地球科学におけるフロンティア

はじめに

都市ヒートアイランド(UHI)に関する多くの研究の基本的な目的の一つは、決定された夜にそれらの強度を確立することであるか、十分に多くの観測がある場合、それらの最大強度と平均強度も確認することができる。, 採用された方法論にかかわらず、(1)二つの固定観測所、一つの都市と別の周辺または非都市間の違い、(2)モバイル都市トランスセクトまたは(3)リモートセンシングを指すかどうか、最終的には非都市と呼ぶことができる対比ポイントまたはセクター間の熱差の値を提供することが問題である。 したがって、ＵＨＩの強度は、都市の最も熱いセクターとこれを取り巻く非都市空間との間の所与の時間に表現される温度差に見られる。, ヒートアイランドの強さは、都市が位置する地域に課す熱的変化と、夜間の周辺の農村環境との関係における相対的な温暖化の最も単純で定量的な指, 2009).

背景

しかし、UHIの概念は、都市間の比較を確立し、異なる日付に与えられた都市におけるこの現象の大きさを正確に評価する定義を必要とする。, 最初の基本的なステップは、二つの点、一つの都市と他の非都市の選択を伴います。 都市ポイントに関しては、平均して都市の最も熱い部分、通常は中心に確立されているため、一般的に不確実性は少なくなります。 アドホックな観測がなくても、多くの都市では、夜間に最も暑い地域を決定するのは非常に簡単です。 これが事実でなければ、試験的な測定キャンペーンは最も熱いポイントを確立できる。, サンティアゴ-デ-チリのリモートセンシングによって見ることができるように、都市の最も暑い部分は必ずしも同じではないことに留意すべきである(Sarricolea and Martin-Vide,2014)が、本稿ではこれらの都市と非都市点について言及する。 後者は細心の注意を払って選択する必要があります。 理想的には、非都市点は都市に近いが、農村地域にあるか、自然の植生を覆うより良い場所にあるべきである。, 形容詞”農村”は、伝統的に非都市または基準点の位置に関連付けられており、したがって、UHI強度は、一般的に都市と農村の場所（または地域）の間の温度差、Δ Tu-r=Tu−Tr、Δ Tu−rはUHI強度であり、Tuは都市の温度およびTr農村温度であると定義されている。, もちろん、非都市点は、人為的な熱がそのエネルギーバランスにおいて無視できるほどであり、顕熱および潜熱が自然被覆のそれとできるだけ類似しているために、および放射バランスが自然環境のものと同様のアルベドおよび放射率係数を提示するために、構築された都市空間またはアスファルト、セメントなどによって修正された表面の外側に位置しなければならない。, しかし、都市連続体には明確な限界がないことがあり、典型的には農村の土地利用への移行を示しているため、都市の境界はしばしば不正確である。 ほとんどの都市は農村空間に接するのではなく、都市によってある程度影響を受けるペリアーバンゾーン、ルールーバンゾーンなどに接しています。 厳密な研究でさえ、非都市点またはセクターに対して”近くの農村地域”などのやや曖昧な表現を使用しています（Van Hove et al., 2011)., この非都市点を見つけるためには、特定のケースでは、研究されている都市とは異なる、気候ドメインまたは特定の気象タイプに入るような距離をカバーする必要があります。 彼らの気温を比較すると、違いは都市効果だけでなく、異なる気候や天候の存在からも生じるでしょう。 多くの研究は、これが理想的な条件を提供しない場合でも、都市の外に利用可能な天文台を選択し、適切な非都市点を選択することができませんでし, さらに、気候および気象学的研究の対象となり、UHI強度を確立するために、周辺都市の土地利用をゾーニングすることに多くの努力が投資されている。 確かに、いくつかの都市気候学者は、空間と都市と農村の景観、特にそれらの移行帯の詳細な分類を提案している。 この意味で、私たちはOke(2006)の仕事を引用することができます,誰が提案します七つの都市気候帯(UCZ),N°1から,クラッディングと離れた近いセットの高層建築物を持つ激しく開発された都市ゾーン,例えば,、ダウンタウンタワー、90％以上を提示する（不浸透性）表面、N°7、自然または農業地域、例えば、農場、団地、10％未満の建てられた表面で散らばった半農村開発の家。 この分類は、例えば、オランダの19都市の都市の最大ヒートアイランド強度を正確に比較するために使用される（Van Hove et al., 2011). 他の著者はまた、農村、つまり参照点が構築された表面の10％未満を所有していなければならないと仮定している（Wing-Yee、2010）。 リモートセンシングを用いて、都市の土地被覆は、多くのヨーロッパの都市のＵＨＩ強度を説明する（Zhou et al.,, 2013). Stewart and Oke(2009)はUCZの分類をLocal Climate Zones(LCZ)と呼ばれるより包括的なシステムに拡張した。 風景”宇宙”を、表面被覆、表面構造、文化活動に応じて、都市、農業、自然、混合の四つの風景シリーズに属する19LCZに分類しようとしています。 この手順は、例えば、香港についてSiu and Hart(2013)によって採用されている。 この意味で、香港のケースは、ポイント、特に農村部または非都市部のポイントを選択する際の問題を非常に例示しています。, これらの著者らは、以前の研究で使用された農村局は代表的ではないため、以前に香港で計算されたUHI強度は過小評価されている可能性があると結

