Keywords
vulnerability to climate change
land surface temperature
Landsat
Poland
How to Cite
Abstract
The article proposes the inclusion of surface temperature (LST) distribution, derived from Landsat 8/9 satellite images, in assessing thermal conditions in urban areas. This approach is intended to assist in the development of urban climate adaptation plans. The city of Chojnice, located in northern Poland with a population of nearly 39,000 residents, has been selected as the study area to test this procedure.
The proposed framework offers a more detailed diagnosis of the city’s exposure, sensitivity, and vulnerability to high LSTs, particularly during late spring and summer when there is an increased risk of decreased thermal comfort for residents. The designed procedure is spatially explicit, enabling the identification of areas within the urban landscape that are most and least exposed to high temperatures. This capability allows adaptation measures to be tailored to specific locations effectively. Additionally, by utilising open data sources and allowing for adjustments to the assessment grid size, the proposed methodology can be reproduced in other cities.
In Chojnice, over 60% of the city’s area has a low vulnerability to heat. This is primarily found in areas with significant forest coverage, such as the northern green wedge in the Struga Jarcewska valley, near water bodies, allotment gardens, and agricultural lands. Nearly 30% of the city is classified as having high vulnerability, mainly encompassing the densely developed areas with a high density of buildings and limited green spaces. The remaining 10% of the city area, which features a diverse and mosaic land cover, falls into the medium vulnerability to heat impact category.
References
Affek A., Wolski J., Degórska B., Solon J., Kowalska A., Regulska E., Degórski M. 2023. Usługi ekosystemów miejskich (zurbanizowanych). [W:] M. Stępniewska, A. Mizgajski (red.), Usługi ekosystemowe w zarządzaniu układami przyrodniczymi. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań. DOI: https://doi.org/10.12657/9788379864690-04
Baker L., Sturm R. 2024. Mortality in extreme heat events: an analysis of Los Angeles County Medical Examiner data. Public Health, 236: 290-296. DOI: https://doi.org/10.1016/j.puhe.2024.08.008
BDOT10k, Baza Danych Obiektów Topograficznych, warstwy pochodne wg stanu na 10.04.2024 r. (https://mapy.geoportal.gov.pl/imap/Imgp_2.html?gpmap=gp0).
Beck H.E., McVicar T.R., Vergopolan N., Berg A., Lutsko N.J., Dufour A., Zeng Z., Jiang X., van Dijk A.I.J.M., Miralles D.G. 2023. High-resolution (1 km) Köppen-Geiger maps for 1901-2099 based on constrained CMIP6 projections. Scientific Data, 10: 724. DOI: https://doi.org/10.1038/s41597-023-02549-6
Błażejczyk K., Baranowski J., Błażejczyk A. 2015. Wpływ klimatu na stan zdrowia w Polsce: stan aktualny oraz prognoza do 2100 roku. Wydawnictwo Akademickie Sedno, Warszawa (http://rcin.org.pl/igipz/Content/60110/PDF/WA51_79962_r2015_Wplyw-klimatu-na-sta.pdf).
Błażejczyk K., Kuchcik M., Milewski P., Szmyd J., Dudek W., Błażejczyk A., Kręcisz B. 2014. Miejska wyspa ciepła w Warszawie - informator. IGiPZ PAN, Warszawa (https://www.igipz.pan.pl/tl_files/igipz/ZGiK/projekty/UHI/2014/mwc_w_warszawie_informator.pdf).
Cao J., Zhou W., Zheng Z., Ren T., Wang W. 2021. Within-city spatial and temporal heterogeneity of air temperature and its relationship with land surface temperature. Landscape and Urban Planning, 206. DOI: https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2020.103979
Carter J.G., Cavan G., Connelly A., Guy S., Handley J., Kazmierczak A. 2015. Climate change and the city: Building capacity for urban adaptation. Progress in Planning, 95: 1-66. DOI: https://doi.org/10.1016/j.progress.2013.08.001
Diem P.K., Nguyen C.T., Diem N.K., Diep N.T.H., Thao P.T.B., Hong T.G., Phan T.N. 2023. Remote sensing for urban heat island research: Progress, current issues, and perspectives. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 33: 101081. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rsase.2023.101081
EROS 2020, Earth Resources Observation and Science Center. 2020. Landsat 8-9 Operational Land Imager/Thermal Infrared Sensor Level-2, Collection 2 [dataset]. U.S. Geological Survey.
Fagiewicz K., Churski P., Herodowicz T., Kaczmarek P., Lupa P., Morawska-Jancelewicz J., Mizgajski A. 2021. Cocreation for Climate Change - Needs for Actions to Vitalize Drivers and Diminish Barriers. Weather, Climate, and Society, 13(3): 555-570. DOI: https://doi.org/10.1175/WCAS-D-20-0114.1
Graf R. 2014. Spatial Differentiation of Surface Runoff in Urbanised Catchments on the Example of Poznan. [W:] T. Ciupa, R. Suligowski (red.), Water in the City. UJK Kielce Publishing House, Kielce, Poland.
