Frontiere în Știința Pământului

Introducere

Unul dintre obiectivele fundamentale de multe studii pe insulele de căldură urbană (UHI) implică stabilirea intensitatea lor pe determinate nopți sau, dacă nu există un număr suficient de mare de observații, intensitatea maximă și medie intensitate poate fi, de asemenea, a constatat., Indiferent de metodologia utilizată, fie că se referă la (1) diferențele între două observatoare fixe, una urbană și alta periferică sau non-urban, (2) mobile urban transectelor sau (3) de teledetecție, în cele din urmă, este o chestiune de a oferi o valoare de diferențe termice între contrast puncte sau sectoare de activitate, una urbană și alta care ar putea fi numite non-urbane. Astfel, intensitatea UHI se vede în diferența de temperatură exprimată la un moment dat între cel mai fierbinte sector al orașului și spațiul non-urban din jurul acestuia., Intensitatea insulei de căldură este cel mai simplu și mai cantitativ indicator al modificării termice impuse de oraș pe teritoriul în care se află și al încălzirii sale relative în raport cu mediul rural înconjurător pe timp de noapte (Kim și Baik, 2002; Memon et al., 2009).cu toate acestea, conceptul de UHI, necesită o definiție care să stabilească comparații între orașe și face evaluări precise ale magnitudinii acestui fenomen într-un anumit oraș la date diferite., Primul pas de bază presupune alegerea a două puncte, unul urban și celălalt non-urban. În ceea ce privește punctul urban, există, în general, mai puțină incertitudine, deoarece este stabilită în cea mai tare parte a orașului în medie, de obicei în centru. Chiar și fără observații ad-hoc, în multe orașe este destul de ușor să se determine cea mai tare zonă pe timp de noapte. Dacă nu ar fi cazul, o campanie de măsurare pilot ar putea stabili cel mai fierbinte punct., Trebuie avut în vedere că cea mai fierbinte parte a orașului nu este întotdeauna aceeași, așa cum se poate observa prin teledetecție în Santiago de Chile (Sarricolea și Martin-Vide, 2014), deși lucrarea de față se va referi la aceste puncte urbane și non-urbane. Acestea din urmă trebuie selectate cu mare grijă. În mod ideal, punctul non-urban ar trebui să fie aproape de oraș, dar într-o zonă rurală sau, mai bine zis, cu acoperire cu vegetație naturală., Adjectivul „rural” a fost în mod tradițional asociat cu locația punctului non-urban sau de referință și, astfel, intensitatea UHI a fost în mod obișnuit definită ca diferența de temperatură dintre locurile urbane și rurale (sau zonele), Δ Tu−r = tu − Tr, unde Δ TU−r este intensitatea UHI, Tu este temperatura urbană și temperatura rurală Tr., Desigur, non-urbane punct trebuie să fie situate în afara construite spațiu urban sau orice suprafață care a fost modificat de către asfalt, ciment, etc…, pentru ca antropice de căldură să fie neglijabilă în echilibrul energetic, pentru căldură sensibilă și latentă să fie cât mai asemănătoare posibil cu cea de acoperire naturală, și pentru radiația de echilibru a prezenta albedos și emisivitate coeficienți care sunt, de asemenea, similare cu cele din mediul natural., Cu toate acestea, granițele orașului sunt adesea inexacte, deoarece continuumul urban nu are uneori limite clare, prezentând o tranziție către utilizări tipice ale terenurilor rurale. Majoritatea orașelor nu se învecinează cu spațiul rural, ci mai degrabă cu zonele periurbane, rururbane etc., care sunt influențate într-o oarecare măsură de oraș. Chiar și studiile riguroase folosesc expresii oarecum vagi, cum ar fi” zona rurală din apropiere ” pentru punctul sau sectorul non-urban (Van Hove et al., 2011)., Pentru a găsi acest punct non-urban, ar trebui, în anumite cazuri, să parcurgem o astfel de distanță încât să intrăm într-un domeniu climatic sau într-un anumit tip de vreme la un moment determinat, diferit de orașul studiat. La compararea temperaturilor lor, diferențele nu ar rezulta numai din efectul urban, ci și din existența unor climate sau condiții meteorologice diferite. Multe studii nu au reușit să selecteze punctul non-urban adecvat, selectând un observator Disponibil în afara orașului, chiar dacă acest lucru nu oferă condițiile ideale., În plus, s-au investit multe eforturi în zonarea terenurilor care utilizează orașele din jur pentru a le supune studiului climatic și meteorologic și pentru a stabili intensitățile UHI. Într-adevăr, unii climatologi urbani au propus clasificări detaliate ale spațiului și ale peisajelor urbane și rurale, în special ale zonelor lor de tranziție. În acest sens, putem cita lucrarea lui Oke (2006), care propune șapte zone climatice urbane (UCZ), de la N°1, zone urbane intens dezvoltate, cu clădiri înalte detașate, cu placare, de exemplu., 7, împrăștiate case de dezvoltare semi-rurale într-o zonă naturală sau agricolă, de exemplu, ferme, moșii, cu mai puțin de 10% Suprafață construită. Această clasificare este utilizată, de exemplu, pentru a compara cu exactitate intensitățile maxime ale insulelor de căldură urbane din 19 orașe olandeze (Van Hove et al., 2011). Alți autori presupun, de asemenea, că punctul rural sau de referință trebuie să posede mai puțin de 10% din suprafața construită (Wing-Yee, 2010). Folosind teledetecția, acoperirea terenurilor urbane explică intensitățile UHI ale multor orașe europene (Zhou et al .,, 2013). Stewart și Oke (2009) a extins UCZ clasificare într-un sistem mai cuprinzător, numit Local Zone Climatice (LCZ). Încearcă să clasifice peisajul „univers” în 19 LCZ aparținând a patru serii de peisaj (oraș, agricol, natural și mixt) în funcție de acoperirea suprafeței, structura suprafeței și activitatea culturală. Această procedură a fost utilizată, de exemplu, de Siu and Hart (2013) pentru Hong Kong. În acest sens, cazul Hong Kong-ului este foarte ilustrativ pentru problemele implicate în alegerea punctelor, în