دمای سطح زمین

پهنه آبی تالاب هورالعظیم یکی از منابع آبی مرزی ایران و عراق است که در سالهای اخیر شاهد وقوع سیل های شدید و کاهش شدید سطح آب بوده و بحران های زیست محیطی را به شکل خشکسالی، نابودی مزارع و طوفان های گرد و غبار تجربه کرده است. در این تحقیق برای بررسی روند تغییرات تالاب هورالعظیم در سال 2000 تا 2023 از الگوریتم جنگل تصادفی استفاده شده و در کنار آن برای بررسی گسترش پهنه های آبی ناشی از سیل فروردین 1398 از شاخص های طیفی NDWI، NDVI و NDBaI در بازه زمانی 7 مارس، 8 آوریل و 24 آوریل 2019 بهره گرفته شد. با کاهش سطح تالاب، دمای 77 درجه سانتیگراد در ماه می 2023 در برخی نقاط شمال شرق تالاب به ثبت رسید. شاخص LST با شاخص NDBaI بیشترین همبستگی مثبت را به میزان 72/0 در 7 مارس 2019 نشان داده و بیشترین همبستگی منفی بین شاخص NDVI و LST به میزان 73/0- در سال 2000 به دست آمد. سطح تالاب هورالعظیم در سال 2000 معادل 256 کیلومتر مربع بوده و این میزان در سال 2023 به 780 کیلومتر مربع افزایش یافت. با این وجود در زمان وقوع سیل فروردین 1398 در بیشترین شدت سیل، سطح آب تالاب به همراه آب خروجی رودخانه کرخه به 3200 کیلومتر مربع افزایش یافته است. در زمان وقوع سیل، پوشش گیاهی کمترین میزان خود را تجربه کرده و بیشترین مساحت که به میزان 11843 کیلومتر مربع اختصاص به زمین های بایر داشته است. نتایج نشان می دهد که مدل جنگل تصادفی با دقت بالایی انواع مختلف کاربری ها را تشخیص داده است.

گرم شدن محیط زیست شهری یکی از پیامدهای رشد شهری ناپایدار است. هدف این پژوهش بررسی امکان مدل سازی تاثیر پارامترهای ساختاری شهر بر دمای سطح زمین در فصل تابستان در شهر تهران است. بدین منظور، از تصویر لندست-8 اخذ شده در سال 2018 به جهت محاسبه دمای سطح زمین استفاده شده و به منظور تعیین واحدهای مطالعاتی در این پژوهش از روش قطعه بندی شی گرا بر روی تصویر سنجنده سنتینل-2 سال 2018 استفاده گردیده و میزان پوشش گیاهی، جداسازی مناطق ساخته شده از مناطق ساخته نشده از این تصاویر استخراج شده است. همچنین روش شبکه عصبی پرسپترون چند لایه و روش شبکه عصبی کانولوشن به منظور مدل سازی تاثیر پارامترهای ساختاری شهر بر دمای سطح زمین در طی فصل تابستان مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج به دست آمده از انتخاب ویژگی به روش جنگل تصادفی برای فصل تابستان نشان می دهد که حضور پوشش گیاهی و کاربری های شهری که شامل مناطق مسکونی، مناطق تجاری و خدماتی، مناطق صنعتی، زمین های بایر است، و نیز لایه های اطلاعاتی تراکم معابر و تراکم جمعیت در این فصل بر تغییرات دمای سطح زمین تاثیر گذار هستند. همچنین نتایج حاصل از مدل سازی و نتایج به دست آمده از آزمون آماری تی نمونه های جفت شده نشان دهنده برتری روش شبکه عصبی کانولوشن با ریشه میانگین مربعات خطای 61/0 درجه سانتی گراد، ضریب تعیین 62/0 و درصد خطای برآورد 75/17 نسبت به روش شبکه عصبی پرسپترون چند لایه با ریشه میانگین مربعات خطای 82/0، ضریب تعیین 26/0 و درصد خطای برآورد 34/23 است.

