multi-apartment and estate GTS are estimated respectively at 0.06 (0.31), 0.13 (0.25), 0.18 (0.27), and 0.28 (0.22). This indicates a more significant effect of technogenic elements on LST.

Cartographic analysis of the differences between the average LST values in sections of various GTS and natural ecosystems in the urban area from the average values for the corresponding types of GTS and natural complexes revealed areas of the urban territory with increased or decreased LST values.

The differences for the GTS and natural ecosystems vary from –3.0° to +3.0° on the most of the territory of Minsk. However, areas with higher differences are noted in the city. The warmest areas are mainly territories of densely built-up industrial zones, separate areas of residential multi-apartment and public area, located in the historical center and in the new buildings on the outskirts of the city. They are characterized by a high density of buildings, hard surfaces, a low greenery degree and sparse of trees and shrubs.

дистанционное зондированиеNDVILAILSTгородрастительный покровгеотехническая системаremote sensingNDVILAILSTcityvegetationgeotechnical systemReferencesСтроительные нормы Республики Беларусь. Планировка и застройка населенных пунктов (СН 3.01.03-2020).Stroitel'nye normy Respubliki Belarus' Planirovka i zastrojka naselennyh punktov (SN 3.01.03-2020) [Building regulations of the Republic of Belarus "Planning and construction of settlements" (SN 3.01.03-2020)]. (in Russian)Географический энциклопедический словарь: понятия и термины / гл. ред. А. Ф. Трёшников. – М. : Советская энциклопедия, 1988. – 431 с.Tryoshnikov A. F. Geograficheskij enciklopedicheskij slovar': ponyatiya i terminy [Geographical Encyclopedic dictionary: concepts and terms]. Moscow, 1988, 431 р. (in Russian)Дифференцированная оценка зеленой инфраструктуры г. Минска с использованием данных дистанционного зондирования Земли / Л. А. Кравчук [и др.] // Природопользование. – 2019. – № 2. – С. 152–167.Kravchuk L. A., Yanovskiy A. A., Bazhenova N. M., Pats A. Ch. Differencirovannaya ocenka zelenoj infrastruktury g. Minska s ispol'zovaniem dannyh distancionnogo zondirovaniya Zemli [Differentiated assessment of the green infrastructure of Minsk using the data of remote sensing of the Earth]. Prirodopol'zovanie = Nature Management, 2019, no. 2, pp. 152–167. (in Russian)Кравчук, Л. А. Средоформирующие функции зеленой инфраструктуры города Витебска / Л. А. Кравчук, Н. М. Баженова, А. Н. Гайшун // Природопользование. – 2021. – № 1. – С. 76–85.Kravchuk L. A., Bazhenova N. M., Haishun A. N. Sredoformiruyushchie funkcii zelenoj infrastruktury goroda Vitebska [Enviroment-forming function of green infrastructure of Vitebsk]. Prirodopol'zovanie = Nature Management, 2021, no. 1, pp. 127–137. (in Russian)Экологический мониторинг лесных ландшафтов Белоруссии / Е. А. Сидорович [и др.]. – Минск : Наука и техника, 1988. – 206 с.Sidorovich E. A., Alekhno A. I., Bus'ko E. G. [et al.]. Ekologicheskij monitoring lesnyh landshaftov Belorussii [Ecological monitoring of forest landscapes of Belarus]. Minsk, 1988, 206 p. (in Russian)Балдина, Е. А. Исследование «теплового острова» Москвы по разносезонным снимкам Landsat 7/ETM+ / Е. А. Балдина, М. Ю. Грищенко // Геоинформатика. – 2011. – № 3. – С. 62–69.Baldina E. A., Grishchenko M. Y. Issledovanie «teplovogo ostrova» Moskvy po raznosezonnym snimkam Landsat 7/ETM+ [Investigation of the "thermal island" of Moscow using the Landsat 7 / ETM + multi-season images]. Geoinformatika = Geoinformatics, 2011, no. 3, pp. 62–69. (in Russian)Tucker, C. J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation / C. J. Tucker // Remote Sens. Environ. – 1979. – Vol. 8, iss. 2. – P. 127–150. – doi:10.1016/0034-4257(79)90013-0Tucker C. J. Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sens. Environ., 1979, Vol. 8, iss. 2, pp. 127–150. doi:10.1016/0034-4257(79)90013-0Sen2Cor 2.8 [Electronic resource]. – 2020. – Mode of access: http://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/. – Date of access: 21.10.2020.Sen2Cor. 2020. Available at: https://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/ (accessed 21 October 2020).Sentinel-2 Toolbox. [Electronic resource]. – 2020. – Mode of access: http://step.esa.int/main/toolboxes/sentinel-2-toolbox. – Date of access: 21.10.2020.Sentinel-2 Toolbox. 2020. Available at: http://step.esa.int/main/toolboxes/sentinel-2-toolbox (accessed 21 October 2020).Weiss, M. S2ToolBox Level 2 Products: LAI, FAPAR, FCOVER (Ver. 1.1) / M. Weiss, F. Baret. – 02.05.2016. – 53 p.Weiss M., Baret F. S2ToolBox Level 2 Products: LAI, FAPAR, FCOVER (Ver. 1.1), 2016, 53 p.An overview of global leaf area index (LAI): Methods, products, validation, and applications / H. Fang [et al.] // Reviews of Geophysics. – 2019. – Vol. 57, iss. 3. – P. 739–799. – doi:10.1029/2018RG000608Fang H. [et al.]. An overview of global leaf area index (LAI): Methods, products, validation, and applications. Reviews of Geophysics, 2019, vol. 57, iss. 3, рр. 739–799. doi:10.1029/2018RG000608Кравчук, Л.А. Структурно-функциональная организация ландшафтно-рекреационного комплекса в городах Беларуси / Л. А. Кравчук. – Минск : Беларуская навука, 2011. – 171 с.Kravchuk L. A. Strukturno-funkcional'naya organizaciya landshaftno-rekreacionnogo kompleksa v gorodah Belarusi [Structural-functional organization of landscape-recreational complex is in the cities of Belarus]. Minsk, 2011, 171 p. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.