special a celor rurale sau non-urbane., Acești autori concluzionează că stațiile rurale utilizate în studiile anterioare nu sunt reprezentative și, astfel, intensitățile uhi calculate anterior pentru Hong Kong ar fi putut fi subestimate.mai mult, există un efect asupra părții înclinate a orașului, care la un moment dat depinde în principal de direcția vântului. Dacă într-o noapte determinată punctul non-urban este supus acestui efect, diferența dintre acest punct și centrul orașului va fi atenuată., Prin urmare, în funcție de direcția vântului, influența urbană asupra părții înclinate a orașului poate afecta sau nu punctul non-urban.simplificarea schemei aditive a lui Lowry (Lowry, 1977), temperatura măsurată la punctul urban este o funcție a climatului regiunii în care se află, plus efectul factorilor geografici locali și urbanizarea, în timp ce temperatura la punctul non-urban al climatului regional în sine și efectul factorilor geografici locali., Dacă factorii geografici locali sunt similari în ambele puncte, atunci diferența dintre ambele temperaturi va exprima efectul orașului, care constituie obiectivul nostru. Dacă vrem să oferim o valoare corectă și comparabilă a intensității UHI, este vital să alegem un punct non-urban cu altitudine și distanță de mare sau de corpurile de apă existente, comparabile cu cele ale punctului urban. Acești doi factori geografici, altitudinea și distanța față de mare, sunt decisivi, în timp ce alții, cum ar fi latitudinea, nu provoacă diferențe apreciabile între cele două puncte., Dacă punctul neurban este situat, de exemplu, mai sus decât cel urban, atunci temperatura medie a acestuia va fi considerabil mai mică sau, uneori, mai mare dacă are loc inversarea termică. În orice caz, efectul urban ar fi camuflat la calcularea diferenței de temperatură. Prin urmare, este necesar să se stabilească marja diferențelor de altitudine între punctele urbane și cele neurbane pentru a se considera că diferențele de temperatură ale acestora relevă doar efectul urban. Dacă se ia în considerare gradientul mediu de temperatură verticală (0, 65°C/100 m), 30, 8 m va provoca o variație de 0.,2°C, care este de ordinul preciziei multor măsurători de temperatură. Astfel, ca regulă generală, la altitudinea de non-urbane punct nu ar trebui să difere de cea urbană cu mai mult de ± aproximativ 30 m. În foarte bine documentată teză de doctorat de către Siu (2011) punctele selectate în final prezintă o diferență de altitudine de 27 m. În caz de Barcelona, diferența de altitudine între puncte de contrast este de aproximativ 20 m (Moreno-Garcia, 1994)., În nopțile cu inversiune termică intensă la sol, foarte des asociată cu situații sinoptice (anticiclonice) care dau naștere la insule de căldură intensă, 30 m constituie un contrast altitudinal care poate provoca diferențe substanțiale de temperatură, de câteva grade Celsius. În aceste cazuri, un punct neurban situat la o altitudine mai mică (mai mare) ar supraestima (subestima) efectul urban. Pentru aceste nopți, diferențele altitudinale de numai 10 m ar reprezenta o părtinire non-urbană în intensitățile calculate ale insulei de căldură., Pe scurt, diferența altitudinală dintre punctele urbane și cele neurbane nu ar trebui să depășească niciodată 30 m și, dacă este posibil, ar trebui să fie mai mică de 10 m. în cazul în care acest din urmă criteriu nu ar fi posibil, intensitatea insulei de căldură stabilită în nopțile cu inversiune termică intensă trebuie supusă corecției. Acest lucru este valabil și în cazul în care ar fi imposibil să se găsească un punct neurban cu o diferență de altitudine de 30 m sau mai mică în raport cu punctul urban (de exemplu, într-un oraș care ocupă în totalitate fundul unei văi închise).,este bine cunoscut faptul că corpurile de apă reglează temperatura și atenuează diferențele de temperatură zilnice și sezoniere, așa cum se poate observa în intervalele limitate de temperatură zilnice și anuale de pe coaste și insule. Din acest motiv, nu este recomandabil să alegeți un punct non-urban mai îndepărtat sau mai aproape de coastă decât punctul urban, dar acest lucru necesită discuții suplimentare. Încă o dată, este necesar să se precizeze valoarea maximă presupusă pentru această diferență de distanță de coastă., Foarte puține studii au abordat această problemă, care nu oferă un singur rezultat, având în vedere că influența distanței față de mare este foarte puternică într-o zonă de coastă și neglijabilă într-un mediu interior departe de coastă sau separat de ea prin reliefuri. În acest din urmă caz, într-o zonă urbană interioară mare, cu un climat continental, chiar și o diferență de zeci de kilometri distanță de mare între punctele urbane și non-urbane nu va provoca diferențe de temperatură., Dimpotrivă, lângă coastă sau marginea unui lac mare, efectul corpului de apă scade rapid pe măsură ce se îndepărtează de el. Este foarte probabil ca relația dintre influența distanței de la mare și temperatură să nu fie una liniară. Într-un mediu deschis spre mare, cum ar fi câmpiile din Valencia (Estul Spaniei), medie anuală temperatura minimă scade cu aproximativ 0.16 °C/km, cu distanta de la mare; în luna ianuarie a acestui variație este de 0,23 °C/km, iar în iulie 0,11 °C/km, aproximativ (Ninyerola et al., 2005)., Dacă orașul este de coastă, distanta de la mare urban și non-urbane puncte nu trebuie să difere cu mai mult de peste 800 m (în cazul citat, și ca medie anuală, având în vedere lipsa de înregistrări specifice, o diferență de 0,2 °C/km ar avea loc în ianuarie, cu o diferență între distanțele de 870 m). După cum se poate observa în exemplul dat, factorul „distanța de la mare” depinde de perioada anului și de latitudine, datorită influenței temperaturilor apei și aerului și a curenților marini, care posedă propria anomalie termică.,

