واکاوی تغییرات زمانی-مکانی جزیره حرارتی شهر بابلسر

نوع مقاله : مقاله استخراج از رساله و پایان نامه

نویسندگان

1 دانشیار اقلیم‌شناسی، گروه جغرافیا و برنامه ریزی شهری، دانشکدۀ علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه مازندارن، بابلسر، ایران

2 دانشیار اقلیم‌شناسی، گروه جغرافیاو برنامه ریزی شهری، دانشکدۀ علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه مازندارن، بابلسر، ایران

3 کارشناسی ارشد اقلیم‌شناسی، گروه جغرافیاو برنامه ریزی شهری، دانشکدۀ علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه مازندارن، بابلسر، ایران

چکیده

مطالع؛ پیش رو به بررسی جزیرۀ حرارتی بابلسر پرداخته است. گسترش این پدیده در بعد مکان و زمان متغیر است. در این پژوهش از ماهوارۀ لندست استفاده شده است. برای این منظور از سنجنده‌های 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 مرحلۀ بعد با اندازه‌گیری میانگین درجه حرارت حومۀ شهر و اختلاف آن با مقدار دمای سطح زمینLST)) جزیرۀ حرارتی شهر برای هر یک از تصاویر به دست آمد. یافته‌ها نشان داد که اثر جزیرۀ 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 سیستم‌های خنک‌کننده و کاهش پوشش گیاهی در طول ماه‌های تابستان است. همچنین آزمون همبستگی پیرسون نشان داد که بین NDVI و شدت UHI در هر دو نواحی مرکزی و حومۀ بابلسر در سطح اطمینان 99 درصد رابطۀ معکوس وجود دارد. این همبستگی نشان می‌دهد که فضاهای سبز شهری ممکن است نقشی حیاتی در کاهش اثر UHI ایفا کنند. تجزیه‌و‌تحلیل نقشه‌های حرارتی در دورۀ 35 ساله و استفاده از آزمون همبستگی پیرسون، دمای بالا را در مناطق مرکزی بابلسر برجسته کرد. زمین‌های ساخته‌شده 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 مشاهده‌شده در بابلسر کمک کرده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Spatiotemporal Analysis of the Urban Heat Island in Babolsar

نویسندگان [English]

  • Taher Safarrad 1
  • Yadollah Yousefi 2
  • Adele Gholizadeh Pasha 3
1 Associate Professor of Climatology, Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Iran
2 Associate Professor of Climatology, Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Iran
3 MSc in Climatology, Department of Geography and Urban Planning, Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Mazandaran, Iran
چکیده [English]

This research investigated the spatiotemporal dynamics of the urban heat island (UHI) effect in Babolsar through the analysis of Landsat satellite imagery acquired between 1985 and 2020. The TM, OLI, and TIRS sensors were employed to capture sixteen images corresponding to the summer and winter seasons. The images underwent atmospheric and radiometric corrections, followed by the estimation of emissivity values using the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to derive land surface temperature (LST) variations. The UHI intensity was calculated as the difference between the average temperature of suburban areas and the LST value of the city for each image. The findings revealed that the UHI effect in Babolsar was more pronounced during the summer than in the winter, likely due to factors such as increased daylight hours, higher demand for cooling systems, and reduced vegetation cover during the summer months. Furthermore, Pearson's correlation test indicated a significant inverse relationship between NDVI and the intensity of the UHI in both central and suburban areas of Babolsar at a 99% confidence level. This correlation suggests that urban green spaces may play a vital role in mitigating the UHI effect. Analysis of thermal maps over the 35-year period and the application of Pearson's correlation test highlighted elevated temperatures in Babolsar's central regions. Built-up and barren lands exhibited the highest temperatures, while green spaces exhibited the lowest temperatures. The decline in vegetation, coupled with an increase in population and subsequent urban expansion, have collectively contributed to the observed temperature rise in Babolsar.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Heat Island
  • LST
  • NDVI
  • Babolsar