هدف از این تحقیق بررسی روابط بین LST و LULC در منطقه گردنه حیران می باشد. شاخص های LULC متشکل از شاخص های تفاوت نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) ، تفاوت نرمال شده ساخت و ساز (NDBI) و تفاوت نرمال شده و اصلاح شده آب (MNDWI) می باشد. مساحت منطقه مورد مطالعه 95/156 کیلومتر مربع بوده که از این میزان در سال 1401، حدود 7/122 کیلومتر مربع اختصاص به پهنه جنگلی داشته و تنها 2/33 کیلومتر مربع اختصاص به زمین کشاورزی دارد. مقادیر شاخص MNDWI در غنی ترین منطقه در سال 1397 از مساحتی معادل 27/12 کیلومتر مربع برخوردار بوده و با کاهش شدید در سال 1401 مواجه شده و به 68/1 کیلومتر مربع رسیده است. پهنه های ساخت و ساز شده (NDBI) تا سال 1397 با افزایش مواجه بوده و تا سال 1401 با کاهش قابل توجهی روبرو گردید. حداکثر دمای سطح زمین (LST) از 42/35 درجه سانتیگراد در سال 1392 به 04/39 درجه سانتیگراد در سال 1401 رسیده است. پهنه برخوردار از دمای 20 تا 25 درجه سانتیگراد از 9/67 کیلومتر مربع به 124 کیلومتر مربع رسیده است. در نهایت، روابط همبستگی پیرسون نشان داد که شاخص NDVI و MNDWI با شاخص LST از همبستگی منفی برخوردار بوده و بین شاخص LST با شاخص NDBI همبستگی مثبت برقرار است. بیشترین همبستگی مثبت به میزان 77/0 بین LST و NDBI مربوط به بهار 1397 بوده و بیشترین همبستگی منفی به میزان 71/0- متعلق به شاخص MNDWI و LST بوده که در پاییز 1397 به ثبت رسیده است.

مداخلات انسان در عرصه های طبیعی به صورت تغییر در کاربری اراضی منجر به ایجاد دومینویی از ناهنجاری ها و سپس مخاطرات محیطی شده است. این تغییرات گسترده و انباشتی در پوشش و کاربری اراضی، خود را به شکل ناهنجاری هایی از قبیل شکل گیری رواناب های شدید، فرسایش خاک، گسترش بیابان زایی و شور شدن خاک نشان داده است. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی واداشت های دمایی ساختار پوشش اراضی استان لرستان و تحلیل اثر تغییرات کاربری اراضی بر ساختار دمایی استان است. در این راستا از داده های طبقات پوشش اراضی محصول کامپوزیت MCD12Q2 و دمای سطح زمین محصول MOD11A2 سنجنده MODISاستفاده شد همچنین، به منظور آشکارسازی واداشت های دمایی هرکدام از پوشش های اراضی استان در خلال فصل گرم و سرد از تکنیک ماتریس تحلیل متقاطع (CTM) استفاده شد. نتایج نشان داد به طورکلی در سطح استان لرستان 5 طبقه پوشش شامل: اراضی جنگلی، مراتع، اراضی کشاورزی، اراضی ساخته شده و اراضی بایر قابل آشکارسازی بودند. نتایج حاصل از تحلیل ماتریس متقاطع نشان داد که در فصل گرم و فصل سرد به ترتیب پوشش جنگلی (کد 5 IGBP) با دمای 48 درجه سانتی گراد و پوشش اراضی شهری و مسکونی (کد 13 IGBP) با دمای 16 درجه سانتی گراد به عنوان گرم ترین کاربری به شمار می روند. علاوه بر آن مشاهده گردید که از سویی واداشت های حرارتی پوشش اراضی در فصل گرم به حداقل رسیده و تفاوت معنی داری بین ساختار دمایی طبقات پوشش اراضی دیده نمی شود؛ اما در فصل سرد، واداشت های حرارتی پوشش اراضی به صورت بارزتری خود را نشان می دهد. نتایج حاصل از آزمون تحلیل واریانس بیانگر آن بود که در دوره سرد سال، برخلاف دوره گرم سال، طبقات پوشش اراضی مختلف؛ به صورت معنی داری (Sig=0.026) واداشت های حرارتی متفاوتی را در سطح استان، ایجاد کرده است. تحلیل تعقیبی شفه بیانگر آن بود که این تفاوت بین طبقات پوشش مراتع و پوشش بیلت آپ بوده است.

