Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods
The research presents an approach for detecting spatial and temporal changes, specifically the annual increase in land surface temperature. The study area encompasses the Supii River basin, which spans the Chernihiv, Kyiv, and Cherkasy oblasts and flows into the Dnipro. This region is characterized...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2025
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/333289 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-333289 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-21T08:17:53Z |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| topic |
linear regression time series land surface temperature annual increment global warming |
| spellingShingle |
linear regression time series land surface temperature annual increment global warming Marhes, Serhii Filipovych, Volodymyr Lubskyi, Mykola Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| topic_facet |
лінійна регресія часові ряди поверхнева температура річний приріст глобальне потепління linear regression time series land surface temperature annual increment global warming |
| format |
Article |
| author |
Marhes, Serhii Filipovych, Volodymyr Lubskyi, Mykola |
| author_facet |
Marhes, Serhii Filipovych, Volodymyr Lubskyi, Mykola |
| author_sort |
Marhes, Serhii |
| title |
Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| title_short |
Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| title_full |
Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| title_fullStr |
Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| title_full_unstemmed |
Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods |
| title_sort |
spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the supii river basin using regression methods |
| title_alt |
Просторово-часовий аналіз динаміки поверхневих температур басейну річки Супій із застосуванням регресійного аналізу |
| description |
The research presents an approach for detecting spatial and temporal changes, specifically the annual increase in land surface temperature. The study area encompasses the Supii River basin, which spans the Chernihiv, Kyiv, and Cherkasy oblasts and flows into the Dnipro. This region is characterized by intensive agriculture, poor aquifer recharge, low-quality groundwater, and prolonged droughts.
Temperature data for July and August were obtained from publicly available Landsat mission archives for the period 1984—2024. It is recommended to recalculate Landsat thermal images based on emissivity, since their Level 2 product may contain pixels with missing information. To ensure the highest accuracy, pixels affected by clouds and their shadows were masked; the next stepinvolved time series analysis of the filtered images.
The time series analysis aimed to identify key patterns in the evolution of temperature dynamics, functionally dependent on various influencing factors. Accurate spatial alignment of the imagery enabled consistent undistorted calculation of the ground’s physical characteristics over the entire study area and for each year of observation. A simple linear regression was applied to each pixel in each raster image. To visualize the spatial distribution of long-term temperature dynamics, the regression gradient (or slope coefficient) was used, representing the average annual increase in temperature.
The results are presented as spatial indices of annual surface temperature growth within the Supii River basin, highlighting settlements with dominant positive trends, and the distribution by land use cover. This provides insight into where and to what extent climate conditions may become critical in the coming years, assuming the temperature continues to rise. As a mitigation measure, it is proposed to vegetate the urban and rural areas (particularly in larger local communities) to help reduce the impact of global warming. |
| publisher |
S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/333289 |
| work_keys_str_mv |
AT marhesserhii spatiotemporalanalysisofsurfacetemperaturedynamicsinthesupiiriverbasinusingregressionmethods AT filipovychvolodymyr spatiotemporalanalysisofsurfacetemperaturedynamicsinthesupiiriverbasinusingregressionmethods AT lubskyimykola spatiotemporalanalysisofsurfacetemperaturedynamicsinthesupiiriverbasinusingregressionmethods AT marhesserhii prostorovočasovijanalízdinamíkipoverhnevihtemperaturbasejnuríčkisupíjízzastosuvannâmregresíjnogoanalízu AT filipovychvolodymyr prostorovočasovijanalízdinamíkipoverhnevihtemperaturbasejnuríčkisupíjízzastosuvannâmregresíjnogoanalízu AT lubskyimykola prostorovočasovijanalízdinamíkipoverhnevihtemperaturbasejnuríčkisupíjízzastosuvannâmregresíjnogoanalízu |
| first_indexed |
2025-10-22T01:12:41Z |
| last_indexed |
2025-10-22T01:12:41Z |
| _version_ |