مراجع

 
Abu-Farrag, Basant Elsayed., Mehanna, Walaa Abou El-Haggag & Azmy, Neveen Youssef. (2024). The Impact of Green Infrastructure on Urban Heat Island Phenomenon in Existing Cities. Journal of Engineering Research. 8(2), 1-17.
https://digitalcommons.aaru.edu.jo/erjeng/vol8/iss2/35
Ahmad, S. A., Mehmood, K., Raza, S. I. H. Pfautsch, S., Shah, M., Jamjareegulgarn, P., Shahzad, F., Alarfaj, A. A., Alharbi, S. A., Khan, W. R. & Dube, T. (2025). Spatiotemporal analysis of surface Urban Heat Island intensity and the role of vegetation in six major Pakistani cities. Ecological Informatics, 85, 102986.
https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2024.102986
Akbari, H. & Konopacki, S. (2005). Calculating energy-saving potentials of heat-island reduction strategies. Energy Policy. 33. 721-756.
10.1016/j.enpol.2003.10.001.
Alijani, B., Toulabinejad, M., & Sayadi, F. (2017). Calculating of Heat Island Intensity Based on Urban Geometry (Case Study: District of Kucheh Bagh in Tabriz). Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 4 (3):99-112. (In Persian)
https://www.sid.ir/paper/264738/fa
Azizi, G., Shamsipour, A., Mahdian Mahforouzi, M. & Miri, M. (2014). Intensities of the Urban Heat Island of Tehran under the Influence of Atmospheric Synoptic Patterns. Journal of Environmental Studies, 39(4), 55-66. (In Persian)
https://doi.org/10.22059/jes.2014.36462.
Buchhorn, M., Lesiv, M., Tsendbazar, N. E., Herold, M., Bertels, L.  & Smets, B. (2020). Copernicus Global Land Cover Layers — Collection 2. Remote Sensing 2020, 12, Volume 108, 1044. https://doi.org/10.3390/rs12061044
Dingman, S. L. (2002). Physical hydrology (2nd ed). Prentice Hall.
https://www.amazon.com/Physical-Hydrology-Second-Lawrence-Dingman/dp/1577665619
Kaviyani, M. (2000) Microclimatology. Tehran: Samt, first edition, 337 pages. (In Persian)
https://samta.samt.ac.ir/product/13634/
Kim, Y. H. & Baik, J. J. (2004). Daily maximum urban heat island intensity in large cities of Korea. Theoretical and Applied Climatology, 79(3–4): 151–164.
https://doi.org/10.1007/s00704-004-0070-7
Lotfi, S. and Alizadeh, T. (2024). Detecting and investigating the relationship between land cover changes and land surface temperature in urban and non-urban areas of Mazandaran province. Geography, 22(81), 95-111. (In Persian)
https://doi.org/10.22034/iga.2024.2025957.1297.
Luo, Fu & Yang, Yuanjian & Zong, Lian & Bi, Xueyan. (2023). The interactions between urban heat island and heat waves amplify urban warming in Guangzhou, China: Roles of urban ventilation and local climate zones. Frontiers in Environmental Science. https://doi.org/11.10.3389/fenvs.2023.1084473.
Mansouri, M., Roradeh, H., & Safarrad, T. (2023). Analyzing the Impact of Urban Development on the Spatial Changes of the Thermal Island of Sari City. Urban Structure and Function Studies, 11(38), 215-240. (In Persian) https://doi.org/10.22080/usfs.2023.25957.2383.
 Mather, P.M. (1999). Computer processing of remotely-sensed images–An Introduction. 2nd edition. John Wiley & Sons, Chichester.
https://doi.org/10.1002/9780470666517
Matthews, T. (2012). Heat islands, understanding and mitigating heat in urban areas. Australian Planner 49(4):363-364. https://doi.org/10.1080/07293682.2011.591742
Oke, T. R. (1967). City size and the urban heat island. Atmospheric Environment (1967), 7(8), 769–779.
https://doi.org/10.1016/0004-6981(73)90140-6
