جزایر گرمایی شهری

شهرنشینی به طور بی سابقه در سراسر جهان درحال رشد و توسعه است. یکی از تأثیرات کلیدی و مهم رشد سریع شهرنشینی در محیط طبیعی که توسط انسان تغییر یافته، جزایر گرمایی شهری است. تأثیرات ترکیب پوشش زمین بر روی دمای سطح زمین به طور گسترده بررسی شده است. اما در مطالعات محدودی به رابطه بین دمای سطح زمین و سنجه های سیمای سرزمین در کاربری های مختلف پرداخته شده است. به این منظور، در پژوهش حاضر، برای بررسی اثرهای کاربری زمین و پوشش زمین بر دمای سطح زمین از تصاویر لندست 8 و لایه های کاربری زمین مربوط به منطقه 6 تهران استفاده شده است که شامل پنج نوع کاربری مسکونی قدیمی، مسکونی جدید، بایر، صنعتی، و سازمانی است و از انواع پوشش زمین، پوشش گیاهی درنظر گرفته شده است. ارتباط زیاد دمای سطح زمین و سنجه های سیمای سرزمین نشان می دهد سیمای سرزمین نیز در ایجاد جزایر گرمایی شهری مؤثر است. براساس نتایج به دست آمده بعد از زمین های صنعتی، زمین های سازمانی بزرگ ترین عامل در ایجاد جزایر گرمایی شهری است. این نتایج نشان دهنده آن است که در عوامل کلیدی مؤثر بر دمای سطح زمین شهری نه تنها الگوی پوشش زمین و کاربری زمین، بلکه تأثیر عوامل انسانی نیز باید مورد توجه واقع شده و درنظر گرفته شود.بنابراین، توضیح جزایر گرمایی شهری توسط پوشش زمین (پوشش گیاهی) به تنهایی کافی نیست. این یافته ها برای درک بهتر محیط زیست شهری و همچنین برنامه ریزی برای نحوه استفاده از زمین به منظور به حداقل رساندن اثرهای محیط زیست شهری مفید است.

نواحی سکونتگاهی الگوهای متنوعی از چیدمان سطوح نفوذناپذیر هستند که به شدت تحت تأثیر خصوصیات منفی محیط زیستی - اکولوژیک مانند شکل گیری جزیره حرارتی قرار دارند. در این مطالعه، رابطه بین این چیدمان با خصوصیات دمایی نواحی سکونتگاهی در واحد بلوک های شهری در جلگه استان گیلان، مدل سازی شد. برای استخراج نواحی سکونتگاه هر واحد بلوک، از تحلیل شی گرای تصاویر ماهواره لندست در تابستان سه مقطع زمانی (1381، 1391 و 1401) استفاده و متوسط دمای هر بلوک در هر مقطع با استفاده از معادلات انتقال تشعشع تهیه شد. متغیرهای توصیفی دمای هر بلوک در دو دسته متغیرهای ذاتی و متغیرهای همسایگی تهیه و با استفاده از تحلیل مؤلفه های اصلی، چهار متغیرِ وسعت واحد، سنجه مرز مشترک، وسعت پلیگون مادر و نسبت محیط به مساحت واحد به عنوان مهم ترین پارامتر شناسایی و به مدل رگرسیون غیرخطی GAM وارد شدند. نتایج مدل سازی (619/0= R2) نشان داد که دو عامل وسعت بلوک شهری و وسعت پلیگون شهری که در آن قرار دارد، به صورت مستقیم منجر به افزایش دمای بلوک می شود. شکل خطی هر واحد، نسبت بالای محیط به مساحت و داشتن کمترین مرز مشترک با سایر واحدهای شهری نیز نقش کاهنده متوسط دمای واحدهای شهری در دوره های زمانی مورد مطالعه داشته اند. نتایج حاصل می تواند به درک بهتر عوامل مؤثر بر دمای سطح زمین در مناطق سکونتگاهی بخصوص پیکربندی و ساختار بلوک های شهری کمک کند.

