تأثیر الگوهای سیمای سرزمین بر تغییرات دمای شهری در همدان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

3 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

چکیده

شهرسازی و مناطق شهری اثر قابل توجّهی بر آب­وهوای محلّی و جهانی دارند. یکی از مهم­ترین این اثرات، تغییرات دمای سطح شهری است که شامل جزایر و چاله­های حرارتی در سطح شهر می­شود. نوشتار پیش رو با هدف بررسی تغییر الگوهای سیمای سرزمین و کارایی سنجه­های سیمای سرزمین در تحلیل تغییرات دمای سطح شهری با استفاده از تصویر ماهواره­ای لندست 8 در محدودة شهرستان همدان صورت گرفته است. به این­منظور پس از محاسبة دمای سطح زمین، جزایر و چاله­های حرارتی مشخّص شد، کاربری­های موجود در این مناطق شناسایی شده و درنهایت سنجه­های سیمای سرزمین در سطح کلاس و سیمای سرزمین با نرم­افزار فراگستات استخراج شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بالاترین دما در محدودة مورد مطالعه مربوط به پهرو خاک و فاقد پوشش گیاهی بود؛ به­عبارتی مؤلّفه اصلی چاله­های حرارتی، لکّة کشاورزی است درحالی­که، لکّة خاک عضو اصلی تشکیل­دهندة جزایر حرارتی است. رابطة دمای سطح زمین با سنجه­ها در سطح سیمای سرزمین نیز بررسی شد، در جزایر بین دما و تراکم لکه، همبستگی منفی و در چالة حرارتی؛ برعکس جزیرة حرارتی، دما با سنجة تراکم لکه رابطة مثبت و معنی­دار و با سنجة شاخص تجمّع همبستگی منفی داشت. هرچه پیوستگی بین کاربری و الگوهای سیمای سرزمین بیشتر باشد دما پایین­تر و هرچه قطعه­قطعه­شدگی افزایش یابد، روی دما تأثیر افزایشی دارد. نتایج بیانگر آن است که دمای سطح زمین در شهرستان همدان تنها تحت تأثیر ترکیب کاربری و پوشش سطح زمین نیست؛ بلکه پیکره­بندی فضایی و ساختار سیمای سرزمین نیز در آن تأثیرگذار است.

کلیدواژه‌ها


بی­همتای طوسی، ندا؛ سفیانیان، علیرضا؛ فاخران، سیما (1392). بررسی تغییرات پوشش اراضی در منطقة مرکزی اصفهان با استفاده از متریک­های سیمای سرزمین. بوم­شناسی کاربردی، 2 (6)، 77-87.
تیموری، حسن؛ مرادی، عباس؛ تیموری، حسین (۱۳۹۳). استفاده از سنجه­های سیمای سرزمین و سنجش­ازدور در ارزیابی روند تغییرات توسعة شهری به­منظور برنامه­ریزی برای دستیابی به توسعة پایدار. اوّلین کنفرانس ملّی شهرسازی، مدیریت شهری و توسعة پایدار، تهران: مؤسّسة ایرانیان، انجمن معماری ایران.
حاجیلو، مرضیه؛ المدرسی، سید علی؛ زرنگ، نسیم؛ سرکارگراردکانی، علی (۱۳۹۳).پایش دمای سطح زمین و بررسی رابطة کاربری اراضی با دمای سطح با استفاده از تصویر سنجنده ETM+ و OLI (مطالعة موردی: استان قم). همایش ملّی کاربرد مدل­های پیشرفتة تحلیل فضایی سنجش­ازدور و GIS در آمایش سرزمین، یزد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد، شهرداری یزد.
دشتکیان، کاظم؛ دهقانی تفتی، محمدعلی (1386). بررسی دمای سطح زمین در ارتباط با پوشش گیاهی و توسعة شهری با استفاده از سنجش­ازدور و سامانة اطّلاعات جغرافیایی در مناطق بیابانی، مطالعة موردی: منطقة یزد‌اشکذر. نشریة پژوهش و سازندگی، 20 (4)، 169-179.
رمضانی، بهمن؛ دخت محمد، مریم (1389). شناخت محدودة مکانی تشکیل جزیرة گرمایی در شهر رشت. پژوهش و برنامه­ریزی شهری، 1 (1)، 49-64.
زبردست، لعبت؛ یاوری، احمد رضا؛ صالحی، اسماعیل؛ مخدوم، مجید (1390). بررسی تغییرات ساختاری ناشی از جادّه در پارک ملی گلستان در فاصله سال­های 1366 تا 1389 با استفاده از متریک­های اکولوژی سیمای سرزمین. پژوهش­های محیط­زیست، 2 (4)، 11-20.
