تجزیه‌وتحلیل اثرهای ویژگی های کالبدی و موفولوژیکی زمین های ساخته‌شده بر تغییرات دمای سطح زمین در مناطق نیمه‌خشک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز مطالعات سنجش از دور و سیستم اطالعات جغرافیایی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

2 گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
شهر نشینی و گسترش شهرها اثرهای متفاوتی بر محیط طبیعی و انسانی و همچنین اقلیم محلی و ناحیه­ای داشته است. به ­طور مثال اختلاف در توازن انرژی بین مناطق مرکزی و منطقه ­های حاشیه ­ای شهرها حاصل ویژگی­ های کالبدی و پوشش‌های سطحی است. این ویژگی­ ها در مناطق معتدل سبب به­ وجود آمدن پدیده جزیره حرارتی و در نواحی خشک و نیمه‌خشک موجب به ­وجود آمدن پدیده جزیره سرد شهری می‌شوند. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر ویژگی ­های پوشش‌های سطحی، پیکربندی و مورفولوژیکی1 شهر بر تغییرات دمای سطح شهر زنجان است.مواد و روش ­ها: داده‌های مورداستفاده شامل تصاویر لندست 5 سنجنده TM2 برای سال 2010 و 2011 و اطلاعات آماری در سطح بلوک ­های ساختمانی است.
مواد و روشها:
روش کار در این پژوهش بدین‌صورت است که اثرهای پوشش ­های مختلف بر دمای سطح زمین مورد بررسی قرارگرفته است. سپس برای نشان دادن اثرهای زمین ­های ساخته‌شده بر دمای سطح زمین از روش IBI3 و آستانه­ گذاری اتسو استفاده شده است. برای نشان دادن اثرهای پیکربندی زمین­ های ساخته‌شده بر تغییرات دمای سطح زمین از سنجه­ های سیمای سرزمین همچون سنجه تقسیم سیمای سرزمین، بعد فراکتال و درصد سیمای سرزمین استفاده شده است. در نهایت اثر ریزدانگی نیز مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج و بحث:
نتایج نشان داده است که از میان همه فصل ­ها، بیشترین شدت جزیره سرد در فصل تابستان بوده است. همچنین نتایج نشان داده است که در فصل تابستان نسبت به دیگر فصل­ ها جزیره سرد بهتر نمایش داده می ­شود. نمودار نقطه ­ای بین زمین­ های ساخته‌شده و پوشش گیاهی با دمای سطح زمین نشان از یک رابطه غیر مستقیم دارد و زمین­ های ساخته شده بیشترین همبستگی منفی را با دمای سطح زمین داشته است (0.704- r = ). در بین سنجه‌های سیمای سرزمین، بیشترین همبستگی مثبت (r = 0.72) را سنجه تقسیم سیمای سرزمین با دمای سطح زمین داشته است. افزون بر این، بین ویژگی‌های مورفولوژی شهری یا ریزدانگی نیز همبستگی بالا و منفی (r = 0.73 ) با دمای سطح زمین مشاهده شده است. نتایج ضریب همبستگی پیرسون بین پوشش­ های سطحی و ویژگی­ های پیکربندی و مورفولوژی با دمای سطح زمین به­ طور کامل معنا دار بوده ­اند (P ≤ 0.01).
نتیجه­ گیری:
از نتایج این تحقیق می ­توان نتیجه گرفت که ویژگی­ های پیکربندی و مورفولوژی بهتر از پوشش­ های سطح زمین توانسته­‌اند تغییرات دمای سطح زمین را مدل کنند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analyzing the impacts of physical and morphological characteristics of built-ups on land surface temperature changes in semi-arid regions

نویسندگان [English]

  • Keyvan Ezimand 1
  • Hossein Aghighi 1
  • Davod Ashourloo 1
  • Aref Shahi Aqbelaghi 2
1 Remote Sensing and GIS Center, University of Shahid Beheshti, Tehran, Iran
2 Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Geography, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction:
Urbanization and urban growth have a significant impact on the natural and human environment as well as the climate at local and regional scales. For instance, the difference in the energy balance of the central and peripheral regions of cities stems from their physical characteristics and surface land cover. These characteristics in the temperate regions create the phenomenon of urban heat island, but they cause the phenomenon of the urban cold island in arid and semi-arid areas. The purpose of this study was to analyze the impacts of land-surface characteristics, land cover, built-up areas, and morphological characteristics on temperature changes in Zanjan city, Iran.
Material and methods:
The dataset used in this study included Landsat-5 TM sensor images in 2010 and 2011 as well as statistical information at the level of building blocks. The methodology used in this study was to investigate the effects of different land covers on surface temperature. Then, to demonstrate the effects of built-up areas on surface temperature, the IBI method and Otsu threshold were used. To investigate the effects of the configuration of built-up areas on land surface temperature variations, landscape metrics such as Landscape Division Index, Fractal Dimension Index, and Percent cover of class areas were used. Finally, urban morphology has been investigated using Plot size (PS).
Results and discussion:
The results of this research showed that among all seasons, the stronger cold island was detected in summer. Moreover, the results also showed that the cold island was much better presented in summer than other seasons. The scatter plots between the land surface temperature (LST) on one hand, and the built-up area as well as the vegetation land cover, on the other hand, illustrated indirect correlations where higher Pearson correlation coefficient was observed between LST and the built-up area (r = - 0.704). Among the landscape metrics, the highest positive correlation (r = 0.72) was observed between LST and the Landscape Division Index. Moreover, a high negative correlation was found between the characteristics of urban morphology or Plot size and the LST (r = - 0.73). The results of the Pearson correlation between land cover, configuration, and morphology characteristics and LST were quite significant (P≤0.01).
Conclusion:
From this research, it can be concluded that the configuration and morphology characteristics can model surface temperature variations better than the land cover.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cold urban island
  • Land cover
  • configuration features
  • Morphological characteristics