در جامعه کنونی از جزیره حرارتی شهری به عنوان یکی از مهم ترین مخاطرات طبیعی نوظهور یاد می شود. که به شکل اختلاف دمای سطح مناطق شهری به نسبت مناطق پیرامونی به دلایل گوناگون اکولوژیکی، مورفولوژی و توپوگرافی می باشد. این پژوهش جزایر حرارتی شهر تبریز را به عنوان یکی از مهم ترین مراکز جمعیتی و صنعتی ایران در نمونه موردی منطقه 8 آن، با استفاده از تصاویر لندست 8 موردبررسی قرارگرفته شده است. اهداف این پژوهش شامل استخراج، مکان یابی و تحلیل پدیده جزایر حرارتی شهری در منطقه موردمطالعه با استفاده از الگوریتم های مشخص و تهیه نقشه های مربوطه و بررسی با نوع مصالح استفاده شده بود که شناسایی دو جزیره حرارتی گرم در مرکز و غرب با دمای 48/33 درجه سانتی گراد و یک جزیره حرارتی سرد در شمال منطقه با دمای 02/20 درجه سانتی گراد را در پی داشت. در ادامه شاخص های تأثیرگذار در جزایر حرارتی زمین شهری در محدوده مطالعاتی مورد ارزیابی واقع گردید. پس از تحلیل 15 عامل عمده تعیین شده برای منطقه 8 تبریز و برداشت های میدانی از عمده مصالح مورداستفاده محدوده که اکثراً سیمان و خشت بود و تعیین بازتاب نور، نرخ انتشار تابش حرارتی، ظرفیت گرمایی و بازتاب خورشیدی رنگ های موجود در محدوده، نتایج به دست آمده این است که با برخورداری کم وبیش تمام منطقه از شاخص های تأثیرگذار جزایر حرارتی، تفاوت اصلی در اختلاف درجه حرارت شهری را می توان در نوع مصالح روسازی به کار برده شده و رنگ آن در جزایر حرارتی تعیین شده مشاهده نمود. جایی که جزیره حرارتی سرد یعنی بازار سرپوشیده تبریز علی رغم شرایط تقریباً یکسان با جزایر گرمایشی موجود در بیشتر شاخص های تعیین شده، تفاوت اصلی در نو مصالح روسازی نمایان بود که از سنگ مرمر و مصالح انعکاسی روشن استفاده شده است. فلذا مصالح پوسته شهری مهم ترین نقش را در کاهش دریافت، ذخیره حرارت و انتقال آن به محیط شهری دارند. در آخر نیز به ارائه راهکارهای قابل اجرا در رابطه با استفاده از مصالح خنک در روسازی های جزایر حرارتی تعیین شده منطقه 8 شهر تبریز پرداخته شده است.

جزیره گرمایی شهری (UHI) یکی از مهمترین مشکلات شهرها در قرن جدید است که در نتیجه شهرنشینی و صنعتی شدن ایجاد شده است. شکل گیری جزایر گرمایی تحت تأثیر عوامل مختلف محیط طبیعی و مصنوع شهر است که باعث افزایش درجه دمای یک منطقه شهری در مقایسه با محیط اطراف می شود. مهم ترین عوامل شامل پوشش سبز، پوشش آبی، فشردگی ساخت، نوع کاربری زمین و... است. از این رو این مطالعه با هدف یافتن رابطه بین شدت جزایر گرمایی و عوامل کلان مقیاس محیط طبیعی و مصنوع در کلانشهر اصفهان انجام شده است. سئوالات تحقیق در پنج سناریو برای شهر اصفهان مطرح شده اند. این سناریوها بر مبنای دمای سطح زمین در «چهار فصل سال» و یک سناریو برای بررسی «تفاوت دمای سطح زمین در هنگام جاری بودن رودخانه زاینده رود» در بازه زمانی 2011 تا 2020 بوده و همبستگی آنها با متغیرهای «فشردگی ساخت»، «پوشش سبز»، «پوشش آبی» و «آلودگی هوا» ارزیابی شده است. روش تحقیق در بررسی ادبیات موضوع، روش مروری ساده بوده و در راستای ارزیابی متغیرها و بررسی رابطه میان جزایر گرمایی با متغیرهای مستقل پژوهش از روش ضریب همبستگی پیرسون، در محیط نرم افزار SPSS استفاده شده و نوع و میزان ارتباط هر عامل با شکل گیری جزایر گرمایی شهر اصفهان شناسایی گردیده است. نقشه های جزایر گرمایی، بر مبنای نقشه های دمای سطح زمین (LST) بر اساس تصاویر ماهواره ای سنجنده MODIS، نقشه ساختار سبز بر اساس پراکندگی پوشش گیاهی (NDVI) و نقشه پوشش آبی بر اساس شاخص نرمال شده پراکندگی آبی (NDWI)، بر مبنای تصاویر ماهواره ای Landsat 8 با پردازش در محیط نرم افزار ENVI 5.3 تهیه شده است. نتایج نشان می دهد در هنگام شب در محدوده شهر اصفهان در تمامی سناریوها، جزایر گرمایی و در هنگام روز، جزایر سرمایی پدید می آید. اصلی ترین عامل تشدیدکننده جزایر گرمایی در شهر اصفهان، فشردگی ساخت (نسبت توده به فضا) است؛ آلودگی هوا نیز ارتباط اندکی با افزایش دمای سطح در هنگام روز و تابش خورشید دارد. آنچه مشهود است، پوشش گیاهی در شهر اصفهان با توجه به شرایط اقلیمی نقش مؤثرتری به نسبت عوامل دیگر در تعدیل جزایر گرمایی شهر دارد.

