نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 هیات علمی گروه برنامه ریزی شهری و منطقه ای دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی دانشگاه تبریز
2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، رشته سنجش از دور و GIS، گروه سنجش از دور و GIS، دانشکده برنامهریزی و علوم محیطی، دانشگاه تبریز
3 هیات علمی گروه آب و هواشناسی دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی دانشگاه تبریز
چکیده
مناطق شهری در طول زمان دستخوش دگرگونی های قابل توجهی شده اند که منجر به پدیده «تغییر اقلیم شهری» شده است.ادر این مطالعه از تصاویر ماهوارهای Landsat 8/9 برای محاسبه دمای سطح زمین (LST) و شدت جزیره گرمایی شهری (UHII) و دادههای تحلیل مجدد ERA5_Land برای پارامترهای هواشناسی برای فصول بهار و تابستان 2023 استفاده شد. از الگوریتم Split Window برای محاسبه LST و از الگوریتم UHII برای بررسی شدت جزایر حرارتی شهری استفاده شد. نتایج نشان میدهد که مناطق برهنه و عاری از پوشش گیاهی، به عنوان همچنین مناطق نزدیک به صنایع و فرودگاه، بالاترین دمای سطح و UHII را دارند. در مقابل، مناطق با تراکم ساختمانی بالا و فضای سبز فراوان، دمای سطح و کمتری دارند. تجزیه و تحلیل پارامترهای هواشناسی نشان می دهد که با حرکت از غرب به شرق در محدوده مورد مطالعه، دمای هوا و فشار سطح کاهش می یابد، در حالی که بارش افزایش می یابد. علاوه بر این، سرعت باد از غرب به شرق در بهار افزایش می یابد و در تابستان کاهش می یابد، در حالی که تابش خورشید سطح در هر دو فصل از حث مکانی ثابت بوده است. نتایج تحلیل رگرسیون خطی نشان دهنده یک رابطه مثبت ضعیف بین بارش و UHII است، در حالی که دمای هوا، تابش خورشیدی سطحی و فشار سطح رابطه منفی ضعیفی با UHII دارند. رابطه بین توپوگرافی و UHII نیز ضعیف مثبت است.
تازه های تحقیق
رشد و توسعه شهرها، به عنوان پدیدهای شتابان، نقشی اساسی در تشدید جزیره گرمایی ایفا میکند. افزایش جمعیت در مناطق شهری، عاملی محرک در تشدید این پدیده و دگرگونی اقلیم شهری به شمار میرود. در این مطالعه، نتایج زیر حاصل شده است. بررسی نقشههای LST و UHII نشان میدهد که مناطق بایر و فاقد پوشش گیاهی، همچنین مناطق نزدیک به صنایع و فرودگاه، دارای بیشترین دمای سطح و شدت جزیره حرارتی شهری هستند. در مقابل، مناطق با تراکم ساختمانی بالا و پوشش فضای سبز زیاد، دارای دمای سطح و شدت جزیره حرارتی کمتری هستند. بدین صورت که حداقل و حداکثر میزان LST در فصول مورد نظر به ترتیب برابر با 75/9 تا 57/46 و میزان UHII نیز 48/20- تا 07/9 درجه سانتیگراد بوده است. تحلیل پارامترهای هواشناسی نشان داد که حداقل دمای هوا در فصول بهار و تابستان به ترتیب 73/14 و 94/21 و حداکثر آن برابر با 55/16 و 57/23 درجه سانتیگراد، حداقل و حداکثر بارش در فصل بهار به ترتیب برابر با 07/143 و 17/224 و در فصل تابستان به ترتیب به 93/2 و 32/10 میلیمتر، حداقل فشار سطح در بهار و تابستان به ترتیب برابر با 82730 و 82804 و حداکثر آن برابر با 57715 و 84811 hpa، حداقل و حداکثر تابش خورشیدی سطح در فصل بهار به ترتیب 1/231 و 9/239 و در فصل تابستان به ترتیب برابر با 03/203 و 34/213 وات بر متر مربع و کمترین و بیشترین سرعت باد در فصل بهار برابر با 30/0 و 48/0 متر بر ثانیه و در فصل تابستان 60/1 و30/1 متر بر ثانیه بوده است. در کل میتوان گفت که با حرکت از غرب به شرق محدوده مطالعاتی، دمای هوا و فشار سطح کاهش و بارندگی افزایش مییابد. همچنین سرعت باد در فصل بهار از غرب به شرق افزایش و در فصل تابستان کاهش مییابد. نتایج رگرسیون خطی نشان داد که بارندگی با UHII رابطه مثبت ضعیفی با R2 برابر با 08/0 در فصل بهار و 03/0 در فصل تابستان دارد، در حالی که دمای هوا (با R2 برابر با 12/0 در فصل بهار و 04/0 در فصل تابستان، تابش خورشیدی سطح (با R2 برابر با 11/0 در فصل