2025年8月13日
- 研究人員測定了德國 70 多個主要城市的地表溫度。
- 評估於 2013 年至 2024 年的六月、七月和八月進行。
- 熱島可以透過其表面溫度清楚地識別。
- 重點：太空、地球觀測、知識交流
德國航空航天中心 (DLR) 首次對德國人口超過 10 萬的城市地表溫度分佈進行了系統性分析。結果表明，封閉性會增加城市的熱應力：在高度封閉、建築密集的城市地區，高溫尤其普遍。對於柏林、慕尼黑、法蘭克福、斯圖加特、科隆和漢堡等 70 多個選定的主要城市，現在可以基於其地理位置和結構，以空間分辨率驗證這一結果。為此，研究人員評估了來自美國陸地衛星的熱圖像。這些分析為實施具體的城市防暑措施提供了堅實的數據基礎。
德國太空中心執行委員會主席安克凱瑟-皮扎拉教授（Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla）表示：「憑藉其應用導向的研究，德國宇航中心積極配合並支持公共利益相關方，例如各部委、市政當局和機構以及私營部門。透過密切的知識交流，德國宇航中心不斷提升其技術的社會效益。來自太空的信息對於更好地理解城市和大都市地區的氣候發展等過程至關重要。
德國航空航天中心的研究人員收集了 2013 年至 2024 年期間六月、七月和八月的平均地表溫度。地表溫度和氣溫並不完全對應，但它們有直接關係，且空間模式相似。這樣可以根據地表溫度清楚地辨識熱島。這些溫度與城市規模、在德國的位置以及在市區內的位置等變數有關。此外，還考慮了各種城市結構類型，如獨戶住宅區、大型住宅區或街區開發。研究人員也將地球觀測數據與城市氣候模型結合，以高達一公尺的分辨率詳細模擬各個城市區域的溫度分佈。這些建築物層級的模擬可以精確捕捉重要因素，例如各個區域的遮光和暴露情況。這可以有針對性地分析城市中哪些區域熱應力特別高。
城市與鄉村之間的溫差
「遙感技術如今為我們提供了豐富的數據，用於識別、量化和監測空間熱點。這些知識可以用來減少高溫對城市人口的影響，」德國航空航天中心城市氣候與健康研究的蒂洛·埃伯特塞德（Thilo Erbertseder）說道。他強調，從環境醫學的角度來看，生物所受到的熱壓力不僅取決於地表或空氣溫度，還取決於濕度、風速和輻射等因素。這些因素會加劇人類的熱壓力。
「我們的分析結果顯示，市中心和鄉村地區的地表溫差有時可達攝氏八到十氏度，」德國航太中心地球觀測中心的漢內斯·陶本伯克教授說。具體城市或地區的溫度分佈細節有待進一步研究。幾年前，德國航太中心在奧格斯堡進行的一項研究中發現，在熱浪期間，超過一半的人口即使在夜間也會持續暴露在高溫下。 「人體很難從高溫中恢復，健康風險也會增加，」領導奧格斯堡這項研究的託拜厄斯·萊特特爾博士說道。
透過城市綠化降溫
整體而言，與綠地較少、建築密度低的城市區域相比，建築密度低、綠地比例高的城市結構與其周邊地區的溫差較小。綠色和藍色基礎設施——植被和水體——對溫度的影響顯著，取決於其規模。由於其降溫效果，它們已被用作適應措施。城市綠地尤其可以顯著降低城市溫度。德國航空航天中心研究人員參與的一項研究也證明了這一點。 「這些措施看似顯而易見。然而，必須始終考慮到，在每個城市，適應氣候變遷的需求與住房和交通基礎設施的需求之間存在著使用衝突。我們希望提供相關知識，以便就此做出更明智的社會和政治決策，」漢內斯·陶本伯克說道。例如，一些措施可以包括在熱浪期間向各個城區的居民提供有針對性的信息、提供涼爽空間、進行防暑改造或實施長期城市規劃幹預措施。
從遙感應到氣候適應型城市
未來DLR的分析將涵蓋各種調適措施對溫度的影響。這種歷史視角將使我們能夠比較城市發展趨勢與溫度趨勢。此外，城市氣候模型將與遙感資料結合，以評估可能的情境和計劃措施。 DLR將以這種方式為永續城市發展做出貢獻。
如何計算表面溫度
德國航太中心的研究人員利用美國陸地資源衛星（Landsat）2013年至2024年的資料進行分析。這些衛星覆蓋整個地球，儀器會定期記錄同一區域的溫度。飛越德國主要城市的時間是在上午晚些時候或中午左右。這些數據隨後被用來計算夏季六月、七月和八月的平均溫度。衛星儀器記錄的是地表溫度，而非氣溫。對於一些小規模的例子，例如個別街道的溫度，研究人員也模擬了氣溫。在接下來的幾個月裡，他們將對各個城市中特別炎熱或特別寒冷的地區進行系統性比較。分析涵蓋並將持續涵蓋人口超過10萬的德國城市。研究人員也密切關注當前的氣候變遷。
城市氣溫數據並非全面可用。因此，局部熱點區域通常無法透過測量發現，難以製定有針對性的措施。遙感技術提供了一種解決方案，可以全面測量地表溫度，並具有足夠的空間解析度和時間覆蓋範圍。每次測量都針對地表。例如，在森林中，測量的是樹梢；在湖泊中，測量的是水面。
[照片]
(A) (B) 柏林：表面溫度不同
2013 年至 2024 年柏林大都會區夏季六月、七月和八月的平均正午地表溫度。此圖顯示了建築密集區和非建築密集區地表溫度的差異。地表溫度和氣溫並非完全對應，但它們之間存在直接關聯，且空間模式相似。因此，可以根據地表溫度清晰地識別熱島。
(C) (D) 法蘭克福：表面溫度不同
2013 年至 2024 年大法蘭克福地區夏季六月、七月和八月的平均正午地表溫度。此圖顯示了建築密集區和非建築密集區地表溫度的差異。地表溫度和氣溫並非完全對應，但它們之間存在直接關聯，且空間模式相似。因此，可以根據地表溫度清晰地識別熱島。