Modeling Surface Climate in US Cities Using Simple Biosphere Model Sib2

We combine Landsat-and the moderate-resolution imaging spectroradiometer (MODIS)-based products in the Simple Biosphere model (SiB2) to assess the effects of urbanized land on the continental United States (CONUS) surface climate. Using National Land Cover Database (NLCD) impervious surface area (ISA), we define more than 300 urban settlements and their surrounding suburban and rural areas over the CONUS. The SiB2 modeled gross primary production (GPP) over the CONUS of 7.12 PgC (1 PgC = 10(15) g of carbon) is comparable to the MODIS improved GPP of 6.29 PgC. At state level, SiB2 GPP is highly correlated with MODIS GPP, with a correlation coefficient of 0.94. An increasing horizontal GPP gradient is shown from the urban out to the rural area, with, on average, rural areas fixing 30% more GPP than urbans. Cities built in forested biomes have stronger urban heat island (UHI) magnitude than those built in short vegetation with low biomass. Mediterranean climate cities have a stronger UHI in wet season than in dry season. Our results also show that for urban areas built within forests, 39% of the precipitation is discharged as surface runoff during summer versus 23% in rural areas. ResumeOn combine des produits bases sur Landsat et MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) dans le modele Simple de la Biosphere (SiB2) pour evaluer les effets de l'urbanisation sur le climat en surface aux Etats Unis d'Amerique (EUA) a l'echelle continentale. Utilisant l'Aire des Surfaces Impervieuses (ASI) de la banque nationale des donnees de la couverture du sol (NLCD), on definit plus de 300 agglomerations urbaines et leurs zones peri-urbaines et rurales environnantes. La production primaire brute (GPP) modelisee par SiB2 sur les EUA de 7,12 PgC (1PgC = 1015 grammes de carbone) est comparable aux 6,29 PgC obtenus par MODIS. Au niveau des etats, le GPP de SiB2 est fortement correle avec celui de MODIS avec un coefficient de correlation de 0,94. Un gradient horizontal croissant de GPP est modelise depuis la zone urbaine vers la zone rurale avec, en moyenne, les zones rurales fixant 30% plus de GPP que les zones urbaines. Les villes construites dans les biomes forestiers forment des Ilots de Chaleur Urbains (ICU) plus importants que celles construites dans des biomes de vegetation courte avec faible biomasse. Les villes a climat mediterraneen ont un ICU plus fort en saison humide qu'en saison seche. Nos resultats montrent egalement que pour les zones urbaines construites dans les forets, 39% des precipitations sont evacuees par ruissellement de surface durant l'ete compare a 23% dans les zones rurales.