Satelity pomagają w lokalizacji drzew obniżających wpływ wysokich temperatur i w wykrywaniu wysp ciepła na Mazowszu

Zaprezentowana mapa proponowanej lokalizacji drzew obniżających wpływ wysokich temperatur  na obszarze województwa mazowieckiego może wesprzeć w zakresie podejmowania decyzji i realizacji zadań przeciwdziałającym skutkom suszy i łagodzącym wpływ zmian klimatu, poprzez zwiększenie zdolności retencyjnych wyznaczonych obszarów.

Dane satelitarne mogą stanowić nieocenione źródło informacji, wspomagając działania administracji samorządowej w zakresie podejmowania decyzji. W niniejszym badaniu, wykonanym w ramach projektu pn. „Wdrażanie koncepcji Smart Villages w województwie mazowieckim”, na potrzeby wskazania lokalizacji drzew obniżających wpływ wysokich temperatur przeanalizowano intensywność występowania suszy w wieloleciu oraz szeregu innych czynników mających wpływ na jej występowanie w danej gminie. Analizy przestrzenne pozwalają na wskazanie obszarów narażonych na  wiele różnych czynników jednocześnie i wskazanie ich stopień intensywności.

W niniejszym zadaniu wykorzystano nowoczesne metody teledetekcji satelitarnej umożliwiające kompleksowe obserwacje zagrożenia suszą rolniczą, czy występowanie wysokich temperatur wraz ze statystyczną metodą analiz GIS, biorącą pod uwagę powierzchniowy udział elementów środowiskowych mających wpływ na występowanie tendencji suszowych i zagrożenia pogłębiania jej skutków poprzez brak elementów środowiskowych mitygujących to zjawisko, takich jak występowanie zalesień, drzew śródpolnych, wody powierzchniowej i mokradeł, czy zbyt duży odsetek powierzchni nieprzepuszczalnych. Sprawdzono tym samym, ile razy w okresie wegetacyjnym na obszarze województwa mazowieckiego w latach 2001-2020 odnotowano na satelitarnych zobrazowaniach susze rolniczą i jak duże powierzchnie objęła.

W analizie tej dokonano wyznaczenia kartograficznego obszarów zagrożonych pogłębionymi skutkami wysokich temperatur oraz przeanalizowano zasadność intensyfikacji zadrzewień na ich terenach, jako jednego ze znaczących elementów łagodzenia wpływu ocieplania klimatu, bazując na danych GIS i zobrazowaniach satelitarnych. Opracowana metodyka wyznaczenia gmin najbardziej zagrożonych obejmowała takie czynniki środowiskowe, jak:

• częstotliwość występowania suszy w wieloleciu,
• lesistość,
• stopień pokrycia wodami powierzchniowymi i mokradłami,
• udział powierzchni nieprzepuszczalnych w gminie.

Do wyznaczenia obszarów klasyfikujących się do zwiększenia liczby drzew na ich terenie wykorzystano zbiory i bazy danych przestrzennych oraz dane satelitarne, wybrane na podstawie trzech kryteriów:

• adekwatności zakresu informacyjnego w odniesieniu do założeń algorytmu wykrywania drzew obniżających wpływ wysokich temperatur,
• dokładności i szczegółowości,
• dostępności zasobów danych,
• aktualności.

Wykonane przetworzenia danych, w tym harmonizacja i integracja danych przestrzennych, konwersja do formatu rastrowego, logiczna suma rastrowych warstw tematycznych pozwoliły na utworzenie warstwy wektorowej prezentującej wynik algorytmu wykrywania drzew obniżających wpływ wysokich temperatur.

