scienceitНаука. Инновации. ТехнологииScience. Innovations. Technologies2308-4758North-Caucasus Federal University10.37493/2308-4758.2024.2.3scienceit-668Research ArticleФИЗИЧЕСКАЯ ГЕОГРАФИЯ И БИОГЕОГРАФИЯ, ГЕОГРАФИЯ ПОЧВ И ГЕОХИМИЯ ЛАНДШАФТОВ (географические науки)PHYSICAL GEOGRAPHY AND BIOGEOGRAPHY, SOIL GEOGRAPHY AND LANDSCAPE GEOCHEMISTRY (geographical sciences)Пространственно-временная динамика теплового загрязнения среды г. ЕссентукиSpatial-temporal dynamics of thermal pollution of the environment in Essentukihttps://orcid.org/0000-0002-1490-3361СкрипчинскаяЕ. А.SkripchinskayaE. A.

Евгения Андреевна Скрипчинская – кандидат географических наук, доцент кафедры физической географии и кадастров, высшая школа географии и геоинформатики

Researcher ID: JZE-5559-2024

д. 1, ул. Пушкина, Ставрополь, 355017

Evgeniya A. Skripchinskaya – Cand. Sci. (Geogr.), Associate Professor, Department of Physical Geography and Cadastre, Higher School of Geography and Geoinformatics

Researcher ID: JZE-5559-2024

1, Pushkin St., Stavropol, 355017

gerdtea@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2038-4561ТасенкоД. С.TasenkoD. S.

Дмитрий Сергеевич Тасенко – магистрант 2 года обучения кафедры физической географии и кадастров, высшая школа географии и геоинформатики

Researcher ID: GVU-6019-2022

д. 1, ул. Пушкина, Ставрополь, 355017

Dmitriy S. Tasenko – Master student, “Territorial planning and geomarketing” course, Department of Physical Geography and Cadastre, Higher School of Geography and Geoinformatics

Researcher ID: GVU-6019-2022

1, Pushkin St., Stavropol, 355017

dimitri.tasenko@yandex.ruКаганМ. Б.KaganM. B.

Михаил Борисович Каган – аспирант 1 года обучения кафедры экономической и социальной географии, институт наук о Земле

Researcher ID: JYQ-4123-2024

д. 7–9, Университетская набережная, Санкт-Петербург, 199034

Mikhail B. Kagan – PhD student, Department of Economic and Social Geography, Institute of Earth Sciences

Researcher ID: JYQ-4123-2024

7-9, Universitetskaya Embankment, St. Petersburg, 199034

kagan.mikko@gmail.comСеверо-Кавказский федеральный университетРоссияNorth-Caucasus Federal UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский государственный университетРоссияSaint-Petersburg State UniversityRussian Federation202429062024026396Copyright © Скрипчинская Е.А., Тасенко Д.С., Каган М.Б., 20242024Скрипчинская Е.А., Тасенко Д.С., Каган М.Б.Skripchinskaya E.A., Tasenko D.S., Kagan M.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://scienceit.elpub.ru/jour/article/view/668

Объектом исследования являются урболандшафты города Ессентуки. Целью работы является изучение пространствено-временной динамики теплового загрязнения среды г. Ессентуки и выявление факторов, влияющих на данный процесс.ИКлючевой задачей исследования является выявление зависимости изменения температуры поверхности земли от степени застроенности кварталов и озелененности. Применены методы дистанционного зондирования и географических информационных систем. Для анализа использованы космические снимки спутников Landsat 8 и Sentinel-2. В работе задействованы каналы – инфракрасный ближний и тепловой (спутник Landsat 8), а также видимый диапазон. Подсчитаны средние, максимальные и минимальные значения температуры поверхности по микрорайонам. Для сравнительного анализа были применены коэффициенты озеленённости, градостроительной нагрузки и свободной территории. Обработка данных проверена в среде QGIS. Подсчитаны средние, максимальные и минимальные значения температуры поверхности по микрорайонам. Рассчитаны коэффициенты озеленённости, градостроительной нагрузки и свободной территории. По итогам работы установлены пространственные особенности распределения тепловых аномалий, связанные с активной застройкой микрорайонов города. Создан картографический материал по температуре поверхности земли за 2014, 2018 и 2022 годы и рассчитаны площади застроенных территорий и зеленой инфраструктуры. Подобные исследования дают многостороннюю оценку такого явления, как «остров тепла» и вносят существенный вклад в исследования климата города и воздействия процессов урбанизации на среду, позволяя контролировать микроклимат городских районов, выявлять направление и динамику изменений, существующих в городской среде. При планировке города необходимо учитывать результаты исследования с целью компенсации воздействия городского острова тепла. Первостепенная задача заключается в передаче знаний о городском климате в повседневную практику городского планирования и проектирования.

