Расширяем наши данные об устойчивости к жаре на более чем 50 городов мира.

Мы выпускаем расширенный набор данных об отражательной способности крыш зданий, охватывающий более 50 городов мира, чтобы помочь градостроителям внедрять решения по созданию «холодных крыш» и смягчать последствия экстремальной жары. Этот набор данных становится доступным через новое приложение Heat Resilience Earth Engine с высоким разрешением.

Быстрые ссылки

• Сайт по вопросам устойчивости к жаре
• Бумага
• Интерактивные данные
• Делиться
  • Скопировать ссылку ×

Ежегодно от экстремальной жары умирает около 500 000 человек, и этот кризис усугубляется эффектом городского теплового острова, из-за которого температура в мегаполисах вдвое превышает среднемировой показатель. В начале этого месяца рекордные волны жары в Западной Европе подняли температуру выше 40°C (104°F). Распространение материалов, удерживающих тепло, таких как темные тротуары и крыши, в сочетании с недостатком растительности, в значительной степени обуславливает это локальное потепление. Меры по снижению жары имеют решающее значение для уменьшения числа жертв, и «холодные крыши» предлагают весьма экономичное решение. Увеличивая отражательную способность (альбедо) крыш, мы можем значительно уменьшить количество солнечной энергии, поглощаемой зданиями, что в конечном итоге снизит локальные температуры поверхности и защитит уязвимые сообщества.

Для решения этой проблемы исследовательский центр Google разрабатывает инструменты на основе искусственного интеллекта, которые помогут снизить температуру в городах и обеспечить безопасность населения. Применяя ИИ к спутниковым и аэрофотоснимкам высокого разрешения, наши инструменты по оценке устойчивости к жаре помогают городам количественно оценить эффективность целенаправленных мер по охлаждению. В 2024 году мы протестировали этот подход в 14 городах, предоставив им данные об отражательной способности крыш для выявления наиболее уязвимых районов и определения мест, где «холодные крыши» обеспечат наибольшее снижение температуры. Эти данные помогли принять важные решения в нескольких городах, что привело к таким инициативам, как постановления о «холодных крышах» и планы адаптации.

Теперь мы расширяем масштабы этого воздействия. В статье «Оценка высокоточного альбедо для городских приложений», опубликованной в журнале Nature Communications, мы подробно описываем нашу методологию картирования отражательной способности зданий в различных городских условиях. Это исследование устраняет разрыв между общими климатическими наблюдениями и практически применимыми данными на уровне зданий. Мы также выпускаем расширенный набор данных об альбедо, охватывающий более 50 городов мира, чтобы дать возможность градостроителям по всему миру расставлять приоритеты в отношении внедрения «холодных» крыш. Этот набор данных является открытым и доступным через наше новое приложение Heat Resilience Earth Engine с высоким разрешением.

Наш подход

В рамках нашей коллекции геопространственных моделей и наборов данных Google Earth AI, предназначенной для преобразования планетарной информации в практические рекомендации, мы разработали новый метод, объединяющий спутниковые данные Sentinel-2 с высокоточными (30-см) спутниковыми снимками (Airbus Pléiades Neo). Этот высокодетализированный набор данных выходит за рамки средних показателей по районам и предоставляет практические рекомендации на уровне отдельных зданий. Важно отметить, что наше моделирование демонстрирует, что целенаправленное планирование использования «холодных» крыш с использованием этих данных может снизить экстремальную городскую жару до 0,5°C (1,8°F) в глобальном масштабе, предлагая высокоэффективный путь для градостроителей.

Хотя оценки альбедо, полученные со спутника Sentinel-2, свободно доступны по всему миру, их пространственное разрешение в 10 метров недостаточно для определения местоположения отдельных крыш. Для преодоления этого ограничения наш подход использует модели машинного обучения и методы радиометрической калибровки, чтобы объединить радиометрическую точность и глобальное покрытие Sentinel-2 с точной пространственной детализацией коммерческих изображений. Объединяя данные, полученные на разных длинах волн, мы можем восстановить полный спектральный профиль отражения для каждого городского пикселя.

