جزیره حرارتی

دمایی سطح زمین (LST) یکی از پارامترهای مهم در مطالعه تغییرات آب و هوایی و فرآیندهای فیزیکی سطح زمین است. در این مطالعه، ابتدا تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر دمای سطح زمین در شهر اهواز مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار، تصاویر ماهواره ای سال های 2002، 2013 و 2020 با روش شیءگرا، طبقه بندی شده و دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم پنجره مجزا محاسبه گردید. در ادامه جهت بررسی الگوهای مکانی زمانی دمای سطح زمین و جزایر حرارتی، از سه شاخص NDVI، UHII و UHIII استفاده شده و دمای طبقات پوشش گیاهی استخراج گردید. مقادیر خطای RMSE بین دمای اندازه گیری شده میدانی و دمای استخراج شده از تصاویر سال های 2002، 2013 و 2020 به ترتیب 79/1، 66/1 و 98/0 محاسبه شد. نتایج نشان داد؛ در سال های 2002-2020 نواحی ساخته شده و نواحی بایر به ترتیب 69/5779 و 66/2521 هکتار افزایش و پوشش گیاهی و پهنه های آب به ترتیب 15/3200 و 89/57 هکتار کاهش یافته است. طی این دوره، دمای سطح زمین در نواحی ساخته شده، نواحی بایر، پوشش گیاهی و پهنه های آب به ترتیب 10/4، 26/5، 32/6 و 93/3 درجه افزایش پیدا کرده است. همچنین شاخص UHIII روند افزایشی داشته و بیشترین شدت جزایر حرارتی در سال های 2002، 2013 و 2020 به ترتیب در نواحی جنوبی، شرقی و شمال غربی شهر بوده است. نتایج تحلیل همبستگی دو متغیر LST و NDVI، گویای ارتباط منفی قوی بین آن ها بوده و افزایش شاخص UHIII با کاهش مقادیر پوشش گیاهی ارتباط مستقیم داشته است. بنابراین، پوشش گیاهی اثر مهمی در کاهش دمای سطح زمین و شدت جزایر حرارتی دارد.

امواج گرمایی یکی از مخاطرات اقلیمی تأثیرگذار بر جوانب مختلف زندگی بشر است. هدف پژوهش حاضر، بررسی موج های گرم شهر اردبیل و نقش آن در گرمایش شهری طی سال های 2018-2003 بود؛ بر این اساس، داده های دمای حداکثر ایستگاه اردبیل از سازمان هواشناسی دریافت شد. سپس در محیط نرم افزار متلب با اعمال شاخص فومیاکی بر داده های دمای حداکثر، روزهایی که دمای آن ها 2+ انحراف معیار یا بیشتر از میانگین NTD بود و حداقل دو روز تداوم داشت، به عنوان روز توأم با موج گرمایی تعریف شد. برای بررسی تأثیرپذیری جزیره حرارتی از وقوع امواج گرمایی در ماه های گرم و سرد سال، جزیره حرارتی برای روزهای توأم با موج گرمایی و یک روز عادی بدون موج گرمایی با کمترین دمای حداکثر قبل از وقوع هر موج گرمایی در روزهنگام و شب هنگام مودیس-آکوا محاسبه شد. طبق نتایج، طی دوره مطالعه شده، بیشترین فراوانی سالانه و ماهانه مخاطره موج گرمایی اردبیل، در سال های 2010 و 2016 و در ماه های مارس، آوریل و ژوئیه بوده است. همچنین نتایج نشان داد که طی دوره مطالعه شده، حداکثر تداوم امواج گرمایی چهارروزه و کوتاه مدت بوده است. براساس یافته ها، چه در ماه های گرم و چه در ماه های سرد، در هر دو شرایط، وجود و نبود موج گرمایی اغلب در روز جزیره سرمایی و در شب جزیره گرمایی در مرکز اردبیل تشکیل شده است که شدت آن در زمان حاکمیت امواج گرمایی به خصوص در ماه های گرم سال بیشتر از شرایط بدون موج گرمایی بوده است. در شب های تابستان، در شرایط حاکمیت موج گرمایی تا 4 درجه سلسیوس نیز افزایش دما در جزیره گرمایی تجربه شده است. درمجموع نتایج نشان داد که میزان تأثیرپذیری جزیره حرارتی از رخداد امواج گرمایی، در ماه های گرم بیشتر از ماه های سرد بوده است. 