در این پژوهش به ارزیابی تأثیرات خدمت اکوسیستمی خنک کنندگی زیرساخت های سبز بر کاهش جزایر گرمایی شهری تبریز پرداخته شده است. بدین صورت که ظرفیت کاهش جزایر گرمایی تبریز در هر سه دوره زمانی 1363، 1381 و 1401 در 5 کلاس از بهترین حالت تا بدترین حالت با استفاده از مدل سرمایش شهری نرم افزار InVEST مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کلان شهر تبریز در بهترین حالت در سال 1363 یعنی در کلاس 69/0 تا 83/0 درصد 47/15 درصد، در سال 1381 در کلاس 66/0 تا 90/0 درصد 63/15 درصد و در سال 1401 در کلاس 69/0 تا 83/0 درصد 93/13 درصد توانسته جزایر گرمایی را کاهش دهد. به عبارتی کلان شهر تبریز در کاهش جزایر گرمایی در هر سه دوره به خوبی عمل نکرده و در بدترین شرایط قرار دارد. در هر سه دوره زمانی، الگوی کاهش جزایر گرمایی تبریز منطبق با الگوی کاربری اراضی کشاورزی و فضای سبز از هر سه نوع الگوی خوشه ای، بلوکی و تکه تکه بوده است. الگوی کاهش جزایر گرمایی تبریز در سال 1401 بر خلاف سال های 1363 و 1381 بیشتر از نوع تکه تکه و کمتر از نوع خوشه ای و بلوکی بوده که این مورد نشان دهنده این است که زیرساخت های سبز تبریز رفته رفته تکه تکه و کوچک شده است. کلان شهر تبریز در سال های 1363، 1381 و 1401 به ترتیب 226640، 562269 و 1263294 مگاوات ساعت صرفه جویی انرژی ناشی از کاهش جزایر گرمایی به واسطه زیرساخت های سبز شهری را داشته است

زمینه و هدف: یکی از معضلات نوظهور جامعه شهری و بخصوص کلان شهرها، مبحث جزایر حرارتی شهری است که منجر به اختلاف دمای این سطوح به نسبت مناطق حاشیه خود به دلایل مختلف اکولوژیکی، مورفولوژی، توپوگرافی، جمعیتی و... استروش بررسی: در این پژوهش جزایر حرارتی شهری تبریز در نمونه موردی منطقه 1، ناحیه 1بعنوان محدوده اول و منطقه 6، ناحیه 4 بعنوان محدوده دوم ازاین کلان شهر، با استفاده ازتصاویر سنجش ازدور لندست 8 مورد بررسی قرار گرفت. اهداف این پژوهش شامل استخراج، مکانیابی و تحلیل پدیده جزایر حرارتی شهری درمحدوده موردمطالعه با استفاده از فرمولهای مشخص و تهیه نقشه های مربوطه با تمرکز بر شاخصهای اکولوژیکی و مورفولوژی است.یافته ها و نتیجه گیری: یافته ها نشان می دهد که محدوده اول، دمای کمینه 88/15 درجه و بیشینه آن 65/37 درجه بوده و درمحدوده دوم کمینه 11/24 و بیشینه 87/40 درجه است. با بررسی نقشه های استخراج شده براساس شاخصهای درنظر گرفته شده اکولوژیکی یعنی پوشش گیاهی، باد، تابش آفتاب و ارتفاع ازسطح دریا و شاخصهای مورفولوژی یعنی ارتفاع ساختمان، تراکم ساختمانی، نمای ساختمان و بام ساختمان ها در هر دو محدوده، به این نتیجه رسیدیم که محدوده اول باارتفاع بالاتر ازسطح دریا، دریافت مناسب تر بادهای غالب شمالشرقی، جهت گیری مناسب تر خیابان ها، ارتفاع طبقات پایین تر و اکثرا یک طبقه بودن آنها و فراوانی بام های انعکاسی به نسبت محدوده دوم، ازدلایل خنک تر بودن این محدود بوده است. هرچند محدوده دوم ازلحاظ پوشش گیاهی وضع مناسب تر و تراکم ساختمانی کمتری برخورداراست.