تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

واکاوی تغییرات سطوح نفوذناپذیر و دمای سطح زمین در قائم شهر

نویسندگان
طاهر صفرراد 1
یداله یوسفی 1
عاطفه رضایی طالعی 2
1 استادیار اقلیم شناسی، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
2 کارشناس ارشد اقلیم شناسی، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
10.52547/jgs.21.62.183
چکیده
آگاهی از تغییرات سطوح غیر قابل نفوذ برای درک شهرنشینی و تأثیر آن بر چرخه هیدرولوژیکی، مدیریت آب، تعادل انرژی سطحی، جزیره گرمایشی و تنوع زیستی ضروری است. این پژوهش به آشکارسازی سطوح نفوذناپذیر و تغییرات آن در شهر قائمشهر با استفاده از تصاویر ماهواره لندست پرداخته است. پس از آشکارسازی، ارتباط سطوح نفوذناپذیر شهری با تفاوتهای درجه حرارت سطح زمین در شهر بررسی شد. بدین منظور پس از اخذ سه تصویر در سال‌های 1978، 2000 و 2017 و انجام پیش‌پردازش‌های لازم، مقادیر بازتاب طیف فروسرخ کوتاه و درجه حرارت سطح زمین در منطقه مورد مطالعه محاسبه شد. میزان بازتاب این طیف در کاربری های مختلف پوشش گیاهی، آسفالت و مناطق ساخته شده در دو بخش شهر و حومه شهر بررسی و محاسبه شد. با استفاده از نتایج حاصل از آزمون تحلیل واریانس یک طرفه (ANOVA) و آزمون تعقیبی توکی (Tukey) ویژگی‌های فوق در این کاربری ها با هم مقایسه شدند. با استناد به تفاوت سطوح نفوذپذیر (پوشش گیاهی) و سطوح نفوذناپذیر (مناطق ساخته شده و آسفالت)، شاخص سطوح نفوذناپذیر شهری تعریف و محاسبه شد. نتایج آشکارسازی و مقایسه سه تصویر بررسی شده مشخص نمود، سطوح نفوذناپذیر در قائم شهر از سال 1978 تا 2017 افزایش چشمگیری داشته است. در مرحله بعد با محاسبه دمای سطح زمین مشخص شد مقدار دما در سطوح نفوذناپذیر بیشتر از سایر بخشهای محدوده مورد مطالعه است. افزایش جمعیت شهر و به دنبال آن افزایش ساخت و ساز سبب افزایش سطوح نفوذ ناپذیر و کاهش فضای سبز شده است و این کاهش، افزایش دمای شهر را سبب شده است. نتایج پژوهش نشان داد، افزایش سطوح نفوذناپذیر شهری، افزایش حدود 4 درجه در دمای شهر را در پی داشته است. نهایتا می‌توان گفت هرگونه افزایش سطوح نفوذناپذیر در سطح شهر اگر همراه با برنامه‌ریزی صحیح نباشد منجر به عدم تعادل محیط شهری خواهد شد.
کلیدواژه‌ها
کاربری شهری
سطوح نفوذناپذیر
دمای سطح
تحلیل واریانس یک طرفه
قائم شهر

عنوان مقاله English

Investigation of Impervious surface and Urban Surface Temperature in Qaemshahr

نویسندگان English

Taher Safarrad 1
Yadollah Yousefi 1
Atefeh Rezaei taleei 2
1 University of Mazandaran
2 University of Mazandaran
چکیده English

Information on a variation of impervious surface is useful for understanding urbanization and its impacts on the hydrological cycle, water management, surface energy balances, urban heat island, and biodiversity. This research attempts to detect impervious surfaces and its changes by satellite imagery in Qaemshahr. The relationship between impervious surfaces and changes in land surface temperature in the city was investigated. For this purpose, after obtaining three images in 1978, 2000, and 2017, and performing the necessary preprocessing, the reflection values of the infrared spectrum and ground surface temperature in the study area were calculated. The reflectance of this spectrum was investigated in various land uses vegetation, asphalt and building areas in two parts of the urban and the suburb. Using the results of ANOVA and Tukey these properties compared to different land uses. By the difference between Permeable surfaces and impervious surfaces, the impervious surface index was calculated. The results of the detection and comparison of the three surveyed images showed that the impervious surfaces in Qaemshahr were significantly increased from 1978 to 2017. In the next step, by calculating the land surface temperature, it was determined that the temperature of the impervious surfaces is higher than the other parts of the study area. An increase in the population of the city followed by an increase in urban construction has led to an increase in impervious surfaces and a reduction in green space and this has caused a rise in city temperatures. The results of this study showed that increasing impervious surfaces has led to an increase of around 4 degrees in the city's temperature. Finally, any increase in the impervious surface at the city will lead to unsustainability in the urban environment, if not accompanied by proper planning.

