《Science of The Total Environment》:Limitations in the accuracy of satellite-derived Park Cooling Distances revealed by high-resolution airborne thermal data: A case study from Soest, Germany
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城市公园被广泛视为缓解城市热应激的重要缓解要素,其降温影响通常使用基于卫星地表温度(Land Surface Temperature, LST)数据计算的公园冷却距离(Park Cooling Distance, PCD)进行量化。然而,由于中等分辨率卫星影像
城市公园被广泛视为缓解城市热应激的重要缓解要素,其降温影响通常使用基于卫星地表温度(Land Surface Temperature, LST)数据计算的公园冷却距离(Park Cooling Distance, PCD)进行量化。然而,由于中等分辨率卫星影像可能平滑细尺度热异质性,并将公园引起的降温与周围城市结构混淆,这些指标的物理解释和稳健性仍不确定。本研究利用德国索斯特(Soest)的甚高分辨率机载热像数据,批判性评估了卫星反演的公园冷却距离(PCD)的稳健性和物理解释。本研究分析了由11景Landsat 8/9夏季影像(30 m分辨率)和可比气象条件下的机载热像(20 cm分辨率)构成的多尺度数据集。研究人员使用多项式衰减模型,针对未区分的陆地表面温度(LST)以及更贴近行人热暴露的地面不透水面温度,计算了PCD和公园冷却强度(Park Cooling Intensity, PCI)。结果表明,由Landsat和机载数据得到的各向同性PCD相似(约310 m)。但方向性PCD分析显示出明显的各向异性,两种平台的PCD范围均在165~401 m之间。地面不透水面的分析显示冷却距离显著缩短(<200 m),并出现明显的细尺度热变异性,这主要由瞬时阴影造成。对方向性PCD段的多重回归分析表明,植被覆盖、建筑密度、建筑高度和阴影比例解释了大部分空间温度梯度,而距公园的距离仅贡献了很小部分。结果表明,卫星反演的PCD可能受公园周围城市结构梯度的强烈影响。因此,在粗分辨率热像中识别出的部分冷却距离可能反映了潜在的城市空间异质性,而不仅仅是物理性的公园降温过程。同样,卫星反演的PCD指标可能大大高估了与人体热舒适最相关的有效街道阴影降温效益。
城市公园通过遮阴、蒸散和辐射交换调节地表能量平衡,被广泛视为缓解城市热应激的关键要素。公园的降温效应通常以公园冷却距离(Park Cooling Distance, PCD)和公园冷却强度(Park Cooling Intensity, PCI)量化,其中PCD表示超出公园边界可检测到降温效应的距离,PCI描述公园内部与邻近城区的温度差异。目前,绝大多数PCD估计依赖卫星热红外遥感获取的地表温度(Land Surface Temperature, LST)数据,如Landsat 8/9(30 m分辨率)。然而,中等分辨率影像像元常为包含屋顶、沥青、植被等热属性差异极大的混合像元,导致公园-建成区过渡带热梯度被平滑,可能人为延长表观冷却信号。此外,传统缓冲环分析通常假设冷却各向同性,忽视了城市形态导致的方向性差异。更重要的是,地面不透水表面的温度才与行人热暴露最相关,但现有研究很少分别考虑不同地表类型的影响。因此,卫星反演的大尺度冷却距离究竟是公园降温的物理传播,还是周围城市结构梯度的表现,成为根本性问题。本研究选取德国索斯特(Soest)一个内城公园,利用高分辨率机载热像数据对卫星反演PCD进行批判性评估。
研究人员利用11景Landsat 8/9夏季影像(30 m)和