بهار و 05/0 در فصل تابستان) و فشار سطح (با R2 برابر با 11/0 در فصل بهار و 04/0 در فصل تابستان) با UHII رابطه منفی ضعیفی دارند. رابطه توپوگرافی با UHII نیز مثبت و ضعیف است و مقدار R2 در فصول بهار و تابستان به ترتیب برابر با 04/0و 11/0بوده است. نتایج رگرسیون چند متغیره نشان میدهد که در هر دو فصل بهار و تابستان، پارامترهای هواشناسی به طور معنیداری با UHII در ارتباط هستند. این رابطه در فصل تابستان قویتر است. صحت این ادعا را براساس مقادیر Sig, T و R2 میتوان مشاهده کرد. بدین صورت که مقدار Sig در همه پارامترها کمتر از 05/0 بوده و مقدار T در همه پارامترها بیشتر بوده است و مقدار R2 در پارامتر بارندگی در فصل بهار و تابستان به ترتیب حدود 4/3 و 6/8 درصد، پارامتر تابش خورشیدی سطح به ترتیب 7/5 و 1/11، فشار سطح 2/4 و 11، دمای هوا 7/4 و 9/12، سرعت باد 9/1 و 3/9 و ارتفاع 8/4 و 2/11 بوده است. تحلیل همبستگی نشان میدهد که در فصل تابستان، رابطه UHII با بارندگی (با R برابر با 18/0 در فصل بهار و 29/0 در فصل تابستان) و توپوگرافی (با R برابر با 22/0 در فصل بهار و 34/0 در فصل تابستان) مثبت و ضعیف، و با دمای هوا (با R برابر با 22/0- در فصل بهار و 36/0- در فصل تابستان) ، تابش خورشیدی سطح (با R برابر با 24/0- در فصل بهار و 33/0- در فصل تابستان) ، فشار سطح (با R برابر با 21/0- در فصل بهار و 33/0- در فصل تابستان) و سرعت باد (با R برابر با 14/0 در فصل بهار و 30/0- در فصل تابستان) منفی و ضعیف است. نتایج این تحقیق با مطالعات مفتاخی و همکاران (1401) و غضنفری مقدم و همکاران (1389) مطابقت دارد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Investigating the role of climatic parameters in the formation of urban heat islands (UHII) using remote sensing
نویسندگان [English]
1 Department of Urban and Regional planning, university of Tabriz
2 MSc, Department of remote sensing and GIS, Faculty of Planning and Environmental Sciences, University of Tabriz
3 Associate Prof Department of Meteorology Department of and Plannin of Tabriz
چکیده [English]
Urban areas have undergone significant changes over time, which has led to the phenomenon of "urban climate change". This study aimed to investigate the role of climatic parameters in the formation of UHII using remote sensing techniques, with a case study of Tabriz metropolis, Iran. In this study, Landsat 8/9 satellite images were used to calculate land surface temperature (LST) and urban heat island intensity (UHII) and ERA5_Land reanalysis data for meteorological parameters for the spring and summer seasons of 2023. Split Window algorithm was used to calculate LST and UHII algorithm was used to check the intensity of urban heat islands. Also, statistical analyzes of linear regression and multi-criteria or multi-variable regression and Pearson's correlation were used for the relationship between UHII and climatic parameters. The results show that bare areas without vegetation, as well as areas close to industries and airports, have the highest surface temperature and UHII. On the other hand, areas with high building density and abundant green spaces have lower surface temperatures. Analysis of meteorological parameters shows that moving from west to east in the study area, air temperature and surface pressure decrease, while precipitation increases. In addition, the wind speed increases from west to east in spring and decreases in summer, while the surface solar radiation has been constant in both seasons of spatial induction.
