Termisk analys av stadsmiljön : En fallstudie av urban värmeöeffekt i Linköping | Thermal analysis of the urban environment : A case study of the urban heat island effect in Linköping

Different environments exhibit varying temperatures, where generally areas with high amounts of vegetation, and consequently significant shading, tend to be cooler than regions dominated by dark buildings and black roofs. As a result, urban areas are generally expected to have higher temperatures in comparison to rural areas or forests. This phenomenon, known as urban heat island effect, can be visualized as a dome-shaped area of hot air that concentrates pollution and can influence the precipitation patterns of a region. This study aimed to examine the urban heat island effect in Linköping from 1984 to 2023, with a focus on analyzing the correlation between the prevalence of impermeable materials and changes in surface temperature using remote sensing and geographic information systems. The study also explored the potential for predicting surface temperatures in 2034 with spatial regression. The results indicated a close relationship between the extent of impermeable materials (indicative of urban land use) and the surface temperatures in Linköping over the study period. Both urban land use and areas with high surface temperatures increased from 1984 to 2023, independent of rising air temperatures. The geographic locations of high urban heat island values have remained largely unchanged over time, but their spatial distibution expanded from 1984 to 2023. The predictive analysis has demonstrated the possibility to predict surface temperatures in 2034, with emphasis on the pivotal role of the model and its explanatory variables. The final predictive model indicates a continuing upward trend in surface temperatures. This study has in summary added an extensive overview of the urban temperature changes in Linköping, identifying potential areas with particularly high surface temperatures historically and provided possible models for predicting trends in the future.

Olika miljöer uppvisar varierande temperaturer, där generellt områden med mycket vegetation, och därmed betydande skuggning, tenderar att vara svalare än regioner dominerade av mörka byggnader med svarta tak. Följaktligen förväntas urbana områden generellt ha högre temperaturer jämfört med landsbygdsområden eller skogsområden. Detta fenomen, känt som urban värmeöeffekt, kan förklaras som ett kupolformat område med förhöjda temperaturer som koncentrerar föroreningar, och som kan påverka regionala nederbördsmönster.  Denna studie syftade till att undersöka den urbana värmeöeffekten i Linköping från 1984 till 2023, med fokus på att analysera korrelationen mellan förekomsten av ogenomträngliga ytor och förändringar i yttemperatur med hjälp av fjärranalys och geografiska informationssystem. Landsat-satellitbilder har använts för att erhålla data för markanvändning/marktäcke, samt för markytans temperaturer under studieperioden. Studien undersökte också möjligheten att förutsäga yttemperaturer år 2034 med hjälp av två enkla prediktiva modeller i programvaran ArcGIS Pro: Multiskalig Geografiskt Viktad Regression (MGWR) och Forest-baserad Forecast.  Resultatet visade en nära relation mellan omfattningen av ogenomträngliga ytor (indikerade som urban markanvändning) och yttemperaturen i Linköping under studieperioden. Både urban markanvändning och områden med höga yttemperatur ökade från 1984 till 2023, oberoende av ökade lufttemperaturer. De geografiska positionerna för höga värmeövärden förblev i stort sett oförändrade över tid, men deras rumsliga fördelning expanderade från 1984 till 2023. Den prediktiva analysen visade att MGWR-modellen uppvisade begränsningar med de valda variablerna och dess samband till varandra. Däremot gav Forest-baserad Forecast-modellen ett mer tillförlitligt resultat, genom att utnyttja historiska yttemperaturer och data om markanvändning och marktäcke. Yttemperaturkartan för 2034 som generades av den senare modellen förutspår en ökning av områden med höga yttemperaturer (mellan 41 och 45 grader Celsius), och en bredare fördelning av temperaturer mellan 31 och 40 grader Celsius. Den prediktiva modellen indikerar en fortsatt uppåtgående trend i yttemperaturer. Sammanfattningsvis ger denna studie en omfattande översikt över urbana temperaturförändringar i Linköping, och identifierar potentiella områden med särskilt höga yttemperaturer historiskt och ger förslag för möjliga metoder för att förutsäga trender i framtiden.