1848005502666014720 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-3332892025-10-21T08:17:53Z Spatiotemporal analysis of surface temperature dynamics in the Supii River basin using regression methods Просторово-часовий аналіз динаміки поверхневих температур басейну річки Супій із застосуванням регресійного аналізу Marhes, Serhii Filipovych, Volodymyr Lubskyi, Mykola лінійна регресія часові ряди поверхнева температура річний приріст глобальне потепління linear regression time series land surface temperature annual increment global warming The research presents an approach for detecting spatial and temporal changes, specifically the annual increase in land surface temperature. The study area encompasses the Supii River basin, which spans the Chernihiv, Kyiv, and Cherkasy oblasts and flows into the Dnipro. This region is characterized by intensive agriculture, poor aquifer recharge, low-quality groundwater, and prolonged droughts. Temperature data for July and August were obtained from publicly available Landsat mission archives for the period 1984—2024. It is recommended to recalculate Landsat thermal images based on emissivity, since their Level 2 product may contain pixels with missing information. To ensure the highest accuracy, pixels affected by clouds and their shadows were masked; the next stepinvolved time series analysis of the filtered images. The time series analysis aimed to identify key patterns in the evolution of temperature dynamics, functionally dependent on various influencing factors. Accurate spatial alignment of the imagery enabled consistent undistorted calculation of the ground’s physical characteristics over the entire study area and for each year of observation. A simple linear regression was applied to each pixel in each raster image. To visualize the spatial distribution of long-term temperature dynamics, the regression gradient (or slope coefficient) was used, representing the average annual increase in temperature. The results are presented as spatial indices of annual surface temperature growth within the Supii River basin, highlighting settlements with dominant positive trends, and the distribution by land use cover. This provides insight into where and to what extent climate conditions may become critical in the coming years, assuming the temperature continues to rise. As a mitigation measure, it is proposed to vegetate the urban and rural areas (particularly in larger local communities) to help reduce the impact of global warming. У дослідженні представлено підхід до оцінки просторових і часових змін температури поверхні землі, зокрема річного приросту температури. Район дослідження охоплює басейн річки Супій, яка перетинає Чернігівську, Київську та Черкаську області і впадає в Дніпро. Для цієї місцевості характерні інтенсивне сільськогосподарське використання земель, слабка водонасиченість водоносного горизонту, низька якість підземних вод і тривалі посушливі періоди. Дані про температуру за липень та серпень було отримано з архівів місій Landsat з 1984 і до 2024 р. Обґрунтовано необхідність перерахунку температурних знімків Landsat на основі випромінюваної здатності, оскільки їхній продукт L2 може мати пікселі без інформації. Для підвищення точності аналізу зображення були очищені від пікселів, спотворених хмарами та їхніми тінями. На основі відфільтрованих даних проведено аналіз часових рядів, основна мета якого — виявити характерні риси еволюції температурних змін у динаміці, що є результатом дії комплексу природних та антропогенних чинників. Завдяки чіткому просторовому вирівнюванню знімків вдалося забезпечити достовірність розрахунків фізичних характеристик земної поверхні в межах досліджуваної території для кожного року. Для кожного пікселя було застосовано метод простої лінійної регресії, що дало змогу визначити кутовий коефіцієнт — градієнт зміни температури, який у цьому контексті відображає середньорічний приріст показника. Результати подано у вигляді просторових індексів річного приросту температури в басейні річки Супій, з акцентом на окремі населені пункти, де спостерігається переважання позитивних трендів, і розподілом за землекористуванням. Це дозволило оцінити, де і наскільки критичною може бути ситуація у найближчі роки за умов подальшого підвищення температури. Як один із можливих підходів до пом’якшення наслідків глобального потепління, запропоновано активне озеленення міських і сільських територій, особливо у межах великих територіальних громад. S. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2025-10-21 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/333289 10.24028/gj.v47i5.333289 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 47 No. 5 (2025) Геофизический журнал; Том 47 № 5 (2025) Геофізичний журнал; Том 47 № 5 (2025) 2524-1052 0203-3100 en https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/333289/329645 Copyright (c) 2025 Serhii Marhes, Volodymyr Filipovych, Mykola Lubskyi https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0 |