کلیدواژهها [English]
این مطالعه با هدف بررسی نقش پارامترهای اقلیمی در شکلگیری شدت جزایر حرارتی شهری با استفاده از تکنیکهای سنجش از دور، با مطالعه موردی کلانشهر تبریز، ایران انجام شد. در این مطالعه از تصاویر ماهوارهای Landsat 8/9 برای محاسبه دمای سطح زمین و شدت جزیره گرمایی شهری و دادههای تحلیل مجدد ERA5_Land برای پارامترهای هواشناسی برای فصول بهار و تابستان 2023 استفاده گردید. الگوریتم Split Window برای محاسبه دمای سطح زمین و شاخص Urban Heat Island Intensity برای بررسی شدت جزایر حرارتی شهری استفاده شد. از طرف دیگر تحلیلهای آماری رگرسیون خطی ساده، رگرسیون چند متغیره و همبستگی پیرسون برای بررسی رابطه شدت جزایر حرارتی شهری با پارامترهای اقلیمی بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که مناطق برهنه و عاری از پوشش گیاهی، مناطق نزدیک به شهرکهای صنعتی و فرودگاه بالاترین دمای سطح زمین و شدت جزایر حرارتی شهری را دارا بودند. در مقابل، مناطق با تراکم ساختمانی بالا و فضای سبز با وسعت زیاد دارای دمای سطح زمین و شدت جزایر حرارتی کمتری برخوردار بودند. نتایج تجزیه و تحلیل پارامترهای هواشناسی نشان داد که با حرکت از غرب به شرق در محدوده مورد مطالعه، دمای هوا و فشار سطح کاهش ولی بارندگی افزایش مییابد. علاوه بر این، سرعت باد از غرب به شرق در بهار افزایش و در تابستان کاهش می یابد، در حالی که تابش خورشیدی سطح در فصول مورد نظر از لحاظ مکانی ثابت بوده است. نتایج تحلیل رگرسیون خطی ساده نشان داد که یک رابطه مثبت ضعیف بین بارش و شدت جزایر حرارتی شهری با R2 برابر با 08/0 در فصل بهار و 03/0 در فصل تابستان بوده است، در حالی که دمای هوا (فصل بهار با R2 برابر با 12/0 و فصل تابستان برابر با 04/0)، تابش خورشیدی سطح (فصل بهار با R2 برابر با 11/0 و فصل تابستان برابر با 05/0) و فشار سطحی (فصل بهار با R2 برابر با 11/0 و فصل تابستان برابر با 04/0) رابطه منفی ضعیفی با شدت جزایر حرارتی شهری داشتند. رابطه بین توپوگرافی و شدت جزایر حرارتی شهری نیز دارای یک رابطه مثبت ضعیف با R2 09/0 و 019/0 به ترتیب در فصل بهار و تابستان بوده است. نتایج رگرسیون چند متغیره نشان داد که در هر دو فصل بهار و تابستان، همه پارامترهای هواشناسی به طور قابل توجهی با شدت جزایر حرارتی شهری مرتبط هستند. بدین صورت که همه پارامترها دارای سطح اطمینان (Sig) 95 درصد یا کمتر از 05/0 (به جز بارندگی و سرعت باد در فصل بهار) بودند. تجزیه و تحلیل همبستگی پیرسون نشان داد که در فصل بهار، رابطه شدت جزایر حرارتی شهری با بارندگی، سرعت باد و توپوگرافی همبستگی مستقیم و با پارامترهای دمای هوا، تابش خورشیدی سطح و فشار سطح دارای همبستگی معکوس بوده است. در فصل تابستان نیز رابطه آن با پارامترهای بارندگی و توپوگرافی مستقیم و با دیگر پارامترها دارای رابطه معکوس بوده
است. در مجموع، یافتههای این مطالعه حاکی از آن است که پارامترهای هواشناسی به طور معناداری با شدت جزایر گرمایی شهری در کلان شهر تبریز مرتبط است و این رابطه در فصل تابستان قویتر است.