Pielke Sr, Roger & Pitman, Andy & Niyogi, Dev & Mahmood, Rezaul & Mcalpine, Clive & Hossain, Faisal & Klein Goldewijk, Kees & Nair, Udaysankar & Betts, Richard & Fall, Souleymane & Reichstein, Markus & Kabat, Pavel & de NOBLET, Nathalie. (2011). Land Use/Land Cover Changes and Climate: Modeling Analysis and Observational Evidence. Wiley Interdisciplinary Reviews: Climate Change. 2. 828-850.
https://doi.org/10.1002/wcc.144.
Rezaeirad, H. & Rafieyan, M. (2017). Estimating the spatial-temporal Changes in intensity of the heat island in Tehran Metropolitan by Using ASTER and Landsat8 Satellite Images. Regional Planning, 7(27), 47-60. Tehran. (In Persian)
https://doi.org/20.1001.1.22516735.1396.7.27.4.1
Safarrad, T., Ghadami, M., & Dittmann, A. (2022), Effects of COVID-19 Restriction Policies on Urban Heat Islands in Some European Cities: Berlin, London, Paris, Madrid, and Frankfurt. Int J Environ Res Public Health. May 28;19(11):6579.
https://doi.org/10.3390/ijerph19116579
Safarrad, T. (2021). Temporal analysis of nighttime surface urban heat island intensity in Tehran. Climate Change Research, 2(8), 55-65. (In Persian).
https://doi.org/10.30488/ccr.2021.319317.1063.
Shamsipour, A. Mahdian Mahforouzi, M. Akhavan, H. & Hoseinpour, Z. (2013). An Analysis on Diurnal Actions of the Urban Heat Island of Tehran. Journal of Environmental Studies, 38(4), (In Persian).
https://doi.org/10.22059/jes.2013.29862.
 Shepherd, J. M. & Burian, S. J. (2003). Detection of urban-induced rainfall anomalies in a ma-jor coastal city. Earth Interactions, 7(3), 1-17.  10.1175
https://doi.org/1087-3562(2003)007<0001:DOUIRA>2.0.CO;2
Shtepani, E.  & Yunitsyna, A. (2017). Energy Efficiency in the Urban Scale: Case Study – Prague, Czech Republic. Conference: 24th ISUF 2017 - City and Territory in the Globalization Age. https://doi.org/10.4995/ISUF2017.2017.5212
Sobrino, J. A. Jiménez-Muñoz, J. C. & Paolini, L. (2004). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of environment, 90(4), 434-440.
https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.02.003
Solecki, W. D. Rosenzweig, C. Pope, G. Chopping, M. & Goldberg, R. (2004). Environmental Assessment and Risk Analysis Element Research Project Summary Urban Heat Island and Climate Change: An Assessment of Interacting and Possible Adaptations in the Camden, New Jersey Region.
https://hdl.handle.net/10929/68635
Streutker, D.R. (2002), A Remote Sensing Study of Urban Heat Island of Houston, TX. Int. J. Remote Sensing, 23: 2595- 2608.
https://doi.org/10.1080/01431160110115023
Wang, Y., Berardi, U. & Akbari, H. (2015). The Urban Heat Island Effect in the City of Toronto, Procedia Engineering, 118: 137-144.
https://doi.org/10.1016/j.proeng.2015.08.412
Weng, Q. and Yang, S, (2004). Managing the adverse thermal effects of urban development in a densely populated Chinese city. Journal of Environmental Management. 70, 145-156. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2003.11.006
Yamamoto, Y. (2006). Measures to Mitigate Urban Heat Islands, Environmental and Energy Research Unit, Quaterly Review, 18: 65-83.
https://www.coolrooftoolkit.org/wp-content/uploads/2012/04
 
مطالعات ساختار و کارکرد شهری
دوره 12، شماره 4
مهر 1404
صفحه 37-56

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 آبان 1403
  • تاریخ بازنگری: 15 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش: 13 خرداد 1404

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار