دمای سطحی زمین

دمای سطحی زمین یکی از کلیدی ترین پارامترهای مورد نیاز مطالعات محیطی مختلف در مقیاس های محلی تا جهانی می باشد. با توجه به محدودیت های ایستگاه های هواشناسی، سنجش از دور حرارتی افق جدیدی برای کسب این نوع اطلاعات باز کرده است. اخیراً با پرتاب موفقیت آمیز ماهواره لندست 8 که دارای دو باند حرارتی است، امکان خوبی برای برآورد دمای سطح زمین با استفاده از فناوری سنجش از دور حرارتی فراهم شده است. روش های زیادی برای محاسبه دمای سطحی زمین گسترش پیدا کرده است ولی با توجه به گزارش هایی مبنی بر وجود عدم قطعیت قابل توجه در کالیبراسیون باند 11 سنجنده TIRS ماهواره لندست 8، کماکان گسترش روش های مبتنی بر یک باند حرارتی ضروری به نظر می آید. در این مطالعه، روش پنجره یکتا که سه پارامتر اساسی آن قابلیت انتشار زمینی، قابلیت عبور اتمسفری و میانگین دمای مؤثر هوا می باشند، برای ماهواره لندست 8 بهینه شده و تحت الگوریتمی خودکار در محیط نرم افزار MATLAB ارائه شده است. این الگوریتم با کمترین مداخله کاربر، در کمترین زمان در مقایسه با روش های رایج و با دقت قابل قبولی دمای سطحی زمین را برآورد می کند. پس از اعمال الگوریتم بر روی تصاویر ماهواره ای مربوط به منطقه مورد مطالعه در 28 تیرماه 1395، دمای سطحی پایین تر مناطق با پوشش گیاهی نسبت به زمین های بایر و مناطق شهری با دقت 1/2 درجه سانتی گراد قابل مشاهده است.

مدیران و مسئولان منابع انرژی کشور هم اکنون با مسئله چالش جدی در زمینه شناسایی علت های شکل گیری جزایر حرارتی و چاره اندیشی در زمینه کاهش این پدیده مخرب مواجه هستند. برای این منظور نیاز به گردآوری اطلاعات مکانی دقیق و قابل اطمینان درباره محل تمرکز ناهنجاری های حرارتی می باشد. دمای سطح زمین یکی از پارامترهای کلیدی برای کنترل و ارزیابی فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی سطح زمین و یک عامل مهم برای مطالعه آب و هوا در مناطق شهری محسوب می شود. اما داده های دمای ثبت شده توسط ایستگاه های سینوپتیک فاقد قدرت تفکیک مکانی مناسب می باشند. از طرفی دستیابیبه اطلاعاتدر کوتاه ترینزمانوباکم ترینهزینهازجملهعواملمهمتأثیر گذاربرتصمیم گیریاست. هدف از انجام این پژوهش بررسیارتباط تغییر کاربری زراعی و دمای سطحی با استفاده از داده های سنجش از دور زابل در استان سیستان و بلوچستان است. درسال هایاخیراستفاده ازروش هاینوین،کم هزینه و سریعمانندفناوری سنجشازدور،به علتتواناییدرشناساییپدیده هاهموارهموردتوجهمتخصصین، مدیرانوتصمیم گیرانبودهاست. روش تحقیق در این پژوهش با استفاده از تصاویر لندست و همچنین یک الگوریتم تک باندی وابسته به شاخص تفاضل گیاهی نرمال شده مقادیر محاسبه شده است. همچنین نقشه های کاربری اراضی با الگوریتم دقیق شبکه های عصبی محاسبه و رابطه تغییرات دمای سطح با تغییرات کاربری و همچنین تغییرات پوشش گیاهی محاسبه شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که تغییرات دما با تغییرات پوشش گیاهی رابطه عکس دارد و بیشترین دما به مناطق ساخته شده و بایر تعلق دارد