کلیدواژه‌ها English

urban land use
impervious surfaces
surface temperature
ANOVA
Qaemshahr
Amiri, R., Weng, Q., Alimohammadi, A., & Alavipanah, S. K. (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.
Chithra, S. V., Nair, M. H., Amarnath, A., & Anjana, N. S. (2015). Impacts of impervious surfaces on the environment. International Journal of Engineering Science Invention, 4(5): 2319-6726.
Du, S., Shi, P., Van Rompaey, A., & Wen, J. (2015). Quantifying the impact of impervious surface location on flood peak discharge in urban areas. Natural Hazards, 76(3): 1457-1471.
Gallo, K., & Xian, G. (2014). Application of spatially gridded temperature and land cover data sets for urban heat island analysis. Urban Climate, 8: 1-10.
Imhoff, M. L., Zhang, P., Wolfe, R. E., & Bounoua, L. (2010). Remote sensing of the urban heat island effect across biomes in the continental USA. Remote sensing of environment, 114(3): 504-513.
Li, W. (2017). Examining the importance of endmember class and spectra variability in unmixing analysis for mapping urban impervious surfaces. Advances in Space Research, 60(11): 2389-2401.
Lilly Rose, A., & Devadas, M. D. (2009, June). Analysis of land surface temperature and land use/land cover types using remote sensing imagery-a case in chennai city, india. In The seventh International Conference on Urban Clim held on (Vol. 29).
Liu, C., Shao, Z., Chen, M., & Luo, H. (2013). MNDISI: a multi-source composition index for impervious surface area estimation at the individual city scale. Remote sensing letters, 4(8), 803-812.
Liu, L., & Zhang, Y. (2011). Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data: A case study in Hong Kong. Remote Sensing, 3(7): 1535-1552.
Lu, J., Arya, S. P., Snyder, W. H., & Lawson Jr, R. E. (1997). A laboratory study of the urban heat island in a calm and stably stratified environment. Part I: Temperature field. Journal of Applied Meteorology, 36(10): 1377-1391.
Rasul, A., Balzter, H., Smith, C., Remedios, J., Adamu, B., Sobrino, J., ... & Weng, Q. (2017). A review on remote sensing of urban heat and cool islands. Land, 6(2), 38.
Roth, M., Oke, T. R., & Emery, W. J. (1989). Satellite-derived urban heat islands from three coastal cities and the utilization of such data in urban climatology. International Journal of Remote Sensing, 10(11): 1699-1720.
Slonecker, E. T., Jennings, D. B., & Garofalo, D. (2001). Remote sensing of impervious surfaces: A review. Remote Sensing Reviews, 20(3): 227-255.
Sobrino, J. A., Oltra-Carrió, R., Sòria, G., Jiménez-Muñoz, J. C., Franch, B., Hidalgo, V., ... & Gómez, J. A. (2013). Evaluation of the surface urban heat island effect in the city of Madrid by thermal remote sensing. International journal of remote sensing, 34(9-10): 3177-3192.
Weng, Q. (2012). Remote sensing of impervious surfaces in the urban areas: Requirements, methods, and trends. Remote Sensing of Environment, 117: 34-49.
Xiao, R. B., Ouyang, Z. Y., Zheng, H., Li, W. F., Schienke, E. W., & Wang, X. K. (2007). Spatial pattern of impervious surfaces and their impacts on land surface temperature in Beijing, China. Journal of Environmental Sciences, 19(2): 250-256.
Yuan, F., & Bauer, M. E. (2007). Comparison of impervious surface area and normalized difference vegetation index as indicators of surface urban heat island effects in Landsat imagery. Remote Sensing of environment, 106(3): 375-386.
Zhang, L., & Weng, Q. (2016). Annual dynamics of impervious surface in the Pearl River Delta, China, from 1988 to 2013, using time series Landsat imagery. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 113: 86-96.