Дистанционная оценка влияния растительного покрова на температуру подстилающей поверхности основных геотехнических систем крупного города (на примере Минска)

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.

1. Строительные нормы Республики Беларусь. Планировка и застройка населенных пунктов (СН 3.01.03-2020).

2. Географический энциклопедический словарь: понятия и термины / гл. ред. А. Ф. Трёшников. – М. : Советская энциклопедия, 1988. – 431 с.

3. Дифференцированная оценка зеленой инфраструктуры г. Минска с использованием данных дистанционного зондирования Земли / Л. А. Кравчук [и др.] // Природопользование. – 2019. – № 2. – С. 152–167.

4. Кравчук, Л. А. Средоформирующие функции зеленой инфраструктуры города Витебска / Л. А. Кравчук, Н. М. Баженова, А. Н. Гайшун // Природопользование. – 2021. – № 1. – С. 76–85.

5. Экологический мониторинг лесных ландшафтов Белоруссии / Е. А. Сидорович [и др.]. – Минск : Наука и техника, 1988. – 206 с.

6. 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.

7. 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)90013-0

8. Sen2Cor 2.8 [Electronic resource]. – 2020. – Mode of access: http://step.esa.int/main/third-party-plugins-2/sen2cor/. – Date of access: 21.10.2020.

9. Sentinel-2 Toolbox. [Electronic resource]. – 2020. – Mode of access: http://step.esa.int/main/toolboxes/sentinel-2-toolbox. – Date of access: 21.10.2020.

10. Weiss, M. S2ToolBox Level 2 Products: LAI, FAPAR, FCOVER (Ver. 1.1) / M. Weiss, F. Baret. – 02.05.2016. – 53 p.

11. 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:10.1029/2018RG000608

12. Кравчук, Л.А. Структурно-функциональная организация ландшафтно-рекреационного комплекса в городах Беларуси / Л. А. Кравчук. – Минск : Беларуская навука, 2011. – 171 с.