دمای سطح زمین اطلاعات مهمی را در زمینه نقش کاربری اراضی و پوشش زمین بر روی فرایندهای بیلان انرژی ارائه میدهد. بنابراین هدف این تحقیق، ارزیابی الگوهای LST در اثر تغییرات رخ داده در کاربری اراضی (LULC) می باشد.منطقه مورد مطالعه با وسعتی معادل 6/300 کیلومتر مربع در منطقه تالش واقع شده است. به این منظور تصاویر لندست در فصول خشک و مرطوب از سال 1365 تا 1401 دانلود گردید. چهار طبقه کاربری با طبقه بندی بیشترین شباهت(MLC) و ماشین بردار پشتیبانی(SVM) در بازه های زمانی 36 ساله شناسایی شد. مقادیر ضریب کاپا برای مدل SVM معادل 7802/0 بوده و برای مدل MLC معادل 5328/0 بوده است. شاخص های طیفی NDVI، NDSI و NDWI برای پوشش گیاهی، خاک بایر و آب محاسبه شده و در سالهای فوق با LST تطبیق داده شدند. تغییرات کاربری زمین طی سال های 1365 تا 1401 عامل مهمی در تغییرات دمای سطح زمین بوده که به طور متوسط از 7/13 درجه سانتیگراد تا 5/39 درجه سانتیگراد در فصل مرطوب و 37/0- تا 07/41 درجه سانتیگراد در فصل خشک متغیر بوده است. پهنه های آبی و پوشش گیاهی کمترین و خاک بایر بیشترین مقادیر LST را نمایش داده اند. بیشترین همبستگی منفی به میزان 74/0- متعلق به شاخص NDVI در سال 1365 بوده و بیشترین همبستگی مثبت به میزان 79/0 متعلق به شاخص NDSI در سال 1365 می باشد. مساحت پهنه جنگلی کاهش 3/20 درصدی و اراضی کشاورزی افزایش 217 درصدی را در 36 سال نشان می دهند. زمین های بایر بیشتر تغییر را داشته و از 2/68 کیلومتر مربع به 12 کیلومتر مربع کاهش یافتند. به طور کلی LST ، به علت افزایش فعالیت های انسانی از قبیل گسترش زمین های زراعی و جنگل زدایی در دوره مورد مطالعه افزایش یافته است.

یکی از دغدغه های زیست محیطی مهم جهانی در طی سال های اخیر پدیده گرمایش زمین است. شناخت روابط بین پدیده های تاثیرگذار بر این پدیده، راهی برای کاهش و کنترل دمای سطح زمین و عدم شکل گیری جزایر حرارتی ناشی از آن می باشد. هدف این پژوهش تعیین رابطه شدت دمای سطح زمین با متغیرهای So2، CH4 ، Co، O3 ، NO2 ، HCH ، H2O ،PM ،LST-Day و همینطور بررسی تغییرات زمانی مکانی جزایر حرارتی در استان تهران می باشد. در این بررسی از تولیدات ۸ روزه ماهواره آکوا و داده های سنتینل۵ به همراه روش کد نویسی به زبان جاوا اسکریپت در سامانه گوگل ارث انجین، تحلیل مسیر و روش خوشه بندی استفاده شده است. بنا بر یافته های پژوهش، روند و جهت تغییرات مکانی جزایر حرارتی استان تهران درطی سال های 2022 2000 از شهر تهران به سمت شهرها و شهرک های اقماری اطراف آن در حال حرکت و تغییر مکان بوده است. بر اساس مشابهت دمایی بین مناطق ۲۲ گانه شهری به روش خوشه بند ی K-mean شش خوشه اصلی تشکیل گردید. نتایج جدول نهایی تحلیل مسیر به کمک نرم افزار AMOS، نشان داد که در بین متغیرهای مورد مطالعه؛ بیشترین ضریب تأثیرکلی بر افزایش دمای شبانه سطح زمین به ترتیب مربوط به دمای روزانه سطح زمین، بخار آب و مونوکسیدکربن بوده است. همچنین ذرات PM بیشترین ضریب تأثیر کلی را در کاهش دمای شبانه به خود اختصاص داده است.