concluzii

în rezumat, intensitatea insulei de căldură este cel mai simplu și cantitativ indicator al modificării termice impuse de oraș asupra teritoriului. Prin urmare, cele mai importante aspecte care trebuie luate în considerare în această definiție sunt, în primul rând, că două puncte (urban si extraurban) care urmează schema de Stewart și Oke (2009), care este, un punct în centru urban și altul cu mai puțin de 10% suprafață, de asemenea, altitudinal diferența dintre urban și non-urbane puncte nu ar trebui să depășească 30 m, și, dacă este posibil, ar trebui să fie mai mică de 10 m., În cele din urmă, apropierea de corpurile de apă din punctele urbane și non-urbane ar trebui să fie similară și, în mod ideal, peste 800 de metri.

Declarație privind conflictul de interese

autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.

Aprecieri

Institut de l”Aigua (Universitatea din Barcelona, Spania), Grup de Climatologia 2014SGR300 (Guvernul Catalan).Sarricolea, P., and Martin-Vide, J. (2014)., El estudio de la isla de calor urbana de superficie del área metropolitana de santiago de chile con imágenes terra-MODIS y análisis de vitale principales. Rev. Geogr. Norte Grande 57, 123-141. doi: 10.4067/S0718-34022014000100009

CrossRef Textul Complet | Google Scholar

Stewart, I., și Oke, T. (2009). „Clasificing urban climate field sites by local climate zone: the case of Nagano, Japan,” in the Seventh International Conference on Urban Climate (Yokohama).

Wing-Yee, F. (2010)., Caracterizând Insula de căldură urbană și efectele sale în Hong Kong. Teza de doctorat, Universitatea Politehnică din Hong Kong.