Gromke C., Blocken B., Janssen W., Merema B., van Hooff T., Timmermans H. 2015. CFD analysis of transpirational cooling by vegetation: Case study for specific meteorological conditions during a heat wave in Arnhem, Netherlands. Building and Environment, 83: 11-26. DOI: https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2014.04.022
Guha S., Govil H. 2021. An assessment on the relationship between land surface temperature and normalized difference vegetation index. Environment, Development and Sustainability, 3: 1944-1963. DOI: https://doi.org/10.1007/s10668-020-00657-6
GUS 2025. Ludność wg miejsca zamieszkania i płci w podziale na miasto i wieś (dane ludnościowe dla Chojnic, aktualizacja z dnia 20.01.2025 r.). Główny Urząd Statystyczny, Bank Danych Lokalnych (https://bdl.stat.gov.pl/).
GUS NSP 2021. Rozmieszczenie ludności - demografia 2021 r. (zbiór danych w siatce kilometrowej). Narodowy Spis Powszechny 2021. GUS, Warszawa.
Haines-Young R. 2023. Common International Classification of Ecosystem Services (CICES) V5.2 and Guidance on the Application of the Revised Structure (www.cices.eu).
Hajto M., Bidłasik M., Kuśmierz A., Marcinkowski M., Potapowicz I., Rajkowska B., Romańczak A., Siwiec E. 2023. Podręcznik adaptacji dla miast. Aktualizacja 2023. Wytyczne do przygotowania Miejskiego Planu Adaptacji do zmian klimatu. Klimada 2.0. Instytut Ochrony Środowiska - Państwowy Instytut Badawczy w Warszawie (https://klimada2.ios.gov.pl/wp-content/uploads/2023/09/Podrecznik-adaptacji-dla-miast_aktualizacja-2023_compressed.pdf).
Herodowicz T., Kaczmarek P., Morawska J. 2023. Identyfikacja relacji budujących lokalny kapitał terytorialny w kontekście adaptacji do zmian klimatu w Metropolii Poznań - doświadczenia projektu TeRRIFICA. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 65: 131-150. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2023.65.09
IPCC 2018. Summary for Policymakers. [W:] V. Masson-Delmotte, P. Zhai, H.-O. Pörtner i in. (red.), Global Warming of 1.5°C. An IPCC Special Report on the impacts of global warming of 1.5°C above pre-industrial levels and related global greenhouse gas emission pathways, in the context of strengthening the global response to the threat of climate change, sustainable development, and efforts to eradicate poverty. World Meteorological Organization, Geneva, Switzerland.
IPCC 2021. Podsumowanie dla decydentów. [W:] V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani i in. (red.), Zmiana klimatu 2021: fizyczne podstawy naukowe. Wkład I Grupy Roboczej do Szóstego Raportu Oceny Międzyrządowego Zespołu ds. Zmiany Klimatu. Cambridge University Press.
Jawgiel K. 2016. Application of the VGI Observation in Urban Flash Flood Research on the Example of Poznań. Proceedings of the Scientific and Technical Conference: Hydrology of the Urban Catchments, Warsaw, Poland.
Kaliszewski A., Wysocka-Fijorek E., Ciesielski M., Neroj B., Sterańczak K., Gołos P. 2023. Usługi ekosystemów leśnych. [W:] M. Stępniewska, A. Mizgajski (red.), Usługi ekosystemowe w zarządzaniu układami przyrodniczymi. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań. DOI: https://doi.org/10.12657/9788379864690-02
Kim J., Khouakhi A., Corstanje R., Johnston A.S.A. 2024. Greater local cooling effects of trees across globally distributed urban green spaces. The Science of the Total Environment, 911, 168494. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.168494
Kolendowicz L., Taszarek M. 2014. Days with thunderstorms and tornadoes in Poland in 2011 and 2012. The International Journal of Meteorology, 39, 383: 20-29.
Kundzewicz Z., Førland E.J., Piniewski M. 2017. Challenges for developing national climate services - Poland and Norway. Climate Services, 8: 17-25. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cliser.2017.10.004
Kundzewicz Z.W., Kowalczak P. 2008. Zmiany klimatu i ich skutki. Wyd. Kurpisz, Poznań.
LSDS 2023. Landsat 8-9 Collection 2 (C2) Level 2 Science Product (L2SP) Guide, LSDS-1619 version 5. 2023. Earth Resources Observation and Science (EROS), Department of the Interior U.S. Geological Survey.
Lupa P. 2020. Wpływ zielonej infrastruktury na warunki termiczne miast północnej Wielkopolski oraz jej miejsce w lokalnej polityce klimatycznej. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 52: 219-233. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2020.52.13
Lupa P., Fagiewicz K. 2022. Razem można więcej. O współtworzeniu rozwiązań na rzecz klimatu na przykładzie Aglomeracji Poznańskiej. Magazyn Drzewo Franciszka, 5-6 (https://drzewofranciszka.pl/wp-content/uploads/2023/03/Magazyn-Drzewo-Franciszka-05_06-1.pdf).