سفیانیان، علیرضا؛ مختاری، زهرا؛ خوجه­الدین، سید جمال؛ ضیایی، حمیدرضا (1392). تحلیل گرادیان الگوی سیمای سرزمین شهری مطالعه موردی: شهر اصفهان. پژوهش جغرافیای انسانی، 45 (1)، 87-104.
عظیمی، فریده (1387). پهنه­بندی دمای سطح شهر اهواز با استفاده از تصاویر حرارتی سنجندة ETM. فصلنامة جغرافیایی سرزمین، 5 (17)، 97-110.
عقیلی­نصب، زهرا؛ محمدزاده، مرجان؛ سلمان ماهینی، عبدالرسول؛ زارعی، حسین (1392). تحلیل جزایر حرارتی شهری با استفاده از سنجش­ازدور و رابطة آن با توسعة دوست­دار محیط­زیست. محیط­زیست و توسعه، 4 (8)، 79-88.
فیضی­زاده، بختیار؛ دیده­بان، خلیل؛ غلام­نیا، خلیل (1394). برآورد دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهوارة لندست 8 و الگوریتم پنجرة مجزّا (مطالعة موردی: حوضة آبریز مهاباد). اطّلاعات جغرافیایی (سپهر)، 25 (98)، 171-181.
کیانی، واحد؛ فقهی، جهانگیر (1394). بررسی ساختار پوشش/ کاربری حوزة آبخیز سفیدرود با استفاده از سنجه­های بوم‌شناسی سیمای سرزمین. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 2 (17)، 131-141.
محمدپور، مهدی، عبدی، ناصر؛ المدرسی، سیدعلی (1393). آشکارسازی تغییرات کاربری اراضی با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره­ای و متریک­های سیمای سرزمین: مطالعة موردی شهر ارومیه. نخستین همایش ملّی کاربرد مدل­های پیشرفتة تحلیل فضایی (سنجش­ازدور و GIS) در آمایش سرزمین، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یزد.
میرزایی، محسن؛ ریاحی­بختیاری، علیرضا؛ سلمان ماهینی، عبدالرسول؛ غلامعلی­فرد، مهدی (1392). بررسی تغییرات پوشش اراضی استان مازندران با استفاده از سنجه­های سیمای سرزمین بین سال‌های ۱۳63-1389. اکولوژی کاربردی، 2 (4)، 37-55.
هاشمی، سیدمحمود؛ علوی­پناه، سیدکاظم، دیناروندی، مرتضی (1392). ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط­زیست شهری با کاربرد سنجش از دور حرارتی. محیط­شناسی، 39 (1)، 81-92.
یوسفی، الهام؛ صالحی، اسماعیل؛ قسامی، فاطمه؛ جهانی­شکیب، فاطمه (1393). تحلیل وضعیّت اکولوژیکی فضای سبز شهر بیرجند براساس متریک­های سیمای سرزمین (با تأکید بر وضعیّت پارک­های محلّه­ای و منطقه­ای). فضای جغرافیایی، 14 (46)، 71-88.
References
Aghilinasab, Z., Mohammadzadeh, M., Salman Mahini, A.R. & Zarei, H. (2013). Analysis of Urban Heat Islands Using Remote Sensing and its Relationship with Environment-Friendly Development, Environment and Development, 4 (8), 79-88. (In Persian)
Amiri, R., Weng, Q., Alimohammadi, A. & Alavipanah, SK. (2009). Spatial–temporal dynamics of land surface temperature in relation to fractional vegetation cover and land use/cover in the Tabriz urban area, Iran. Remote Sensing of Environment, 113 (12), 2606-2617.
Artis, D. A. & Carnahan, W. H. (1982). Survey of emissivity variability in thermography of urban areas. Remote Sensing of Environment, 12 (4), 313-329
Azimi, F. (2008). Thermal classification of Ahvaz city using ETM Thermal Images. Geographical Journal of Territory, 5 (17), 97-110. (In Persian)
Bihamta Toosi, N., Safianian, A. & Fakheran, S. (2013). Analysis of Land Cover Changes in the Central Part of Isfahan (Iran) Using Landscape Metrics, Iranian Journal of Applied Ecology, 2 (6), 87-77. (In Persian)
Brown, G. S., Retti, W. J. & Mallory, F. F. (2006). Application of a variance decomposition method to compare satellite and aerial inventory data: a tool for evaluating wildlife- habitat relationships, journal of Applied Ecology, 43, 73-184
Buyantuyev, A. & Wu, J.G. (2010). Urban heat islands and landscape heterogeneity: linking spatiotemporal variations in surface temperatures to land-cover and socioeconomic patterns. Landscape Ecology. 25, 17-33.
