1927年5月的一个清晨，研究员威廉·施密特将一支水银温度计绑在汽车门上，在维也纳周围行驶了三个小时，记录温度。他绘制的热力地图显示，较热的区域与“内城人口稠密地区”重合，而较冷的轮廓则追踪着树木繁茂的地区、绿草如茵的公园和水道。施密特的努力首次绘制了城市“热岛”在低温环境“海洋”中的分布。
在2003年欧洲的热浪期间，在英格兰部分地区，这种热岛效应与约50%的与热相关死亡有关，并且导致巴黎老年人死亡人数增加。美国环境保护署将这些区域列为美国每年平均报告的702例与热相关死亡的主要促成因素，时间跨度为2004年至2018年。目前，世界上一半以上的人口居住在城市中，这加剧了全球气温上升对当地的影响——而且这种痛苦正在加剧。
图卢兹大学气象学研究员伊娃·马奎斯和她的同事们现在正在使用现代方法更新施密特的汽车技术，以绘制危险的热区。他们的方法是利用联网个人汽车中的温度计来绘制温度在几个街区内的变化情况；这些数据可以帮助城市规划者在无法获得精密仪器的地方制定缓解热岛效应的政策。
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当天然地表被沥青、混凝土、钢铁或其他比周围环境吸收和保持更多热量的材料取代时，就会发生城市热岛效应。这使得这些区域保持温暖，尤其是在夜间。热岛效应还会通过影响湿度和污染物在大气中的分布方式来影响城市的空气质量。“随着热浪等极端事件的增加，城市规划者需要重新思考城市空间的设计方式，”马奎斯说。
许多城市缺乏能够全面监测热岛效应的气象站网络，因此马奎斯和她的同事们利用了汽车中日益普及的联网传感器。研究人员首先收集了法国城市图卢兹的汽车温度传感器测量数据，该市拥有高分辨率气象站用于比较，并研究了气流等因素如何影响车载温度计的准确性。接下来，科学家们利用一个包含数百万辆汽车传感器测量数据的数据库（制造商为保险目的从2016年至2018年收集的）在几个西欧城市创建了温度地图。
城市热岛，图中显示的是法国图卢兹及其周边地区，数据来自2018年夏季夜晚的聚合汽车温度计数据。暖色表示较热的空气。 来源：图卢兹大学，法国气象局/法国国家科学研究中心
研究人员发现，他们可以可靠地估计小至200米 x 200米的空间的温度变化，数据以10秒的间隔精细收集。这种方法使他们能够在街道层面评估热量，那里的温度根据人类活动、3D城市几何形状和气流而局部变化。他们的工作在《美国气象学会公报》上详细介绍。
“与天气相关的联网车辆观测是微尺度观测的一个未被充分利用的来源，”美国国家大气研究中心（NCAR）的研究科学家阿曼达·西姆斯-安德森说，她没有参与这项研究。“这项工作展示了这些数据的一种新颖用途。” 多伦多大学城市气候学研究员伊恩·斯图尔特（Iain Stewart）也未参与这项研究，他补充说，这项工作“具有启发性，并指出了城市数据检索的未来可能性。”
西姆斯-安德森说，车辆中工厂安装的传感器可以提供丰富的与天气和气候相关的数据。挑战在于确保数据的一致性和质量，以及建立强大的基础设施，以便从足够多的车辆中提取这些数据。例如，NCAR已经在使用一个每五分钟更新一次的系统收集车辆数据以补充天气预报。但是，西姆斯-安德森说，此类项目“通常使用10到几百辆[专用]车辆，除非它们位于非常有限的区域内，否则无法提供足够的覆盖范围”。要超越试点研究，就需要大幅扩大规模。此外，对于由恰好在某个区域的汽车收集的机会性数据集，质量控制至关重要。
有关部门正在朝着这些能力努力。美国地方、州和国家层面的倡议旨在安装和运行能够收集和处理联网车辆数据的基础设施，并提高社区驱动的城市气候研究的准确性。例如，美国交通部已经在纽约和怀俄明州等地点部署了试点项目，以监测交通和天气。此类数据最终可以填补固定气象站之间的空白，用于包括绘制和监测城市热岛在内的应用。
“我们的地图可以帮助研究人员更好地了解绿化带、新建筑物和水体如何影响当地的热变化，”马奎斯说。她的目标是使城市气候数据可用于政策制定过程。例如，她的团队与图卢兹市政府官员合作，致力于使校园绿化，并优先考虑对社区进行升级，以更有效地冷却建筑物——尽管他们尚未在工作中采用她收集的汽车地图。马奎斯说，一些缺乏精密气象站网络的法国小城市仍然希望使用热图来评估城市状况。“众包数据是未来几年生产和与这些城市分享地图的新希望，”她补充道。
斯图尔特认为，创建足够高质量的城市规划温度地图非常困难，而众包必要的数据还处于早期阶段。理想情况下，地图还应包含人们聚集的非道路场所。但斯图尔特最终表示，“世界上中低收入地区炎热、拥挤的城市将从众包热力地图中受益最多”。热带地区的中低收入城市在城市气候学领域历来研究不足，而且许多城市仍然无法获得使世界其他地区受益的仪器——然而，它们却是最容易受到城市升温影响的地区之一。
更详细的城市地图可以帮助规划者设计气候缓解和适应策略，以解决各个热岛内的突出问题。“开发这种方法的优势在于汽车无处不在，”斯图尔特说。“所以你掌握了全世界。”