Łowicki D., Kuklińska E. 2025. Potencjał chłodzący terenów zieleni na przykładzie parków miejskich Poznania i Wrocławia. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 18(73): 253-271. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2025.73.15
Majkowska A., Kolendowicz L., Półrolniczak M. i in. 2017. The urban heat island in the city of Poznań as derived from Landsat 5 TM. Theoretical and Applied Climatology, 128: 769-783. DOI: https://doi.org/10.1007/s00704-016-1737-6
Masselot P., Mistry M.N., Rao S. i in. 2025. Estimating future heat-related and cold-related mortality under climate change, demographic and adaptation scenarios in 854 European cities. Nature Medicine 2025. DOI: https://doi.org/10.1038/s41591-024-03452-2
Mizgajski J.T., Mizgajski A. 2022. Globalne, europejskie i polskie dylematy polityki rozwoju wobec zmian klimatu - próba usystematyzowania. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 14(58): 73-92. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2022.58.06
Oke T.R., Mills G., Christen A., Voogt J.A. 2017. Urban Climates. Cambridge University Press, Cambridge. DOI: https://doi.org/10.1017/9781139016476
Reckien D., Buzasi A., Olazabal M. i in. 2023. Quality of urban climate adaptation plans over time. Urban Sustainability, 3: 13. DOI: https://doi.org/10.1038/s42949-023-00085-1
Rouse J.W. Jr., Haas R.H., Schell J.A., Deering D.W. 1973. Monitoring the vernal advancement and retrogradation (green wave effect) of natural vegetation. Prog. Rep. RSC 1978-1, Remote Sensing Center, Texas A&M Univ., College Station, E73-106393, 93.
Rzeszewski M., Kaczmarek P.G., Lupa P., Herodowicz T., Fagiewicz K., Morawska J., Churski P. 2024. Behind the scenes of a crowdmapping tool design and implementation: Guidelines for participatory mapping practices in a multicultural environment. Geographia Polonica, 97, 1. DOI: https://doi.org/10.7163/GPol.0266
Saaroni H., Amorim J.H., Hiemstra J.A., Pearlmutter D. 2018. Urban Green Infrastructure as a tool for urban heat mitigation: Survey of research methodologies and findings across different climatic regions. Urban Climate, 24: 94-110. DOI: https://doi.org/10.1016/j.uclim.2018.02.001
Solon J., Borzyszkowski J., Bidłasik M., Richling A., Badora K., Balon J., Brzezińska-Wójcik T., Chabudziński Ł., Dobrowolski R., Grzegorczyk I., Jodłowski M., Kistowski M., Kot R., Krąż P., Lechnio J., Macias A., Majchrowska A., Malinowska E., Migoń P., Myga-Piątek U., Nita J., Papińska E., Rodzik J., Strzyż M., Terpiłowski S., Ziaja W. 2018. Physico-geographical mesoregions of Poland - verification and adjustment of boundaries on the basis of contemporary spatial data. Geographia Polonica, 91(2): 143-170. DOI: https://doi.org/10.7163/GPol.0115
Steinhaus N., Hoff H., Churski P., Coquard C., Pfleger A. 2021. Eine Interaktive Beteiligungskarte Für Innovatives Klimahandeln in Europa. Standort, 45(4): 272-278. DOI: https://doi.org/10.1007/s00548-021-00745-3
TCD 2018. European Union’s Copernicus Land Monitoring Service information - Tree Cover Density 2018 raster (10 m).
Ustawa z dnia 27 listopada 2024 r. o zmianie ustawy - Prawo ochrony środowiska oraz niektórych innych ustaw (Dz.U. z 2024 r. poz. 1940).
Walawender J. 2009. Wykorzystanie danych satelitarnych Landsat i technik GIS w badaniach warunków termicznych miasta (na przykładzie aglomeracji krakowskiej). Prace Geograficzne, 122: 81-98.
Walawender J., Szymanowski M., Hajto M., Bokwa A. 2014. Land surface temperature patterns in the urban agglomeration of Krakow (Poland) derived from Landsat-7/ETM+ data. Pure and Applied Geophysics, 171(6): 913-940. DOI: https://doi.org/10.1007/s00024-013-0685-7
Wannewitz M., Ajibade I., Mach K.J. i in. 2024. Progress and gaps in climate change adaptation in coastal cities across the globe. Nature Cities, 1: 610-619. DOI: https://doi.org/10.1038/s44284-024-00106-9
Wedler M., Pinto J.G., Hochman A. 2023. More frequent, persistent, and deadly heat waves in the 21st century over the Eastern Mediterranean. Science of The Total Environment, 870, 161883. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.161883
Weng Q., Lu D., Schubring J. 2004. Estimation of land surface temperature-vegetation abundance relationship for urban heat island studies. Remote Sensing of Environment, 89(4): 467-483. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rse.2003.11.005
Zwierzchowska I., Mizgajski A. 2019. Potencjał zielonej infrastruktury w dużych polskich miastach do świadczenia usług ekosystemowych. Rozwój Regionalny i Polityka Regionalna, 47: 21-36. DOI: https://doi.org/10.14746/rrpr.2019.47.03
License
Copyright (c) 2025 Piotr Lupa
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.