به منظور بررسی تغییرات پوشش زمین بر دمای رویه سطحی زمین، تصاویر مودیس مربوط به پوشش سطح زمین (MCD12Q1) در فاصله زمانی سال های  2001 تا 2019 میلادی دریافت شد. محصول پوشش سطح زمین بر اساس  برنامه بین المللی ژئوسفر- زیست کره استخراج و با کمک الگوریتم درخت خوشه بندی تغییرات پوشش سطخ زمین مشخص شد. برای تهیه  انواع مؤلفه های دمای سطحی، محصول دمای سطح زمین(MOD11) نیز در مقیاس روزانه در محیط سامانه گوگل ارث انجین تهیه شد. در مرحله آخر برای آشکارسازی تأثیر پوشش های زمین، بر مؤلفه های دمای سطحی از ابزار تحلیل خود همبستگی موران جهانی، شاخص انسلین موران محلی، همچنین ضریب همبستگی پیرسون ، رابطه رگرسیونی و مقدار معناداری بین متغیرها در محیط برنامه نویسی R  اقدام شد. بر اساس نقشه های پوشش سطح زمین، پوشش بوته زارها، علفزارها، زمین های زراعی، پوشش گیاهان پراکنده و مناطق سکونتگاهی، پوشش های غالب منطقه را تشکیل می دهند. در طی 19 سال افزایش وسعت طبقه پوشش گیاهی پراکنده و بوته زارهای بی ثمر نشان دهنده تغییرات منفی در اکوسیستم منطقه است. به گونه ای که از مساحت طبقات دیگر همچون زمین های زراعی، و علف زارها  کاسته و بر وسعت این طبقات  افزوده شده است. دمای سطح زمین این منطقه، دارای ساختار فضایی بوده و به شکل خوشه ای در 3 خوشه توزیع شده است. خوشه های داغ، مناطق کم ارتفاع، خوشه های سرد، مناطق پر ارتفاع و ناخوشه ها کوهپایه ها را دربر گرفتند. در بررسی اثرات پوشش های سطح زمین بر دمای رویه سطحی زمین، در طی 19 سال، دمای شبانه روزی لایه سکونتگاه ها حدود1.12 درجه و لایه زمین های زراعی0.41 درجه سانتی گراد افزایش یافته است. در مقیاس دمای روزانه، لایه سکونتگاه ها ازافزایش دمای حدود 1 درجه برخوردار است. در مقیاس دمای سطحی شبانه، پوشش های زمین های زراعی، پوشش های گیاهی پراکنده و لایه سکونتگاه ها به ترتیب 6.2، 0.8 و 0.6 درجه سانتی گراد، افزایش دما را بخود ثبت کردند.

با گسترش محدوده شهرها برخی زمین هایی که پیش ازاین سال ها با کاربری باغ مورداستفاده قرار می گرفتند درون حریم شهرها واقع شده اند. اختلاف ارزش زمین با کاربری باغ نسبت به کاربری شهری نظیر مسکونی و تجاری صاحبان باغ ها را به سمت تغییر کاربری ترغیب می کند. متولیان امور شهری با اعمال قوانین سخت گیرانه سعی دارند مانع از تغییر کاربری شوند. بررسی میزان موفقیت این گونه برنامه ریزی ها، نیازمند بررسی تغییر کاربری زمین های قرار گرفته در محدوده شهر در یک بازه زمانی بلندمدت است. در این تحقیق هدف اصلی آشکارسازی باغ های شهری متروکه با استفاده از تصاویر چندزمانه ماهواره لندست است. هدف دوم تعیین میزان تغییرات باغ های شهری منطقه موردمطالعه طی 30 سال گذشته است. در این تحقیق بر پایه تصاویر ماهواره لندست در سال های 2018 و 1988 برای دامنه شمالی کوهستان الوند در استان همدان و محدوده شهر همدان شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) در کنار دمای سطحی زمین (LST) در 9 مقطع زمانی در هر سال استخراج شد. به طورکلی نتایج تحقیق افزایش دمای سطحی 4.75 سانتی گراد برای منطقه طی 30 سال را نشان می دهد، همچنین رابطه معکوس دمای سطحی با شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی مورد تأیید است. بر مبنای تفکیک باغ های شهری یک مقایسه بین سال های 2018 و 1988 صورت پذیرفت که نتایج حاکی از کاهش 175 هکتاری باغ های شهری در منطقه موردمطالعه، معادل کاهش 49 درصدی باغ های شهری است. در بخش اصلی تحقیق بر مبنای رفتارسنجی باغ های شهری در این دو ویژگی یک شاخص تفکیک برای باغ های فعال از متروکه ارائه شده است که پس از بررسی نتایج بر مبنای داده های واقعیت زمینی شامل 25 باغ فعال و 25 باغ متروکه، روش پیشنهادی دارای دقت کلی 82% و ضریب کاپا 0.64 است.