پژوهش حاضر به بررسی تفاوت دما در شهر بابلسر پرداخته است. هدف اصلی این کار بررسی تفاوت های دمایی در نقاط مختلف شهری و تشخیص شکل گیری جزیره حرارتی است. بدین منظور از داده های برداشت شده ساعتی از 3 دستگاه ثبت کننده خودکار دما و ایستگاه بابلسر (در مجموع 4 ایستگاه) با گام یک ساعته استفاده شد. دستگاه ها از تاریخ سوم مهر ۱۳۹۷ در سه نقطه 1. ورودی شهر (اداره کشاورزی) ۲. سازمان مرکزی دانشگاه مازندران ۳. پردیس دانشگاه به مدت ۱۶۶ روز تا تاریخ ۱۹/۱۲/۱۳۹۷ داده های دما را ثبت کردند. درنهایت ۳۴۷۸ داده برداشت و به همراه داده های ایستگاه بابلسر سری زمانی داده ها در یک ماتریس (۵*۳۴۷۸) تشکیل شد. درابتدا بررسی تفاوت های ساعتی و درادامه بررسی تغییرپذیری دما از روش تغییر روزبه روز دما (DTD) و تفاوت تغییرپذیری روزبه روز دمای بیشینه و کمینه DTD∆ که روش های مرتبط با هم هستند، انجام شد. بررسی ساعتی نشان داد تفاوت های دمای مناطق شهری و حومه تفاوت خاصی در هنگام شب و روز ندارند و تغییرپذیری دمای کمینه همه ایستگاههای بررسی شده شبیه به هم هستند. بررسی اثر باد بر تفاوتهای مکانی دما نشان داد با کاهش سرعت باد همسانی دمای نقاط مختلف بابلسر افزایش می یابد. با درنظرگیری شاخص های لازم برای تشکیل جزیره حرارتی از جمله وقوع جزیره حرارتی در دماهای کمینه، تغییرپذیری کمتر دمای کمینه مناطق شهری در مقایسه با حومه و بیشتر شدن میزان جزیره حرارتی در زمان کاهش سرعت باد این بررسی نشان می دهد، با توجه به الگوی زمانی شبانه روزی در شهر و تغییرپذیری داده ها نشانه دقیقی از تشکیل جزیره حرارتی در بابلسر همانند دیگر شهرهای ساحلی دنیا وجود ندارد.

در دنیای امروز سرعت شهرنشینی رو به افزایش است که با این توسعه، شهرها جایگزین بخش وسیعی از زمین های کشاورزی و جنگلی شدند. این عامل سبب شد دمای سطح شهر نسبت به محیط اطراف آن بالاتر باشد و معضلاتی همچون جزیره حرارتی را به وجود آورد که تأثیر زیادی بر کیفیت هوا و متعاقب آن سلامت عمومی جامعه می گذارد. در این پژوهش جزیره حرارتی منطقه مورد مطالعه و روند تغییرات و اثرات آن مورد بررسی قرار گرفت. بدین ترتیب از تصاویر ماهواره لندست 5 برای سال های1990 تا 2020 و همین طور از نرم افزارهایی مانند ENVI, Arc GIS, Google Ear استفاده گردید و تغییر درجه حرارت و نقاط گرم و سرد در طی سی سال مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت و نتایج آن با توجه به اهداف موردنظر طبقه بندی و دسته بندی گردید. نتایج تحقیق نشان داد دما در کاربری های متراکم، بایر، صنعتی بالا بوده و در قسمت هایی که دارای پوشش گیاهی هستند دارای دمای پایین تری هستند. در طول 30 سال در شهر ساری میزان دمای سطحی افزایش پیدا کرده و تعداد نقاط گرم هم در طی این دوره بررسی زیاد شده اس  به طوری که وسعت نقاط گرم در سال 199  14.300 متر مربع بوده و در سال 2020 به 267.660 متر مربع رسیده است. براساس این موضوعات می توان گفت که در شهر ساری بر تعداد کاربری های انسان ساز افزوده شده و نقاط گرمایی بیشتری در این شهر به وجود آمدند که این نقاط در حال افزایش هستند.