Proponowana metoda wyznaczenia obszarów rolniczych, na których powinna zostać podjęta zwiększona ochrona przed skutkami susz poprzez intensyfikacje nasadzeń oraz w obrębie, których powinny zostać podjęte akcje zwiększające świadomość u użytkowników pól rolnych, dała obiektywne rezultaty i pozwoliła na analizę całego województwa poprzez wychwycenie warunków niesprzyjających z zobrazowań satelitarnych. Na terenie tych gmin zasadnym byłoby podjęcie akcji wzmożonych zalesień, bądź nasadzeń śródpolnych, które mogą w znaczący sposób przyczynić się do obniżenia skutków wysokich temperatur i lokalnie pomóc w powstrzymaniu i rozwijaniu zjawiska suszy.

Rysunek 1 Proponowana lokalizacja drzew obniżających wpływ wysokich temperatur (źródło: opracowanie własne)

Zaprezentowana mapa częstotliwości występowania wysokich temperatur na obszarze województwa mazowieckiego w latach 2001-2021 może wesprzeć w zakresie podejmowania decyzji i realizacji zadań przeciwdziałaniu występowania miejskich wysp ciepła, ale również tych występujących poza aglomeracjami miejskimi.

W niniejszym badaniu na potrzeby wyznaczania lokalizacji „wysp ciepła” przeanalizowano intensywność występowania wysokich temperatur, przyczyniających się do stresu termicznego u roślin. Analizy przestrzenne pozwalają na wskazanie obszarów narażonych na stres wysokiej temperatury, która jest jednym z głównych abiotycznych czynników mogących wywołać poważne uszkodzenia w roślinach uprawnych. Sprawdzono, ile razy w okresie wegetacyjnym na obszarze województwa mazowieckiego w latach 2001-2021 odnotowano na satelitarnych zobrazowaniach temperatury powierzchni równe lub wyższe niż 30°C. Zgodnie z przeprowadzonymi, przez Lewaka i Kopcewicza w 2013 roku, badaniami uznano ww. próg temperatury jako krytyczny dla rozwoju procesów życiowych roślin.

Badania częstości występowania wysokich temperatur w okresie wegetacyjnym w latach 2001-2021 wykazały, że obszary zielone występujących wśród terenów antropogenicznych oraz obszary rolnicze wokół dużych aglomeracji miejskich są najczęściej narażone na wysokie temperatury. Największą intensywność występowania wysokich temperatur stwierdzono na obszarach rolniczych zlokalizowanych w ośmiu powiatach, z uwagi na średnio 20% częste występowanie suszy w sezonie wegetacyjnym w okresie dwudziestoletnim. 

W wyniku analiz zauważono, że w ośmiu powiatach największa średnia częstotliwość występowania skrajnie wysokich temperatur w sezonie wegetacyjnym upraw mieściła się w przedziale 10-20%. Są to powiaty: Radom, Siedlce, sochaczewski, Warszawa, gostyniński, zwoleński, Ostrołęka oraz warszawski zachodni. Najrzadziej wysokie temperatury występowały w powiecie otwockim oraz sokołowskim. Odnotowano tam częstotliwość występowania wysokich temperatur na poziomie około 5% w latach 2001-2021.

Zaprezentowana mapa częstotliwości występowania wysokich temperatur na obszarze województwa mazowieckiego w latach 2001-2021 może wesprzeć decydentów w zakresie podejmowania decyzji i realizacji zadań przeciwdziałaniu występowania nie tylko miejskich wysp ciepła, ale również tych występujących poza aglomeracjami miejskimi. Z uwagi na coraz częstsze fale upałów, które są szczególnie dokuczliwe w centrach dużych miast, odpowiedzią na potrzebę ograniczania tego negatywnego zjawiska mogą być niniejsze szczegółowe opracowanie ilustrujące przestrzenny rozkład występowania wysokich temperatur.

Rycina 1 Liczba obserwacji satelitarnych z temperaturą równą lub powyżej 30 w okresie wegetacyjnym w latach 2001-2021 (źródło: Opracowanie własne).

Autorzy opracowania:

mgr inż. Magdalena Łągiewska

dr Maciej Bartold

Centrum Teledetekcji

Instytut Geodezji i Kartografii