2024年10月2日发表在《公共科学图书馆气候》杂志上的一项研究，检验了在亚热带季节性潮湿地区使用地表温度(LSTs)作为地表气温(SATs)的代用指标的有效性。
迈阿密大学罗森斯蒂尔海洋、大气和地球科学学院的科学家们利用卫星遥感数据探索了佛罗里达州迈阿密-戴德县的地表温度如何反映人类的热暴露。这些发现对城市热适应策略具有重要意义，提出了关于地表温度如何很好地捕捉该地区及其他地区室外热暴露的全部范围的问题。
“长期以来，卫星成像收集的地表温度数据一直被用来估计地表空气温度——人们在户外经历的温度，”罗森斯蒂尔学院阿贝斯环境科学与政策研究生项目的博士候选人、该研究的主要作者恩科西·缪斯说。
他指出:“地表温度是低层大气过程的关键组成部分，可以在高分辨率下进行研究，这对于了解城市热风险和为适应策略提供信息非常重要，特别是在气候变化和城市发展导致城市变热的情况下。”
研究人员指出，地表温度作为代用物的准确性可能因地理和气候因素而异。虽然在温带地区研究广泛，但在夏季降水较多的亚热带地区，地表温度与SAT之间的关系尚未得到充分探讨。
这项研究的重点是迈阿密戴德县，旨在弥合这一差距。利用2013年至2022年的Landsat 8遥感数据，研究人员将LST读数与当地气象站的气温数据进行了比较，以了解何时何地LST是SAT的有效代理。他们的发现揭示了LST和SAT之间关系的季节性变化，强调了在亚热带潮湿地区使用LST数据的复杂性。
研究发现，地表温度数据捕捉到了整个国家的热量空间分布，特别突出地表城市热岛效应的存在，即城市地区比周围的农村地区更热。这种影响在春季最为明显，平均SUHI强度为4.09°C，惊人地高于夏季的平均3.43°C。
值得注意的是，LST在5月和6月达到峰值，与典型的北半球模式相反，北半球的夏季，如7月和8月往往会出现最高温度。
相比之下，迈阿密-戴德县的SAT在8月份达到最高水平，且LST与SAT之间的关系随季节变化显著。在冬季，LST与SAT密切相关，但这种联系在多雨的秋季减弱。在夏季月份，LST与SAT之间没有统计学上的显著关系。
虽然LST仍然是识别城市地区空间热模式的有用工具，但这项研究表明，它作为迈阿密-戴德等亚热带季节性潮湿地区人们所经历的空气温度的替代品的局限性。
在雨季，地表温度可能低估了居民面临的实际热暴露。LST数据收集的时间(美国东部时间上午11点/美国东部时间下午12点)也可能起作用，因为这个快照没有捕捉到一天中的最高热量，特别是在潮湿多雨的月份。
罗森斯蒂尔学院(Rosenstiel School)大气科学教授、该研究的合著者之一艾米·克莱门特(Amy Clement)说:“这些发现凸显了仅仅依靠地表温度制定城市热适应策略的风险，尤其是在不遵循温带模式的气候中。”
她说:“随着世界各地的城市，特别是亚热带和热带地区的城市，面临着越来越多的热浪和气温上升的威胁，这些结果强调需要更精确的测量来准确评估高温风险并为应对措施提供信息。”
这项研究的发现对致力于亚热带和热带地区热适应策略的城市规划者和政策制定者具有直接意义。随着迈阿密戴德县继续制定新的供暖政策，迈阿密市公布了其有史以来第一个“炎热季节计划”，这些发现可以纳入进一步的规划。
研究结果表明，仅依赖地表温度可能会导致对热风险的错误描述，特别是在潮湿季节，当空气温度可能明显高于地表温度时。
随着城市地区面临越来越大的压力，以保护高危人群免受极端高温的影响，这项研究指出，需要更复杂的方法来测量和减轻迈阿密-戴德的热暴露。
使用地表温度数据来确定最容易受到高温影响的社区可能会忽略某些地区的热暴露强度，特别是在一年中最热的月份。这可能导致热适应策略不充分或被误导。
该研究还为未来的研究开辟了道路，特别是在探索局部过程(如植被、水体或城市物质)如何影响地表能量平衡和地表温度读数方面。了解这些因素可以提高地表温度作为测量不同城市环境中热暴露的工具的准确性。