آلودگی های هوا ناشی از فعالیت های بشری در شهر ها منجر به ایجاد جزایر حرارتی شده و باعث افزایش دما و کاهش کیفیت هوا می شود. هدف این پژوهش بررسی ارتباط بین این آلودگی های مناطق شهری با جزایر حرارتی در شهرستان اردبیل می باشد. در این راستا ابتدا در سامانه گوگل ارث انجین با فراخوانی داده های ماهواره سنتینل 2 و 1، نقشه کاربری اراضی شهرستان اردبیل ترسیم و با ضریب کاپا میزان درستی و دقت کلی آن بررسی شد. در گام بعد، جهت بررسی آئروسل های شهرستان اردبیل از داده های ماهواره سنتینل 5 استفاده و روند روزانه آن با روش رگرسیونی به دست آمد. میزان چولگی آئروسل ها برای سال های 2018-2023 محاسبه و نقشه تراکم آلودگی های شهرستان اردبیل ترسیم شد. سپس با فراخوانی داده های ماهواره مودیس اقدام به ترسیم نقشه آنومالی دما و جزیره حرارتی شهرستان اردبیل طی سال های 2018-2023 شد و روند LST شب در بازه زمانی مذکور و نمودار نیم رخ جزیره حرارتی LST شب به دست آمد. با استخراج داده های نقشه های تراکم آئروسل های شهری با جزایر حرارتی در نرم افزار ArcGis، همبستگی دما و جزیره حرارتی شهرستان اردبیل بررسی شد. نتایج نشان داد بین این دو پدیده رابطه مستقیمی بر قرار است بدین گونه که میزان آئروسل های روزانه در شهرستان اردبیل از اواسط 2021 میلادی شیب صعودی به خود گرفته و چولگی منفی آن نشان از افزایش آلودگی ها با تراکم و رخداد زیاد در نواحی داخل شهری داشته است. نقشه تراکم آلودگی ها نیز نشان داد در نواحی داخل شهری و جاده های بین شهری شهرستان اردبیل، میزان آئروسل به طور چشمگیری افزایش یافته است. در نتیجه، آنومالی دما در مناطق شهری و مسکونی افزایش قابل توجهی داشته و منجر به تشکیل جزیره حرارتی با دمای متوسط 22/8 درجه سانتی گراد شده که در تیرماه به بیشینه خود رسیده است.