さらに、特定の瞬間に主に風向に依存する都市の風下側に影響があります。 決定された夜に非都市点がこの効果を受けた場合、この点と市内中心部との差は減衰されます。, したがって、風向に応じて、都市の風下側への都市の影響は、都市以外のポイントに影響を与えるかもしれないし、影響を与えないかもしれません。

Lowryの加法スキーム（Lowry、1977）を単純化すると、都市点で測定された温度は、それが位置する地域の気候に加えて、地域の地理的要因と都市化の影響の関数であるが、地方気候自体の非都市点での温度と地元の地理的要因の影響。, 地域の地理的要因が両方の点で類似している場合、両方の気温の違いは都市の効果を表し、それが私たちの目的を構成します。 UHI強度の正確かつ同等の値を提供するためには、海から、または都市点のものに匹敵する既存の水域からの高度と距離を持つ非都市点を選択することが不可欠です。 これら二つの地理的要因、高度と海からの距離は決定的であり、緯度などの他のものは二つの点の間にかなりの違いを引き起こさない。, 例えば、非都市点が都市点よりも高い位置にある場合、その平均気温はかなり低くなり、熱反転が起こると場合によってはより高くなります。 いずれにせよ、都市効果は温度差を計算する上で偽装されるでしょう。 したがって、その温度差が都市効果のみを明らかにすることを考慮するために、都市点と非都市点の間の高度差のマージンを確立する必要がある。 平均垂直温度勾配（0.65°C/100m）を考慮すると、30.8mは0の変動を引き起こします。,多くの温度の測定の正確さの順序である2°C。 したがって、原則として、非都市点の高度は、都市点と±約30mを超えてはならない。Siu(2011)による非常によく文書化された博士論文では、最終的に選択された点は27mの標高差を示す。バルセロナの場合、コントラスト点間の標高差は約20mである(Moreno-Garcia,1994)。, 強いヒートアイランドを引き起こす総観的状況（高気圧）に非常に頻繁に関連する強い地上熱反転を伴う夜には、30mは数摂氏の実質的な温度差を引き起こす可能性のある高度のコントラストを構成する。 これらのケースでは、より低い（より高い）高度に位置する非都市点は、都市効果を過大評価（過小評価）するでしょう。 これらの夜のために、わずか10mの高度差は、ヒートアイランドの計算された強度における非都市的バイアスを表すであろう。, 要するに、都市点と非都市点の高度差は決して30mを超えてはならず、可能であれば10m未満でなければならない。 これは、都市点に対して標高差が30m以下の非都市点を見つけることが不可能であった場合（例えば、閉鎖谷の底を完全に占める都市）にも当てはまる。,

海岸や島の限られた毎日と年間気温範囲で見ることができるように、水域が温度を調節し、毎日と季節の温度差を減衰させることはよく知られ このため、都市地点よりも海岸線から遠い、または海岸線に近い非都市地点を選択することは推奨されませんが、これにはさらなる議論が必要です。 ここでも、海岸からの距離のこの差に対して想定できる最大値を指定する必要があります。, 海からの距離の影響は沿岸地域では非常に強く、海岸から遠く離れた内陸環境では無視できるか、レリーフで離れていることを考えると、この問題に取り組んでいる研究はほとんどありません。 後者の場合、大陸性気候の大きな内陸都市地域では、都市と非都市点の間の海からの距離が数十キロメートルの差であっても、温度差は生じない。, 逆に、海岸や大きな湖の端の隣では、水域から離れるにつれて水域の影響が急速に減少します。 海からの距離と温度の影響との関係は線形のものではない可能性が高い。 バレンシア（スペイン東部）の平野のような海に開かれた環境では、年平均最低気温は海からの距離によって約0.16℃/km減少し、月には0.23℃/km、月には0.11℃/km減少する（Ninyerola et al., 2005)., 都市が沿岸であれば、都市と非都市の海からの距離は800メートル以上であってはならない（引用された場合、年平均として、特定の記録がないことを考慮して、0.2℃/kmの差が870メートルである）。 与えられた例で見ることができるように、要因”海からの距離”は、水と空気の温度と独自の熱異常を持っている海洋流の影響のために、年の時間と緯度,

結論

要約すると、ヒートアイランドの強度は、領土に都市によって課された熱修飾の最も簡単で定量的な指標である。 したがって、この定義で考慮すべき最も重要な側面は、そもそもStewart and Oke(2009)のスキームに従う二つの点（都市と非都市）、すなわち都市中心部の点と床面積が10%未満の点、また都市と非都市点の高度差は30mを超えてはならず、可能であれば10m未満でなければならないということである。, 最後に、都市と非都市点の水域への近接性は似ており、理想的には800メートル以上でなければなりません。

利益相反声明

著者らは、この研究が潜在的な利益相反と解釈され得る商業的または財務的関係がない場合に行われたと宣言している。

謝辞

Institut de l”Aigua(バルセロナ大学,スペイン),Grup de Climatologia2014SGR300(カタロニア政府).

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