Prebiehajúca klimatická zmena prináša aj zmeny klímy v zastavaných územiach, vrátane väčších či menších miest na Slovensku. Prejavuje sa aj tvorbou mestských tepelných ostrovov (anglicky urban heat islands, UHI). Najmä počas horúcich letných dní dochádza k výraznému prehrievaniu mesta v porovnaní s okolitou krajinou, čo zhoršuje životné podmienky obyvateľov miest. Preto je potrebné hľadať efektívne spôsoby a nástroje ako prehrievanie povrchu miest identifikovať a eliminovať, teda vyrovnať sa s ich vplyvom na obyvateľov a ich zdravie.
Obr.1: Vplyv krajinnej pokrývky v okolí mesta Košice na teplotu povrchu, ktorá bola vypočítaná z termálnych dát družice LANDSAT. Povrch v zastavaných zónach má vyššiu teplotu ako v krajine so zeleňou. Zdroj: Onačillová & Gallay (2018)
Výskum na Ústave geografie Prírodovedeckej fakulty UPJŠ v Košiciach preukázal, že kombináciou metód diaľkového prieskumu Zeme a nástrojov modelovania v geografických informačných systémoch je možné s vysokou mierou presnosti určiť teplotu rôznych povrchov v meste a teda určiť aj ich vplyv na tvorbu mestských tepelných ostrovov. Zároveň pomocou nich môžeme navrhovať opatrenia na zníženie týchto negatívnych efektov klimatickej zmeny.
Výskumníci, pod vedením prof. Jaroslava Hofierku, pomocou softvéru s otvoreným kódom GRASS GIS realizovali výskum tohto problému pre Košice, pričom do výskumu zapojili aj viacero študentov bakalárskeho a magisterského stupňa štúdia geografických študijných programov. Študenti sa aktívne zapojili najmä pri meraní teploty povrchov v rôznych lokalitách Košíc a tak aktívne prispeli k úspešnej validácii výsledkov modelu. Vytvorené softvérové nástroje sa do výpočtov teploty povrchu mesta implementovali tak, aby zohľadňovali aj akumuláciu tepla v mestských štruktúrach v závislosti od ich tepelných vlastností a geometrickej konfigurácie povrchov. Umožňuje to vypočítať teplotu povrchu v meste vo vysokom priestorovom rozlíšení pre akýkoľvek okamih alebo interval počas dňa.
Obr. 2 : Porovnanie teploty povrchu centrálnej časti mesta Košice nasnímanej z družice LANDSAT 8 a určenej na základe vypočítanej slnečnej energie, ktorá dopadne na povrch krajiny a je prepočítaná na teplotu povrchu zohľadňujúc termálne vlastnosti materiálov v krajine. Detail vpravo ukazuje severnú časť Moyzesovej ulice s okolím basketbalovej haly. Teplota je zobrazená v kelvinoch (273 K = 0 °C). Zdroj: Hofierka et al. (2020a)
Obr. 3: Základným vstupom pre fyzikálny výpočet teploty povrchu je 3D model mesta a vlastnosti krajinnej pokrývky. Potom je možné pre bezoblačný deň vypočítať teplotu povrchu v ľubovoľnom okamihu počas dňa. Zdroj: Hofierka et al. (2020b)
Obr. 4: Priebeh teploty povrchu meranej v teréne na 10 rôznych miestach v priebehu 25. júna 2020 a jeho vzťah so simulovanou teplotou v kelvinoch poukazuje na výbornú zhodu (korelácia 0.91). Zdroj: Hofierka et al. (2020b)
Vizualizácia a následné analýzy výstupných dátových vrstiev prinášajú lepšie možnosti plánovania miest, predpovedania efektu plánovaných opatrení a celkovo zlepšenie kvality života v meste.
Realizácia tohto výskumu bola podporená Európskou vesmírnou agentúrou (ESA) ako aj Agentúrou na podporu výskumu a vývoja (APVV). Čiastkové výsledky boli publikované v časopisoch Urban Climate a ISPRS International Journal for Geo-Information.
Súvisiace odkazy:
- HOFIERKA, J., GALLAY, M., ONAČILLOVÁ, K., HOFIERKA, J. Jr. (2020). Physically-based land surface temperature modeling in urban areas using a 3-D city model and ltispectral satellite data. Urban Climate, 31, 100566. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100566 (1. kvartil, impaktový faktor 3,86)
- HOFIERKA, J., BOGĽARSKÝ, J., KOLEČANSKÝ, Š., ENDEROVA, A. (2020). Modeling Diurnal Changes in Land Surface Temperature in Urban Areas under Cloudy Conditions. ISPRS International Journal of Geo-Information, 9, 534. https://doi.org/10.3390/ijgi9090534 (1. kvartil, impaktový faktor 2,24)
- ONAČILLOVÁ, K., GALLAY, M. (2018).Spatio-temporal analysis of surface urban heat island based on LANDSAT ETM+ and OLI/TIRS imagery in the city of Košice, Slovakia. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 13(2), 395 – 408. https://doi.org/10.26471/cjees/2018/013/034
- Reportáž v relácii VAT (Veda a technika) RTVS zo dňa 19.9.2020, minúta 8:00 -15:45
https://www.rtvs.sk/televizia/archiv/14067/241895#475