مقدمه: نقش اقلیم در مطالعات شهری از لحاظ تاثیری که تغییرات اقلیمی در محیط های شهری دارد حائز اهمیت است. جزیره گرمایی از جمله مخاطراتی است که اخیرا به دلیل توسعه شهرها شرایط زیست محیطی شهرها را تحت تأثیر قرار داده است. هدف: هدف از این پژوهش بررسی نقش پوشش گیاهی و کاربری اراضی در جزیره گرمایی شهر اصفهان می باشد. روش شناسی تحقیق: بدین منظور از تصاویر ماهواره ای Landsat ETM طی دوره 1990-2019 استفاده شد. در این راستا از شاخص های LST و NDVI، پوشش شهری و کاربری اراضی استفاده شد. قلمرو جغرافیایی پژوهش: شهر اصفهان در این پژوهش مورد مطالعه قرار گرفته شده است. یافته ها: نتایج نشان داد که دمای بالا بیشتر در هسته مرکزی شهر اصفهان قرار دارد و اطراف شهر توسط طبقه دمایی متوسط پوشش داده می شود. بیشترین طبقه دمایی پایین را نیز کاربری زراعی به دلیل رطوبت بالا، در بر می گیرد. پارکها و فضای سبز در شهر به دلیل تأثیر گرفتن از مناطق با دمای بالا و بسیار بالای اطراف خود جزء طبقات دمایی متوسط قرار می گیرند. نتایج: در مجموع می توان بیان کرد که در هر سه دوره گذشته بیشترین مساحت مربوط به دمای متوسط بوده است و این روند طی سالهای آینده نیز ادامه خواهد داشت. با توجه به کاهش مساحت کاربری زراعی و گسترش فیزیکی شهر، مساحت جزایر گرمایی در دامنه بالا افزایش داشته است. از دلایل افزایش دمای بالا از طرفی می توان به افزایش جمعیت، افزایش صنایع و تعداد خودروها در شهر و چند برابر شدن حجم تردد راههای ارتباطی و افزایش سطوح آسفالت و معابر شهری و بین شهری و از طرف دیگر به افزایش وسعت اراضی بایر به دلیل چرای بی رویه دام و آسیب به مراتع و نیز پاکسازی اراضی سبز و جنگل زدایی اشاره کرد.

جزیره حرارتی شهری به منطقه ای اطلاق می شود که در آن دما به طور قابل ملاحظه ای افزایش یافته و پیامدهای منفی فراوانی به همراه دارد. این پژوهش با هدف بررسی رابطه بین جزیره گرمایی شهر تهران با عناصر آلاینده جوی در بازه زمانی ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴ انجام شده است. برای نمایش جزیره حرارتی، از داده های دمای سطح زمین ماهواره مودیس تررا در پلتفرم گوگل ارث انجین بهره گرفته شد. در این بستر، وضعیت کاربری اراضی منطقه مورد مطالعه نیز تحلیل گردید و با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8، شاخص NDVI محاسبه شد تا نمایی از وضعیت پوشش گیاهی منطقه به دست آید. سپس، وضعیت آلاینده های جوی مؤثر بر شدت و گسترش جزیره حرارتی، شامل بخار آب، دی اکسید گوگرد، دی اکسید نیتروژن، متان، ازن و عمق نوری آئروسل، از داده های ماهواره سنتینل 5 استخراج و پردازش شد. به منظور ارزیابی ارتباط این متغیرها با دمای سطح زمین، ضریب تعیین و همبستگی برای ۵۰۰ نقطه تصادفی محاسبه گردید. نتایج نشان داد که میانگین دمای سطح زمین از غرب به شرق تهران افزایش یافته و در مرکز و جنوب شرقی شهر، هاله حرارتی با میانگین دمای بالای ۱۶ درجه سانتی گراد شکل گرفته است. تراکم بالای مناطق مسکونی و آلودگی ناشی از حمل ونقل در نواحی شرقی و جنوبی، از عوامل اصلی شکل گیری و تشدید این پدیده به شمار می آیند. از میان عوامل مورد بررسی، بخار آب با ضریب همبستگی مثبت و معنادار ۶۴۸/۰ بیشترین تأثیر را بر افزایش دمای محلی داشته و دی اکسید گوگرد و دی اکسید نیتروژن نیز تأثیرات قابل توجهی بر دما نشان داده اند. در مقابل، پوشش گیاهی نقش مهمی در تعدیل دما ایفا کرده است. همچنین بررسی سایر آلاینده ها همچون آئروسل، متان و ازن نشان داد که این گازها تأثیر کمتری بر دمای محلی دارند.

