تحلیل تغییرات مکانی - زمانی الگوهای حرارتی شهر اراک با پردازش تصاویر ماهواره ای و GIS (مقاله علمی وزارت علوم)

چکیده

امروزه افزایش درجه حرارت برخی از مناطق پرجمعیت شهری   در مقایسه با   محدوده روستایی   اطراف، پدیده ای تحت عنوان   جزیره گرمایی شهری   را به وجود آورده و موجب بروز مشکلات فراوانی شده است . جزیره حرارتی شهری، سطحی از شهر است که به میزان قابل توجهی از مناطق روستایی اطراف گرم تر است . بدین منظور، ابتدا 8 تصویر ماهواره ای دوره گرم سال شهر اراک، طی بازه زمانی 1985 تا 2017 با استفاده از داده های سنجنده های ( TM ) لندست های 4 و 5، (+ ETM )  لندست 7، ( OLI / TIRS ) لندست 8 جمع آوری و استخراج گردید. بعد از پیش پردازش های لازم، شاخص های تفاضل پوشش گیاهی نرمال ( NDVI ) ، دمای سطح زمین ( LST ) و شاخص پراکندگی عرصه حرارتی شهر با ارزیابی اکولوژیکی ( UTFVI ) محاسبه گردید. الگوریتم مورد استفاده برای استخراج درجه حرارت سطح زمین، الگوریتم تک پنجره ( Mono_Window ) می باشد که گسیلمندی آن با استفاده از شاخص پوشش گیاهی ( NDVI ) به دست آمد. براساس نتایج حاصل از پردازش تصاویر، مکان های دارای جزیره حرارتی، چگونگی تغییرات دمایی شهر، ارتباط بین تغییرات دمای سطح زمین با پوشش سطحی بررسی و تحلیل گردید تا جزایر حرارتی شهری اراک شناسایی و تحلیل شوند. نتایج به کارگیری شاخص های ( NDVI ) و ( LST ) نشان داد که، بیشترین نمود جزایر حرارتی، در مناطق با کاربری صنعتی، مکان های پرترافیک و دارای آلودگی شدید هوا و تراکم بالای جمعیت، مناطق با پوشش گیاهی ضعیف، مناطق دارای بافت فشرده و فرسوده مشاهده گردید. تحلیل نقشه های دمایی نیز مشخص کرد که، کاربری های مسکونی به سرعت پیشرفت نموده اند و همچنین کاربری های صنعتی در حاشیه های شهر به ویژه در منطقه یک شهرداری باعث افزایش دما در آن مناطق شده است. تغییرات مقیاس زمانی الگوهای دمایی اراک نشان داد که، از سال 1985 تا 2017 در منطقه یک شهرداری (شرق و شمال شرقی اراک) حدود 4/3 درصد بر مساحت طبقه چهارم دمایی(41 تا 48 درجه سانتی گراد) افزوده شده و الگوهای حرارتی در منطقه مذکور بیشترین شدت دمایی را داشته است. در منطقه دو و سه شهرداری که جزء بافت قدیمی و با تراکم شدید کاربری های مسکونی مشخص و ازنظر پوشش گیاهی فقیر هست نیز باعث تجمع دماهای نسبتاً بالا در این مناطق شده است. در منطقه چهار و پنج به دلیل وجود پوشش گیاهی انبوه، میزان تجمع جزایر حرارتی کم بوده و همواره دمای پایین تر ثبات داشته است. در حاشیه های شهری به دلیل کمربند شمالی و ترافیک و تردد ماشین های سنگین، جزایر حرارتی به صورت نواری تشکیل شده است. توسعه کاربری شهری در طول دوره مورد مطالعه، بسیار محسوس بوده است. به طوری که از سال 2002 به بعد، شاهد افزایش دما و کاهش مساحت پوشش گیاهی در سطح وسیعی از شهر اراک بودیم. براساس نتایج حاصل از شاخص ( UTFVI ) ، در حاشیه های شهر، به علت وجود تجمع جزایر حرارتی، وضعیت دمای بحرانی آزاردهنده حاکم است. اما در مکان های با پوشش گیاهی و تعدیل دما، به ویژه منطقه 4 و 5 وضعیت بحرانی اندکی، حاکم بوده است.