基于参考观测和众包观测定量评估莫斯科城市热岛的局地和中尺度驱动因素

城市气候特征（如城市热岛，UHI）由表征建筑环境和人类活动对地表改变的多种因素决定。这些因素通常归因于局地空间尺度（数百米至数公里）。如今，越来越多的城市气候研究利用局部气候区（LCZs）的概念作为城市气候异质性的代用指标。然而，对于延伸数十公里的现代特大城市而言，更大尺度的因素对气温和 UHI 气候态有显著贡献是合理的推断。在本研究中，我们探讨了俄罗斯莫斯科特大城市夜间冠层 UHI 的局地尺度和中尺度驱动因素的贡献。本研究基于一个由约 80 个参考气象站和 1,500 多个众包公众气象站组成的密集网络在一个夏季和一个冬季的气温观测数据。针对众包数据，提出了一种先进的质量控制算法。基于这两种类型的数据，我们表明 UHI 的空间格局是由局地尺度和中尺度驱动因素共同塑造的。局地驱动因素代表数百米范围内的地表特征，可以通过 LCZ 概念来描述。中尺度驱动因素代表气象站周围 2–20 km 范围内周围城市区域的影响，并在大气边界层中通过扩散和平流作用发生转化。中尺度驱动因素的贡献体现在特大城市不同区域中相似 LCZs 之间的气温差异，以及 UHI 强度与距市中心距离之间的相关性上。利用高分辨率城市描述参数和不同的统计分析方法，我们定量评估了局地和中尺度驱动因素的贡献。对于具有显著夜间 UHI 的选定案例，两者的各自贡献具有相似的数量级。我们的研究结果强调了在特大城市的气候研究中同时考虑局地和中尺度效应的重要性。此外，研究还强调了扩展 LCZ 概念以纳入城市环境中尺度背景的必要性。