Spatial-temporal analysis of the "islands of heat" of the metropolis for satellite images Landsat

Authors

  • В. І. Зацерковний
  • Н.В. Оберемок
  • П.О. Березіна

DOI:

https://doi.org/10.18372/2310-5461.37.12377

Keywords:

urban heat island, Landsat, earth surface temperature, spatiotemporal analysis

Abstract

In this article, a phenomenon and causes of urban heat islands are examined using remote sensing satellite data. An urban heat island is a positive temperature anomaly between a built-up area and surrounding suburban neighborhoods. Landsat 5 ETM + and Landsat 8 satellite imagery of the city of Kiev was acquired for a period of 30 years from 1985 to 2016. These materials were subjected to imagery restoration and processing to obtain earth surface temperature rasters and the normalized difference vegetation index. After comparing with mean temperatures of selected suburban areas, the urban heat island intensity was determined. Noting the change of these temperature anomalies in space and time, possible reasons for urban heat island occurrence were discussed, such as increased building rates, the lack of green space, emissions from transport and production facilities into the atmosphere.

References

Хромов С.П., Петросянц М.А., Метеорология и климатология. Изд-во Моск. Ун-та, 2006. – 582 с.

Город, архитектура, человек и климат / Мягков М. С., Губернский Ю.Д., Конова Л. И., Лицкевич В. К.: Под ред. к.т.н. М. С. Мягкова. – М.: «Архитектура-С», 2007.

Liu L., Zhang Y. Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data: A case study in Hong Kong // Remote Sensing. – 2011. – Vol. 3(7). – P. 1535-1552.

Shen, H., Huang, L., Zhang, L., Penghai, W., and Zeng, C. Long-term and fine-scale satellite monitoring of the urban heat island effect by the fusion of multi-temporal and multi-sensor remote sensed data: A 26-year case study of the city of Wuhan in China // Remote Sensing of Environment. – 2016. – Vol. 172. – P. 109-125.

Головне управління статистики м. Києва – Чисельність населення (щомісячна інформація) [Електронний ресурс] / Головне управління статистики у м. Києві. – Режим доступу: http://kiev.ukrstat.gov.ua/p.php3?c=1123&lang=1

Rao P. K. Remote sensing of urban heat islands from an environmental satellite // Bulletin of the American Meteorological Society. – 1972. – Vol. 53. – P. 647-648.

Tsou J., Zhuang J., Li Y., Zhang Y. Urban Heat Island Assessment Using the Landsat 8 Data: A Case Study in Shenzhen and Hong Kong // Urban Sci. – 2017. – Vol. 1(10).

Lo C. P., Quattrochi A. D., Luvall J. C. Application of high-resolution thermal infrared remote sensing and GIS to assess the urban heat // Remote Sensing of Environment. – 1997. – Vol 18. – P. 287-304.

Voogt J. A., Oke T. R. Thermal remote sensing of urban climate // Remote sensing of Environment. – 2003. – Vol. 86(3). – P. 370-384.

Arnfield A. J. Two decades of urban climate research: a review of turbulence, exchanges of energy and water, and the urban heat island // International Journal of Climatology. – 2003. – Vol. 23(1). – P. 1–26.

Du L., Zhou T., Li M. S., Gong D. Y. Urban heat island effects derived from dense Landsat thermal observations in Nanjing, China // IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. – 2011. – Vol. 17.

Filipovish V., Mychak A., Krylova A. Use of satellite data in monitoring ecological condition of urban landscape // 14th GeoConference on Informatics, Geoinformatics and Remote Sensing. Conference Proceedings. – 2014. – Vol. III. – P. 1061-1068.

Landsat 8 (L8) data users handbook [Електронний ресурс] / U.S. Geological Survey. – 2016. – Version 2.0. – Режим доступу: https://landsat.usgs.gov/sites/default/files/documents/Landsat8 DataUsersHandbook.pdf

Rao P. K. Remote sensing of urban heat islands from an environmental satellite // Bulletin of the American Meteorological Society. – 1972. – Vol. 53. – P. 647-648.

Интеркалибрация методов восстановления термодинамической температуры поверхности урбанизированной территории по материалам тепловой космической съёмки / С. А. Станкевич, В. Е. Филиппович, Н. С. Лубский, А. Б. Крылова, С. Г. Крицук, О. В. Бровкина, В. И. Горный, А. А. Тронин // Український журнал дистанційного зондування Землі. – 2015. – № 7. – С. 12-21.

Лялько В. І., Крилова Г. Б., Філіпович В. Є. Вивчення розподілу поверхневих температур в історичній частині м. Києва // Світ ГЕОТЕХНІКИ. – 2016. - № 2. – С. 27-29.

Крылова А. Б. Мониторинг формирования и развития «теплового острова» города Киев // Українській журнал дистанційного зондування Землі. – 2014. - № 2. – С. 35-37.

Artis D. A., Carnahan W. H. Survey of emissivity variability in thermography of urban areas // Remote Sensing of Environment. – 1982. – Vol. 12. – P. 313–329.

What are the band designations for the Landsat satellites? [Електронний ресурс] / USGS Landsat Missions. – Режим доступу: https://landsat.usgs.gov/what-are-band-designations-landsat-satellites

Landsat 7 Science Data Users Handbook [Електронний ресурс] / National Aeronautics and Space Administration. – 2016. – Режим доступу: https://landsat.gsfc.nasa.gov/wp-content/uploads/2016/08/Landsat7_Handbook.pdf

Sobrino José A., Jiménez-Muñoz Juan C., Sòria Guillem, Romaguera Mireia, Guanter Luis. Land surface emissivity retrieval from different VNIR and TIR sensors // IEEE Transactions on Geoscience an Remote Sensing. – 2008. – Vol. 46(2). – P. 316-327.

Liu L., Zhang Y. Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data: A case study in Hong Kong // Remote Sensing. – 2011. – Vol. 3(7). – P. 1535-1552.

Issue

Section

Ecology