Chang, X. L. & Wu, J. G. (1998). Spatial analysis of pattern of sandy landscapes in Kerqin, Inner Mongolia [J], Acta Ecologica Sinica, 18 (3), 225-232.
Chen, Y. & Yu, S. (2017). Impacts of urban landscape patterns on urban thermal variations in Guangzhou, China. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 54, 65-71.
Clinton, N. & Gong, P. (2013). MODIS detected surface urban heat islands and sinks: global locations and controls. Remote Sensing of Environment. 134, 294-304.
Congalton, R. G. (1991). A review of assessing the accuracy of classifications of remotely sensed data. Remote Sensing of Environment. 37, 35-46.
Dashtekian, K. & Dehghani Tafti, M. A. (2007). Land surface temperature analysis of desert area in relation with vegetation and urban development using RS and GIS, case study: Yazd-Ashkezar area, Journal of Pajouhesh & Sazandegi, 20 (4), 169-179. (In Persian)
Deng, C. & Wu, C. (2013). Estimating very high resolution urban surface temperature using a spectral unmixing and thermal mixing approach. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 23, 155-164.
Feyzizadeh, B., Dideban, Kh. & Gholamnia, Kh. (2015). Extraction of Land Surface Temperature (LST) based on Landsat Satellite Images and Split Window Algorithm Study area: Mahabad Catchment, Journal of Geographical Data (SEPEHR), 25 (98), 171-181. (In Persian)
Grimm, N.B., Faeth, S.H., Golubiewski, N. E., Redman, C.L., Wu, J., Bai, X. & Briggs, J. M. (2008). Global change and the ecology of cities. Science, 319, 756-760.
Gustafson, E. J. & Parker, G. R. (1992). Relationship between land cover proportion and indices of landscape spatial pattern, Landscape Ecology, 7, 101-110.
Hajilo, M., Al-Modarsi, A., Zarang, N. & Sarkargradakani, A. (2014). Monitoring of Land Surface Temperature and Investigating the Relationship between Land Use and Surface Temperature Using ETM + and OLI Sensors (Case Study: Qom Province), First National Conference on the Application of Spatial Analysis Advanced Models in Land Use Planning, Yazd, Islamic Azad University of Yazd, Yazd Municipality. (In Persian)
Hashemi, S. M., Alavipanah, S. K. & Dinarvandi, M. (2013). LST Assessment Using Thermal Remote Sensing in Urban Environment. Journal of Environmental Studies, 39 (1), 81-92. (In Persian)
Heldens, W., Taubenbock, H., Esch, T., Heiden, U. & Wurm, M. (2013). Analysis of Surface Thermal Patterns in Relation to Urban Structure Types: A Case Study for the City of Munich, Thermal Infrared Remote Sensing: sensors, methods, applications. 17, 475-493.
Hu, L.Q. & Brunsell, N.A. (2013). The impact of temporal aggregation of land surface temperature data for surface urban heat island (SUHI) monitoring. Remote Sens. Environ, 134, 162-174.
Jimenez-Muñoz, J.C. & Sobrino J. (2008). Split window coefficients for land surface temperature retrieval from low-resolution thermal infrared sensors. Geoscience and Remote Sensing Letters, 5 (4), 806-809.
Kiyani, V. & Feqhhi, J. (2015). Investigation of Cover/Land Use Structure of Sefidrod Watershed by Landscape Ecology Metrics. Journal of Environmental Science and Technology, 2 (17), 131-141. (In Persian)
Lazzarini, M., Marpu, P. R. & Ghedira, H. (2013). Temperature-land cover interactions: the inversion of urban heat island phenomenon in desert city areas. Remote Sensing of Environment, 130, 136-152.
Lenney, M. P., Woodcock, C. E., Collins, J. B. & Hamdi, H. (1996). The status of agricultural lands in Egypt: the use of multi temporal NDVI features derived from Landsat TM. Remote Sensing of Environment, 56 (1), 8-20.
Li, J., Song, C., Cao, L., Zhu, F., Meng, X. & Wu, J. (2011). Impacts of landscape structure on surface urban heat islands: a case study of Shanghai, China. Remote Sensing of Environment. 115, 3249-3263.