رشد جمعیت و نیاز به فضای شهری بیشتر برای سکونت، اراضی بیشتری را به زیر ساخت وساز برده و شهر با تغییر کاربری اراضی مواجه می شود. تغییر کاربری با اثرگذاری بر روی اقلیم شهری باعث تغییر در توازن انرژی، افزایش دمای سطح زمین و دمای هوا در مناطق شهری می شود. بنابراین نحوه اثرگذاری کاربری های مختلف بر دمای سطح زمین مسئله مهمی است که بررسی دقیق آن منجر به مدیریت بهتر جهت کاهش اثرات نامطلوب جزایر حرارتی در شهرها می شود؛ در پژوهش حاضر با استفاده از سنجش ازدور به عنوان روشی نوین، رابطه تغییر کاربری اراضی با دمای شبانه سطح زمین جهت شناسایی لکه های داغ که مقدمه ای برای تشکیل جزایر حرارتی در داخل محیط شهری هستند در شهر مشگین شهر با استفاده از داده های حرارتی شبانه سنجنده استر و ماهواره سنتینل 3 مطالعه شد. در ارتباط با مسئله پژوهش ابتدا دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم پنجره مجزا برای تصاویر شبانه سنجنده استر برآورد شد، سپس دمای سطح برآورد شده با استفاده از پروداکت حرارتی سنتینل 3 اعتبارسنجی گردید. سپس کاربری اراضی با تصویر لندست 9 و الگوریتم SVM استخراج شد. در ادامه ارتباط دمای سطح زمین با عوامل توپوگرافی (شیب و جهت شیب) و کاربری اراضی بررسی و تحلیل شد. در نهایت عواملی از قبیل ترکیب نامتقارن پدیده های با خصوصیات و ظرفیت حرارتی متفاوت، پراکندگی نامنظم پوشش گیاهی و زمین های بایر در نتیجه گسترش شهر در شناسایی و نحوه توزیع لکه های داغ توسط الگوریتم گتیس - اورد در منطقه موردمطالعه استنتاج گردید.

مطالع؛ پیش رو به بررسی جزیره حرارتی بابلسر پرداخته است. گسترش این پدیده در بعد مکان و زمان متغیر است. در این پژوهش از ماهواره لندست استفاده شده است. برای این منظور از سنجنده های TM و OLI  وTIRS جهت استخراج  شانزده تصویر مربوط به فصل تابستان و زمستان از سال 1985 تا 2020 استفاده شده است. در این راستا تصحیحات اتمسفری و رادیومتریکی اعمال شد و از طریق شاخص NDVI مقدار Emissivity مورد محاسبه قرار گرفت و تغییرات درجه حرارت سطح زمین به دست آمد. در مرحله بعد با اندازه گیری میانگین درجه حرارت حومه شهر و اختلاف آن با مقدار دمای سطح زمینLST)) جزیره حرارتی شهر برای هر یک از تصاویر به دست آمد. یافته ها نشان داد که اثر جزیره گرمایی شهریUHI)) در بابلسر در طول فصل تابستان بیشتر از فصل زمستان است که احتمالاً به دلیل عواملی مانند افزایش ساعات روز، تقاضای بیشتر برای سیستم های خنک کننده و کاهش پوشش گیاهی در طول ماه های تابستان است. همچنین آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که بین NDVI و شدت UHI در هر دو نواحی مرکزی و حومه بابلسر در سطح اطمینان 99 درصد رابطه معکوس وجود دارد. این همبستگی نشان می دهد که فضاهای سبز شهری ممکن است نقشی حیاتی در کاهش اثر UHI ایفا کنند. تجزیه و تحلیل نقشه های حرارتی در دوره 35 ساله و استفاده از آزمون همبستگی پیرسون، دمای بالا را در مناطق مرکزی بابلسر برجسته کرد. زمین های ساخته شده و بایر بالاترین دما و فضاهای سبز کمترین دما را نشان دادند. کاهش پوشش گیاهی، همراه با افزایش جمعیت و متعاقب آن گسترش شهری، درمجموع به افزایش دمای مشاهده شده در بابلسر کمک کرده است.