The object of the study is the urban landscapes of the city of Essentuki. The aim of the work is to study spatial-temporal dynamics of thermal pollution of the environment in Essentuki and identify the factors influencing this process. The key task of the study is to identify the dependence of changes in the temperature of the earth’s surface on the degree of residential development and landscape. Methods of remote sensing and geographic information systems have been applied. Satellite images of the Landsat 8 and Sentinel-2 satellites were used for the analysis. The work involves channels – infrared near and thermal (Landsat 8 satellite), as well as the visible range. The average, maximum and minimum values of surface temperature for microdistricts are calculated. For a comparative analysis, the coefficients of landscaping, urban planning load and free territory were applied. Data processing has been verified in the QGIS environment. The average, maximum and minimum values of surface temperature for microdistricts are calculated. The coefficients of landscaping, urban planning load and free territory are calculated. Based on the results of the work, the spatial features of the distribution of thermal anomalies associated with the active development of microdistricts of the city were established. Cartographic material on the temperature of the earth’s surface for 2014, 2018 and 2022 years has been created and the areas of built-up areas and green infrastructure have been calculated. Such studies provide a comprehensive assessment of such a phenomenon as “heat islands” and make a significant contribution to the study of the city’s climate and the impact of urbanization processes on the environment, allowing to control the microclimate of urban areas, identify the direction and dynamics of changes existing in the urban environment. When planning a city, it is necessary to take into account the results of the study in order to compensate for the impact of the urban heat island. The primary task is to transfer knowledge about the urban climate into the daily practice of urban planning and design.