Для обеспечения точности мы проверили наш метод, используя высокоточные аэрофотосъемочные гиперспектральные измерения, собранные над Боулдером, штат Колорадо. Объединенные карты альбедо с разрешением 30 см продемонстрировали высокую точность, достигнув среднеквадратичной ошибки (RMSE) всего 0,04 относительно данных наземной съемки. Этот прорыв в детализации позволяет городским планировщикам выйти за рамки средних значений на уровне районов и точно определить приоритеты для отдельных зданий большой площади для целенаправленной модернизации с использованием технологии «холодной крыши».

Объединение данных Sentinel-2 с коммерческими изображениями повышает разрешение с 10 метров до 30 сантиметров, что позволяет создавать карты альбедо на уровне зданий. ( a ) Коммерческие спутниковые снимки высокого разрешения (30 см) в истинных цветах. ( b ) Карта альбедо Sentinel-2 низкого разрешения (10 м). ( c ) Созданная моделью объединенная карта альбедо высокого разрешения (30 см). ( d ) Данные наземного альбедо, полученные на основе гиперспектральных измерений с воздуха, используемые для проверки.

Приложение Heat Resilience Earth Engine

Чтобы сделать эти данные доступными для лиц, принимающих решения, мы запустили приложение Heat Resilience Earth Engine. Эта платформа предоставляет данные о альбедо (отражательной способности) крыш с высоким разрешением, что позволяет проводить упреждающее муниципальное планирование.

Приложение включает в себя:

• Визуализация на уровне здания : данные об альбедо отображаются в виде центроидов для идентификации поверхностей с низкой отражательной способностью.
• Базовый анализ : Инструменты, помогающие городам понять текущий уровень отражательной способности и отслеживать изменения с течением времени.
• Переносимость данных : Возможность загрузки данных высокого разрешения для локального анализа и разработки политики.
• Динамическое масштабирование : вложенный интерфейс, обеспечивающий плавный переход от агрегированных данных по переписным участкам к отображению информации об отдельных зданиях.

Расширенное покрытие

В этом релизе наши данные охватывают более 50 городов в 9 странах. В число новых регионов входят крупные городские центры Европы (включая Лондон, Афины, Барселону), Бразилии (включая Рио-де-Жанейро и Сан-Паулу) и США (включая Лос-Анджелес, Остин и Нью-Йорк). Предоставляя открытый доступ к этим данным об альбедо на уровне зданий, мы стремимся помочь городам ускорить внедрение отражающих поверхностей для снижения температуры городских поверхностей.

Как получить доступ к данным

Приложение Heat Resilience Earth Engine теперь доступно для публичного использования. Вы можете изучить интерактивные данные и визуализировать альбедо крыш во всех более чем 50 городах, включенных в этот релиз.

Для получения подробной технической документации и загрузки наборов данных высокого разрешения для собственного анализа, пожалуйста, посетите сайт Heat Resilience.

Благодарности

Данное исследование было проведено исследовательским подразделением Google в сотрудничестве с Всемирным институтом ресурсов (WRI).

Мы благодарим наших сотрудников из Google и WRI: Элизабет Дж. Уэсли (WRI), Салила Баннерджи, Вишала Батчу, Анирудда Ченнапрагаду, Кевина Кроссана, Брайса Кронкайта-Ратклиффа, Элли Делич, Тристана Гоулдена (Национальная сеть экологических обсерваторий), Манси Кансал, Йонаса Кемпа, Эрика Макреса (WRI), Яэль Майер, Ребекку Милман, Джона К. Платта, Шрути Прабхакару, Гаутама Прасада, Аарона Белла, Шравью Шетти, Шарлотту Стэнтон, Уэйна Сана и Люси Р. Хутиру.

Источник: research.google