برآورد دمای سطح زمین در پهنه ی وسیع از طریق سنجش از دور، نقصان پایش آن را در ایستگاه های محدود هواشناسی رفع می کند. با توجه به پایش دمای سطح زمین در تعداد محدودی از ایستگاه های هواشناسی به صورت نقطه ای و نیاز به توزیع مکانی دمای سطح در پهنه ی وسیع و به طور هم زمان، دمای سطح زمین محاسبه گردید. هدف از این مطالعه برآورد دمای سطح زمین با استفاده از روش سبال (SEBAL) در حوضه ی آبخیز پریشان و تعیین ارتباط آن با کاربری/پوشش اراضی (LULC) می باشد. برای این منظور از تصاویر ETM+ سال های 2000 و 2013 استفاده شده و پس از انجام مراحل مختلف پردازش تصاویر نسبت به استخراج نقشه های کاربری اراضی بر اساس روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) در دوره ی زمانی 13 ساله اقدام گردید. نتایج این پژوهش نشان داد بیشترین تغییرات کاربری اراضی در کاربری دریاچه به چشم می خورد که حدود 35/97 درصد وسعت دریاچه در این دوره ی 13 ساله، تخریب شده و بخش عمده ی آن به زمین های بایر و اراضی کشاورزی تغییر کاربری داده است. علاوه بر این، افزایش بیابان زایی و کاهش پوشش گیاهی، روند افزایش دمای سطح زمین (LST) را تحت تأثیر قرار می دهد. بیشترین میزان دما (LST) در نمک زارها و اراضی بایر با رخنمون سنگی مشهود است که با گذشت سالیان متمادی نیز روند افزایش دما قابل تأمل است. نتایج این پژوهش در مطالعات حفاظت منابع طبیعی بسیار کاربردی بوده و می تواند راه گشای برنامه ریزی های حفاظت منابع طبیعی قرار گیرد.

سطوح دارای پوشش برف (SC) بر تعادل انرژی سطح زمین از طریق بازخورد آلبیدو تأثیر می گذارد، و همچنین تاثیر عمده ای بر فرآیندهای اقلیمی، فعالیت های انسانی و چرخه هیدرولوژی، دارد. دمای سطح زمین (LST) از عناصر اصلی در شناخت اقلیم یک منطقه است که تغییرات و نوسانات آن ها در طبقات ارتفاعی مختلف برای بررسی های هیدرولوژیکی بسیار کاربردی است. هدف از این مطالعه ارزیابی و بررسی ارتباط دمای سطح زمین و سطح پوشش برف با مولفه توپوگرافیکی ارتفاع در حوضه دریاچه ارومیه می باشد. در این پژوهش به علت سهولت دسترسی به داده های سنجش ازدور و تفکیک مناسب زمانی و مکانی تصاویر ماهواره ای ترا، از تصاویر سنجنده مودیس به صورت ماهانه، فصلی و سالانه در بازه زمانی 1379-1399 استفاده شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد بین LST و SC رابطه معکوس وجود دارد، همچنین بررسی نقشه های SC و طبقات ارتفاعی نشان می دهد رابطه مستقیمی بین این دو متغیر وجود دارد، در واقع با افزایش ارتفاع پایداری برف در منطقه افزایش می یابد به طوری که در ارتفاعات بیشتر از 3000 متر مقدار سطح پوشش برف بیش از 98% نسبت به منطقه است. تغییرات دمای سطح زمین در ارتفاعات مختلف معکوس تغییرات سطح پوشش برف است بنابراین در ارتفاعات کمتر از 2000 متر میانگین سالانه دما 21تا 35 درجه سانتی گراد است، اما در ارتفاعات بالاتر از 3500 متر میانگین دمای سالانه حدود 7 الی 13 درجه می باشد.