городская средаградостроительная нагрузкадистанционное зондированиеозеленённостьостров теплатепловое загрязнение средытепловые аномалииurban environmenturban planning loadremote sensinglandscapingheat islandthermal pollutionthermal anomaliesReferencesKnight S., Smith C., Roberts M. Mapping Manchester’s urban heat island // WEATHER. 2010. No. 65 (7). P. 188–193.Knight S., Smith C., Roberts M. Mapping Manchester’s urban heat island. WEATHER. 2010;7:188-193.Скрипчинская Е. А., Тсенко Д. С. Инновационные технологии в нефтегазовой отрасли // Проблемы устойчивого развития территорий: Сборник трудов II международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию Северо-Кавказского федерального университета (Ставрополь, 09–10 декабря 2021 года). Ставрополь: Бюро новостей, 2021. с. 425–433.Skripchinskaya E. A., Tasenko D. S. Innovative technologies in the oil and gas industry In Problems of sustainable development of territories: Proceedings of the II International Scientific and Practical Conference dedicated to the 10th anniversary of the North-Caucasus Federal University, Stavropol, December 09-10, 2021. Stavropol: “Bureau of News”; 2021;425-433. (In Russ.).Геопортал Earth Explorer геологической службы США [Электронный ресурс]. URL: https://earthexplorer.usgs.gov/ (дата обращения: 24.02.2022).Geoportal Earth Explorer of the US Geological Survey. Available from: https://earthexplorer.usgs.gov [Accessed 24 February 2022].Волчек А. А., Мешик О. П., Мешик А. О. Тепловое загрязнение урбанизированных территорий (на примере города Бреста) // Природообустройство Полесья. Рязань: Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А. Р. Костякова, 2019. с. 93–98.Volchek A. A., Meshik O. P., Meshik A. O. Thermal pollution of urbanized territories (on the example of the city of Brest). Nature management of Polesie. Ryazan: All-Russian Research Institute of Hydraulic Engineering and Land Reclamation named after A.N. Kostyakova; 2019. P. 93-98. (In Russ.).Ооленьков В. Д., Бирюков А. Д., Сухоруков В. А. Использование данных дистанционного зондирования земли для построения карты городского острова тепла // Фундаментальные, поисковые и прикладные исследования Российской академии архитектуры и строительных наук по научному обеспечению развития архитектуры, градостроительства и строительной отрасли Российской Федерации в 2019 году: Сборник научных трудов Российской академии архитектуры и строительных наук. Москва, 2020. с. 286–294.Olenkov V. D., Biryukov A. D., Sukhorukov V. A. Using Earth remote sensing data to build a map of an urban heat island Fundamental, exploratory and applied research of the Russian Academy of Architecture and Building Sciences on scientific support for the development of architecture, urban planning and the construction industry of the Russian Federation in 2019. Collection of scientific papers of the Russian Academy of Sciences. The Russian Academy of Architecture and Building Sciences. Moscow; 2020. P. 286- 294. (In Russ.).Landsat 8 [Электронный ресурс]. URL: https://innoter.com/sputniki/landsat-8 (дата обращения: 20.02.2022).Landsat 8 Available from: https://innoter.com/sputniki/landsat-8 [Accessed 20 February 2022]Климанова О. А., Колбовский Е. Ю., Илларионова О. А. Экологический каркас крупнейших городов Российской Федерации: Современная структура, территориальное планирование и проблемы развития // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2018. Т. 63. Вып. 2. с. 127–146.Klimanova O. A., Kolbovsky E. Yu., Illarionova O. A. The ecological framework of the largest cities of the RussianFederation: modern structure, territorial planning and development problems Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta = Bulletin of St Petersburg University Earth Sciences. 2018;2:127-146. (In Russ.).Пасхина М. В. Выявление, типология и оценка городских морфотипов (на примере г. Ярославля) // Ярославский педагогический вестник. Естественные науки. 2012. № 4. т. III. с. 245–250.Paskhina M. V. Identification, typology and assessment of urban morphotypes (on the example of Yaroslavl). Yaroslavl Pedagogical Bulletin. 2012;4:245-250. (In Russ.).Варламова Е. В., Соловьев В. С. Влияние глобального потепления на пространственно-временные тренды индекса NDVI растительности восточной Сибири // Международная конференция по изменениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды. Якутск, 2018. с. 259–261.Varlamova E. V., Solovyov V. S. The influence of global warming on the spatial and temporal trends of the NDVI vegetation index of Eastern Siberia. In International Conference on Measurements, Modeling and Information Systems for Environmental Studies. Yakutsk; 2018:259-261. (In Russ.).Администрация города Ессентуки [Электронный ресурс]. URL: https://essentuki.gosuslugi.ru/ (дата обращения: 12.09.2023).Essentuki City Administration. Available from: https://essentuki.gosuslugi.ru/ [Accessed 12 September 2023]. (In Russ.).Ставропольский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [Электронный ресурс]. URL: http://stavpogoda.ru/ (дата обращения: 12.09.2023).Stavropol Center for Hydrometeorology and Environmental Monitoring. Available from: http://stavpogoda.ru/ [Accessed 12 September 2023]. (In Russ.).Всемирная Организация Здравоохранения [Электронный ресурс]. URL: https://www.who.int/ru (дата обращения: 12.09.2023).World Health Organization. Available from: https://www.who.int/ru [Accessed 12 September 2023]. (In Russ.).