Li, J.J., Wang, X.R., Wang, X.J., Ma, W.C. & Zhang, H. (2009). Remote sensing evaluation of urban heat island and its spatial pattern of the Shanghai metropolitan area, China. Ecol. Complexity, 6, 413-420.
Ma, K. M. & Fu, B. J. (2000). Spatial neighboring and distribution regularities of landscape types in Donglingshan mountain region, Acta Ecologica Sinica, 20 (5), 748 752.
Mirzayi, M., Riahi Bakhtiari, A., Salman Mahini, A. R. & Gholamalifard, M. (2013). Investigating the Land Cover Changes in Mazandaran Province Using Landscape Ecology’s Metrics Between 1984 - 2010, Iranian Journal of Applied Ecology, 2 (4), 37-55. (In Persian)
Mohammadpour, M., Abdi, N. & al-Modarsi, A. (2014). Detecting Land Use Changes Using Satellite Images and Landscape Metrics Processing: A Case Study in Urmia, First National Conference on the Application of Spatial Analysis Advanced Models in Land Use Planning, Islamic Azad University, Yazd Branch. (In Persian)
Myint, S. W., Wentz, E. A., Brazel, A. J. & Quattrochi, D. A. (2013). The impact of distinct anthropogenic and vegetation features on urban warming. Landscape Ecology, 28, 959-978.
Ramezani, B. & Dokht Mohammad, M. (2010). Recognition of the Spatial Heat Island Formation in Rasht. Research and Urban Planning, 1 (1), 49-64. (In Persian)
Soffianian, A., Mokhtari, Z., Khajeddin, S. J. & Ziaei, H. R. (2013). Gradient Analysis of Urban Landscape Pattern Case Study: Isfahan City. Human Geography Research, 45 (1), 87-104. (In Persian)
Sun, R., Chen, L. (2012). How can urban water bodies be designed for climate adaptation?. Landscape Urban Planning, 105, 27-33.
Teymouri, H., Moradi, A. & Teymouri, H. (2014). Using Landscape Metrics and Remote Sensing in Evaluating the Process of Urban Development Changes for Planning to Achieve Sustainable Development, First National Conference on Urban Planning, Urban Management and Sustainable Development, Iranian Institute of Architecture, Tehran, Iran. (In Persian)
Turner, M. G., Gardner, R. H. & O’Neill, R. V. (2001). Landscape Ecology in Theory and Practice, Springer-Verlag, New York, NY, USA.
Weng, Q. (2009). Thermal infrared remote sensing for urban climate and environmental studies: methods, applications, and trends. ISPRS J. Photogramm. Remote sensing. 64, 335-344.
Weng, Y.C. (2007). Spatiotemporal changes of landscape pattern in response to urbanization. Landscape and urban planning, 81 (4), 341-353.
Xie, M., Wang, Y., Chang, Q., Fu, M. & Ye, M. (2013). Assessment of landscape patterns affecting land surface temperature in different biophysical gradients in Shenzhen, China. Urban Ecosystems. 16 (4), 871-886.
Yousefi, E., Salehi, E., Qasami, F. & Jahani-Shakib, F. (2014). The Ecological Status of Green Space in Birjand with Emphasis on the Regional and Local Parks Based on Landscape Metrics. Journal of Geographical Space, 14 (46), 71-88. (In Persian)
Yue, W., Liu, Y., Fan, P., Ye, X. & Wu, C. (2012). Assessing spatial pattern of urban thermal environment in Shanghai, China. Stochastic Environ. Res. Risk Assess, 26 (7), 899-911.
Zebardast, L., Yavari, A. R., Salehi, E. & Makhdoum, M. (2011). Using Landscape Ecological Metrics to Investigate Impacts of Road on Structural Changes in Golestan National Park During 1987 to 2010, Environmental Researches, 2 (4), 11-20. (In Persian)
Zeng, Y. N., Wu, G. P., Zhan, F. B. & Zhang, H. H. (2008). Modeling Spatial Land Use Pattern Using Autologistic Regression, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Science, Part B2, 115-118
Zhou, D., Zhao, S., Liu, S., Zhang, L. & Zhu, C. (2014). Surface urban heat island in China’s 32 major cities: spatial patterns and drivers. Remote Sensing of Environment, 152, 51-61.
Zhou, W., Huang, G. & Cadenasso, M. L. (2011). Does spatial configuration matter? Understanding the effects of land cover pattern on land surface temperature in urban landscapes. Landscape Urban Planning, 102, 54-63.