پنجره مجزا

امروزه محاسبه دمای سطوح مختلف پوشش گیاهی و خاکی با استفاده از تصاویر ماهواره ای، با هدف برآورد تبخیر و تعرق واقعی با الگوریتم بیلان انرژی، اهمیت بسیار زیادی دارد. در این مطالعات دقت محاسبه گرادیان حرارتی بین سطح زمین و هوا و میزان اختلاف دمای سطوح مختلف کاربری دارای اهمیت است. در دشت شهرکرد به منظور محاسبه دمای سطح زمین[1] سه چالش اصلی وجود داشت. نخست، نبود مطالعه مشخصی در زمینه محاسبه دمای سطح زمین با استفاده از باندهای حرارتی ماهواره Landsat8، دوم، فقدان داده های مشاهده ای دمای سطح پوشش های مختلف گیاهی و خاکی و سوم، محدود بودن داده های دمای سطح زمین ایستگاه های کلیماتولوژی و سینوپتیک به حداقل روزانه. در این مطالعه، به منظور تبدیل دمای درخشندگی2 سطح به دمای سطح زمین، از الگوریتم دوپنجره ای3 موجود AVHRR-NOAA استفاده شد و برای محاسبه گسیلندگی سطحی4 نیز روش پیشنهادی الگوریتم سبال5 به کار رفت. با توجه به نبودِ ایستگاه های هواشناسی مرجع، از داده های ایستگاه های غیر مرجع برای محاسبه دمای روزانه سطح زمین و لحظه عبور ماهواره استفاده شد و در نهایت، از روش محاسبه خطای انحراف برای واسنجی دمای سطح زمین ماهواره Landsat 8 و تهیه لایه میانگین روزانه دمای سطح زمین استفاده شد. در این مطالعه همه ضرایب همبستگی محاسبه شده بیشتر از 0.9 بود و تمامی روابط رگرسیونی، از نظر آماری، در سطح 95% و حتی 99% معنادار بودند. اختلاف مقادیر خطای انحراف محاسبه شده در روز-تصویرهای مختلف در بیشترین مقدار، 0.5 کلوین بود و میزان RMSE محاسبه شده نیز بین 1.9 تا 2.2 کلوین قرار داشت که در مقایسه با مطالعات مشابه مورد پذیرش بود.

هدف از پژوهش حاضر آشکارسازی گسترش فیزیکی و تغییرات مکانی جزایر حرارتی در شهر میناب طی سه بازه زمانی (سال های 1975-1988، 1988-2000 و 2000-2014) می باشد. بنابراین این تحقیق از نوع کاربردی می باشد. بدین منظور از تصاویر TM و OLI ماهواره لندست استفاده شد. تغییرات فیزیکی شهر از طریق تحلیل مقادیر مستخرج از دو شاخص تفاضل نرمال شده ساخت و ساز (NDBI) و تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) بدست آمد. برای پیدا کردن جزایر حرارتی از الگوریتم های تک کاناله و پنجره مجزا در نرم افزار ENVI استفاده شد. تغییرات مکانی دمای سطح زمین در نرم افزارArcGIS مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین میزان گسترش فیزیکی شهر در سال های 1988 تا 2000، به میزان 61/901 هکتار اتفاق افتاده که 6/55 درصد آن براساس رشد جمعیت و 4/44 درصد براساس افزایش سرانه زمین بوده است. مساحت جزایر حرارتی 96/112 هکتار برآورد گردید و روند شمالی-جنوبی و شرقی-غربی را نشان می-داد، که نسبت به دوره ی ماقبل خود بیش از 4 برابر رشد داشته است. سهم عامل جمعیت در این رشد 8/62 هکتار و سهم رشد بی قواره شهری 16/50 هکتار بوده است. همچنین مقدار آنتروپی شانون 3/0 بود که حکایت از رشدی غیرمتراکم در دوره مذکور دارد. در کل، در بازه 39 ساله مورد بررسی در شهر میناب، افزایش 5 برابری وسعت شهر، افزایش 34/6 برابری جمعیت و افزایش 7/5 برابری سطح جزایر حرارتی شهری مشاهده شده است.

جزایر حرارتی شهری اثرات مخربی بر محیط زیست دارد و مصرف انرژی را افزایش می دهد. این پژوهش با هدف بررسی خودهمبستگی فضایی دمای سطح زمین و ارتباط آن با کاربری اراضی شهر اهواز انجام شد. دمای روزانه و شبانه سطح زمین به ترتیب با به کارگیری روش پنجره مجزا از تصویر لندست 8 و محصول  مادیس MOD11A1  تعیین شد. نقشه کاربری اراضی در پنج کلاس شامل: اراضی ساخته شده، پوشش گیاهی، اراضی لخت، آب و رودخانه کارون تهیه شد. آماره موران جهانی در روز و شب به ترتیب برابر با 94/0 و 9/0 حاصل شد که بر این اساس، دمای سطح زمین روزانه و شبانه در شهر اهواز دارای الگوی خوشه ای است. براساس نتایج آماره گتیس- ارد جی بیشترین مساحت لکه های داغ روزانه و شبانه در شرق اهواز به ترتیب با 53/5050 و 69/8055 هکتار به دست آمد. طبق نتایج حاصل از آزمون کروسکال والیس، تفاوت معناداری بین میانگین دمای کاربری ها در سطح احتمال پنج درصد وجود داشت و کاربری ساخته شده از نوع صنعتی و اراضی لخت بیشترین دما و پهنه آبی و پوشش گیاهی کمترین دما را به خود اختصاص داده بودند. بین شاخص NDVI و LST همبستگی منفی (47/0-) وجود داشت. با وجود این، میانگین شاخص NDVI برابر با 17/0 بوده که نشان دهنده پوشش گیاهی ضعیف در شهر اهواز است؛ بنابراین ضرورت دارد که اقداماتی برای بهبود کیفیت پوشش گیاهی، گسترش فضای سبز شهری و حفظ منابع آبی برای تعدیل درجه دمای سطح زمین در شهر اهواز صورت پذیرد.