Тасенко Д. С., Скрипчинская Е. А., Водопьянова Д. С., Нефедова М. В. Озелененность, градостроительная нагрузка и свободная территория как ведущие показатели современного состояния городской среды в предгорном районе Ставропольского края (на примере г. Ессентуки) // Известия Дагестанского государственного педагогического университета. Естественные и точные науки. 2022. т. 16. № 4. с. 100–106. http://doi.org/10.31161/1995-0675-2022-16-4-100-106Tasenko D. S., Skripchinskaya E. A., Vodopyanova D. S., Nefedova M. V. Landscaping, Urban Planning Load and Free Territory as Leading Indicators of the Current State of the Urban Environment in the Foothill Area of the Stavropol Territory (on the Example of Essentuki). Dagestan State Pedagogical University. Journal. Natural and Exact Sciences. 2022;4:100- 106 http://doi.org/10.31161/1995-0675-2022-16-4-100-106 (In Russ.).Тасенко Д. С. Интегральная оценка состояния городской среды в пределах микрорайонов г. Ессентуки // Сборник материалов участников XIX Большого географического фестиваля, посвящённого 220-летию со дня начала первой русской кругосветной экспедиции под руководством И. Ф. Крузенштерна и Ю. Ф. Лисянского (1803-1806 гг.). Санкт-Петербург: Свое издательство, 2023. с. 424–429.Tasenko D. S. Integral assessment of the state of the urban environment within the neighborhoods of Yessentuki. A collection of materials from participants of the XIX Great Geographical Festival dedicated to the 220th anniversary of the beginning of the first Russian circumnavigation expedition led by I. F. Kruzenshtern and Yu. F. Lisyansky (1803-1806). St. Petersburg: Svoe izdatelstvo; 2023:424-429. (In Russ.).Балдина Е. А., Константинов П. И., Грищенко М. Ю., Варенцов М. И. Исследование городских островов тепла с помощью данных дистанционного зондирования в инфракрасном диапазоне // Земля из космоса. 2015. № 5. с. 38–42.Baldina E. A., Konstantinov P. I., Grishchenko M. Yu., Varentsov M. I. The study of urban heat islands using remote sensing data in the infrared range Earth from space. 2015;5:38-42 (In Russ.).Ван Дер Хувен Ф., Вандл А. Создание карты городского острова тепла // Проект Байкал. 2015. т. 12. № 45. с. 138–145.Van Der Hoeven F., Vandal A. Creating a map of the urban heat island Proekt Bajkal = The Baikal Project 2015;45:138- 145. (In Russ.).Basara J., Basara H., Illston B., Crawford K. The impact of the Urban Heat Island during an Intense Heat Wave in Oklahoma City. Advances in Meteorology. 2010. P. 1–10.Basara J., Basara H., Illston B., Crawford K. The impact of the Urban Heat Island during an Intense Heat Wave in Oklahoma City. Advances in Meteorology. 2010. P. 1-10. (In Russ.).Buyantuyev A., Wu J. Urban heat islands and landscape heterogeneity: linking spatiotemporal variations in surface temperatures to land-cover and socioeconomic patterns Landscape Ecology. 2010. No. 25. P. 17–33.Buyantuyev A., Wu J. Urban heat islands and landscape heterogeneity: linking spatiotemporal variations in surface temperatures to land-cover and socioeconomic patterns Landscape Ecology 2010;25:17-33Алексашина В. В., Ле Минь Туан. Влияние эффекта острова тепла на экологию мегаполиса // Проблемы региональной экологии. 2018. № 5. C. 36–40.Aleksashina V. V., Le Minh Tuan. The effect of the heat island effect on the ecology of the metropolis. Regional environmental issues. 2018;5:36-40. (In Russ.).Medvedkov A., Vysotskaya A., Olchev A. Detection of Geocryological Conditions in Boreal Landscapes of the Southern Cryolithozone Using Thermal Infrared Remote Sensing Data: A Case Study of the Northern Part of the Yenisei Ridge // Remote Sensing. 2023. No. 15 (2), 291. с. 1–16.Medvedkov A., Vysotskaya A., Olchev A. Detection of Geocryological Conditions in Boreal Landscapes of the Southern Cryolithozone Using Thermal Infrared Remote Sensing Data: A Case Study of the Northern Part of the Yenisei Ridge. Remote Sensing. 2023;15(2)291:1-16.Спорышев П. В., Катцов В. М. Пространственно-временные особенности глобального потепления // Доклады Академии наук. 2006. т. 410. № 4. с. 532–537.Sporyshev P. V., Kattsov V. M. Spatial and temporal features of global warming Doklady Akademii nauk = Reports of the Academy of Sciences. 2006;4:532-537. (In Russ.).Gorshkov A. S., Vatin N. I., Rymkevich P. P. Climate changeand the thermal island effect in the million-plus city // Construction of Unique Buildings and Structures 2020 Vol 89. No. 8902. P. 1–41. http://doi.org/10.18720/CUBS.89.2Gorshkov A. S., Vatin N. I., Rymkevich P. P. Climate change and the thermal island effect in the million-plus city. Construction of Unique Buildings and Structures. 2020;89(8902):1-41. http://doi.org/10.18720/CUBS 89 2Parsaee M., Joybari M. M., Mirzaei P. A., Haghighat F. Urban heat island, urban climate maps and urban development policies and action plans // Environmental Technology & Innovation. 2019. Vol. 14. P. 1–16. http://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100341Parsaee M., Joybari M. M., Mirzaei P. A., Haghighat F. Urban heat island, urban climate maps and urban development policies and action plans Environmental Technology & Innovation. 2019;14:1-16 http://doi.org/10.1016/j.eti.2019.100341

The authors declare that there are no conflicts of interest present.