Διαχρονική μελέτη των θερμικών νησίδων στην Ελλάδα, με χρήση τηλεπισκόπησης, σε περιβάλλον Google Earth Engine: περιβαλλοντικές και οικονομικές επιπτώσεις

Abstract

The phenomenon of the Urban Heat Island (UHI) constitutes a dynamic climatological process, intrinsically linked to the increased temperatures of both the air and the Earth’s surface. It has extensive impacts on energy consumption, quality of life, and the urban microclimate. Within the framework of the present research, the temporal evolution of UHI is examined across ten selected Regional Units of Greece, with the aim of capturing its spatial and temporal variations, as well as assessing the environmental and economic consequences derived from its intensity. The methodological approach was based on satellite-derived land surface temperature (LST) data for the quantification of the UHI and UTFVI indices, as well as on air temperature data for the calculation of Heating and Cooling Degree Days (HDD and CDD). Data processing was conducted on the Google Earth Engine (GEE) platform for the period 2019–2023. Furthermore, the Degree Days were correlated with UHI intensity in order to determine the heating and cooling requirements of residential buildings. The results revealed that the studied regions exhibit distinctive climatic and spatial characteristics that shape UHI intensity and influence energy consumption. Specifically, in several areas a negative energy cost was observed, as rising temperatures reduced heating requirements, while in others the balance was positive due to increased cooling demand. This dual outcome demonstrates that the impacts of UHI are not uniform but spatially differentiated, highlighting the necessity for targeted strategies to mitigate the phenomenon’s intensity according to the specific characteristics of each area.

Το φαινόμενο της Αστικής Θερμικής Νησίδας (Urban Heat Island – UHI) αποτελεί δυναμικό κλιματολογικό φαινόμενο, άρρηκτα συνδεδεμένο με τις αυξημένες θερμοκρασίες τόσο του αέρα όσο και της γήινης επιφάνειας. Έχει εκτεταμένες επιπτώσεις στην ενεργειακή κατανάλωση, στην ποιότητα ζωής και στο αστικό μικροκλίμα. Στο πλαίσιο της παρούσας έρευνας εξετάζεται η διαχρονική εξέλιξη της ΑΘΝ σε δέκα επιλεγμένες Περιφερειακές Ενότητες της Ελλάδας, με στόχο την αποτύπωση των χωρικών και χρονικών διαφοροποιήσεών της, καθώς και την εκτίμηση των περιβαλλοντικών και οικονομικών συνεπειών που απορρέουν από την έντασή της. Η μεθοδολογική προσέγγιση στηρίχθηκε σε δορυφορικά δεδομένα θερμοκρασίας γήινης επιφάνειας για την ποσοτικοποίηση των δεικτών UHI και UTFVI, καθώς και σε δεδομένα θερμοκρασίας αέρα για τον υπολογισμό των Θερμοκρασιακά Κατωφλιωμένων Ημερών (Heating και Cooling Degree Days). Η Επεξεργασία πραγματοποιήθηκε στην πλατφόρμα γήινης ανάλυσης Google Earth Engine (GEE) για το χρονικό διάστημα 2019–2023. Επιπλέον, οι Θερμοκρασιακά Κατωφλιωμένες Ημέρες συσχετίστηκαν με την ένταση της ΑΘΝ, ώστε να προσδιοριστούν οι ανάγκες θέρμανσης και ψύξης των κατοικιών. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι στις υπό μελέτη χωρικές ενότητες παρουσιάζονται ιδιαίτερες κλιματικές και χωρικές ιδιαιτερότητες, οι οποίες διαμορφώνουν την ένταση της ΑΘΝ και επηρεάζουν την ενεργειακή κατανάλωση. Συγκεκριμένα, σε αρκετές περιοχές παρατηρήθηκε αρνητικό ενεργειακό κόστος, καθώς η άνοδος της θερμοκρασίας μείωσε τις ανάγκες θέρμανσης, ενώ σε άλλες το ισοζύγιο ήταν θετικό, εξαιτίας της αυξημένης κατανάλωσης για ψύξη. Η διττή αυτή εικόνα καταδεικνύει ότι οι επιπτώσεις της ΑΘΝ δεν είναι ενιαίες, αλλά διαφοροποιούνται χωρικά, γεγονός το οποίο αναδεικνύει την αναγκαιότητα διαμόρφωσης στοχευμένων στρατηγικών μείωσης της έντασης του φαινομένου, ανάλογα με τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε περιοχής.