Nature Scientific Reports: Глобальный пространственно-временной анализ взаимодействия между городскими островами тепла и экстремальными волнами тепла
Экстремальные волны тепла (ВТ), определяемые здесь как периоды, когда суточная максимальная температура превышает 98-й процентиль в течение трёх или более последовательных дней, представляют собой значительную угрозу для общественного здоровья. Риск экстремальной жары особенно актуален для городских жителей из-за эффекта городского острова тепла (ГОТ) и его синергетического взаимодействия с ВТ в некоторых городах. Предыдущие исследования взаимодействия между ГОТ и ВТ были сосредоточены на одном городе или регионе, и сообщалось как о положительных, так и об отрицательных взаимодействиях. Глобальные закономерности взаимодействия между ГОТ и ВТ в различных климатических условиях, а также лежащие в их основе механизмы остаются неясными. Авторы моделируют глобальную интенсивность городского острова тепла с 1985 по 2013 гг. с использованием модели Community Land Model (CLM). Проводя глобальный анализ взаимодействия между ГОТ и ВТ, они диагностировали их пространственные и суточные закономерности в различных регионах и климатических зонах. С целью выявления и объяснения ключевых факторов взаимодействия между эффектом городского острова тепла и волнами тепла были использованы модели машинного обучения (CatBoost) и структура SHapley Additive exPlanations (SHAP) для количественной оценки вклада локального энергетического потока, климатического фона и характеристик поверхности земли. Взаимодействие ГОТ-ВТ количественно оценивается как разница между индексом городского острова тепла в дни с волнами тепла и в периоды без волн тепла. Было обнаружено, что взаимодействие ГОТ-ВТ, достигающее пика в 6:00 по местному солнечному времени, более сильное ночью, чем днём. Авторы определили чистое длинноволновое излучение как сильный индикатор взаимодействия, в то время как влажность выступает в качестве ключевого фактора, наряду с вкладом потока явного тепла и скорости ветра. Однако влияние этих факторов варьируется в разных климатических зонах Кёппена-Гейгера. Это исследование предоставляет новые данные о сложном взаимодействии между ГОТ и волнами тепла, что имеет значение для стратегий адаптации городов к изменению климата в условиях глобального потепления. Подход, основанный на машинном обучении, предлагает новый метод для определения того, как пространственная изменчивость взаимодействия волн тепла в условиях городского острова тепла связана с конкретными биофизическими переменными.