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Satellite-based investigation on the surface cooling effects of urban parks and their range – a case study for North Rhine-Westphalia, Germany

DOI: 10.3112/erdkunde.2021.03.03
Year: 2021
Vol: 75
Issue: 3
Pages: 209-223
Summary:

Green infrastructure (GI) has a cooling effect owing to shading and evapotranspiration and therefore has a climate regulating function within metropolitan areas. Urban parks are a type of GI that act as park cool islands (PCIs) and play a major role in mitigating the surface urban heat island. This study aims to (1) investigate the status quo of the surface cooling effect intensity of selected urban parks in North Rhine-Westphalia (NRW), including their cooling range, and to (2) propose a methodological approach for investigating the PCI intensity using remote sensing data considering the occurrence of mixed pixels. To achieve these tasks, land surface temperature values based on Landsat 8 images from three different days in 2018 and 2019 were observed. In addition, a method for the reduction of mixed pixels was developed. The results confirm a surface cooling effect of 1–5 K and thus the existence of a PCI. The impact of the surface cooling effect was found within a minimum range of 150 m. However, the process of identifying the cooling area was complicated by the high proportion of GI in cities in NRW, compared to other study areas. Further research on the influencing parameters of the surface cooling effect is needed.

Zusammenfassung:

Grüne Infrastruktur (GI) hat aufgrund von Beschattung und Evapotranspiration einen kühlenden Effekt, daher profitieren Metropolregionen von dessen klimaregulierender Funktion. Urbane Parks als eine Form von GI bilden eine park cool island (PCI) aus und spielen somit eine wichtige Rolle bei der Linderung der Auswirkungen der oberflächlichen städtischen Wärmeinsel. Die vorliegende Studie hat zum Ziel, (1) den Status quo der Intensität des Oberflächenkühlungseffekts innerhalb ausgewählter städtischer Parks in Nordrhein-Westfalen (NRW) unter Betrachtung der Kühlreichweite zu untersuchen und (2) schlägt einen methodischen Ansatz für eine Untersuchung der PCI Intensität mit Fernerkundungsdaten hinsichtlich des Vorkommens von Mischpixeln vor. Dazu wurden Landoberflächentemperaturwerte aus Landsat 8 Bildern an drei verschiedenen Tagen in den Jahren 2018 und 2019 generiert. Zusätzlich wurde eine Methode zur Reduktion von Mischpixeln entwickelt. Die Ergebnisse bestätigen den Kühlungseffekt von 1–5 K und damit die Existenz einer PCI bei einer minimalen Kühlreichweite von 150 m. Es wurde deutlich, dass der Prozess der Identifizierung der Kühlreichweite durch den hohen Anteil an GI in Städten in NRW im Vergleich zu anderen Untersuchungsgebieten erschwert wird. Weiterer Forschungsbedarf besteht im Hinblick auf die Einflussparametern der Oberflächenkühlung.

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