Abstract:
افزایش دمای سطح زمین و شکلگیری جزایر حرارتی در کلانشهرها به یکی از معضلات زیستمحیطی تبدیل شده است که در نتیجۀ گسترش برنامهریزینشده این شهرها پدید آمده است. امروزه استفاده از تصاویر ماهوارهای در مطالعات محیط زیست شهری به دلیل فراهم آوردن دید یکپارچه و کاهش هزینه و زمان انجام مطالعات، رشد فزایندهای داشته است. هدف از این مطالعه بررسی تغییرات دمایی و گسترش جزیرۀ حرارتی در شهر مشهد به دنبال گسترش این شهر در دهههای اخیر است. در این تحقیق با استفاده از تصاویر چندزمانۀ لندست (TM 1987، ETM+ 2000 و OLI/TIRS 2014) و روش حد آستانه NDVI و قانون پلانک برای تصاویر TM و ETM+ و الگوریتم دو پنجره برای تصاویر OLI/TIRS، دمای سطح زمین استخراج شد. سپس دمای سطح زمین نرمال گردید و رابطۀ آن با کسر پوشش گیاهی و تغییرات کاربری - پوشش زمین بررسی شد. نتایج نشان داد که حدود 2500 هکتار از اراضی کشاورزی و فضای سبز به کاربری ساختهشده تبدیل شده که تقریبا برابر با افزایش مساحت طبقۀ دمایی بسیار گرم بوده است. این موضوع نشان میدهد که کاهش پوشش گیاهی، مهمترین عامل در گسترش جزایر حرارتی شهر مشهد بوده است. بررسی تعییرات دمای سطح زمین و جزیرۀ حرارتی نشان داد با از بین رفتن پوشش گیاهی داخل و اطراف شهر طبقۀ دمایی بسیار خنک (29- 25 درجۀ سانتیگراد)، جای خود را به طبقۀ دمایی متوسط (37 – 33 درجه) داده است. همچنین با دستکاری دامنههای اطراف شهر، دمای آنها افزایش یافته و به طبقۀ دمایی گرم (41 – 41 درجه) و بسیار گرم (45 – 41 درجه) تغییر یافتهاند. نتایج تغییرات توزیع دمای سطح نشان داد که چندین خوشۀ دمایی در شمال غرب، جنوب و جنوب غرب مشهد توسعه یافتهاند. این تغییرات در شمال غرب به دلیل دستکاری اراضی متصل به شهر برای آمادهسازی این اراضی برای گسترش آتی شهر و در جنوب به دلیل توسعۀ فرودگاه بوده است. همچنین دامنههای رو به آفتاب در غرب و جنوب غرب به دلیل دستکاری این دامنهها گرمتر شدهاند. علاوه بر این، تبدیل اراضی کشاورزی در شرق و شمال شرق باعث تغییر دما از طبقۀ دمایی خیلی خنک و خنک (33 - 29 درجه) به متوسط و تا حدودی گرم شده است.افزایش دمای سطح زمین و شکل گیری جزایر حرارتی در کلان شهرها به یکی از معضلات زیسـت محیطـی تبـدیل شده است که در نتیجۀ گسترش برنامه ریزینشده ایـن شـهرها پدیـد آمـده اسـت . امـروزه اسـتفاده از تصـاویر ماهواره ای در مطالعات محیط زیست شهری به دلیل فراهم آوردن دید یکپارچـه و کـاهش هزینـه و زمـان انجـام مطالعات ، رشد فزاینده ای داشته است . هدف از این مطالعه بررسی تغییرات دمایی و گسـترش جزیـرة حرارتـی در شهر مشهد به دنبال گسترش این شهر در دهه های اخیر است . در این تحقیـق بـا اسـتفاده از تصـاویر چندزمانـۀ لندست (TM ١٩٨٧، +ETM ٢٠٠٠ و OLI.TIRS ٢٠١٤) و روش حد آستانه NDVI و قانون پلانک برای تصاویر TM و +ETM و الگوریتم دو پنجره برای تصاویر OLI.TIRS، دمای سطح زمین استخراج شد. سپس دمای سطح زمین نرمال گردید و رابطۀ آن با کسر پوشش گیاهی و تغییرات کاربری - پوشش زمین بررسی شد. نتـایج نشـان داد که حدود ٢٥٠٠ هکتار از اراضی کشاورزی و فضای سبز به کاربری ساخته شده تبدیل شده که تقریبـا برابـر بـا افزایش مساحت طبقۀ دمایی بسیار گرم بوده است . این موضوع نشان میدهد که کاهش پوشش گیاهی، مهم ترین عامل در گسترش جزایر حرارتی شهر مشهد بوده است . بررسی تعییرات دمای سطح زمین و جزیرة حرارتی نشان داد با از بین رفتن پوشش گیاهی داخل و اطراف شهر طبقۀ دمایی بسیار خنک (٢٩- ٢٥ درجـۀ سـانتیگراد)، جـای خود را به طبقۀ دمایی متوسط (٣٧ – ٣٣ درجه ) داده است . همچنین با دستکاری دامنه های اطراف شهر، دمای آنهـا افزایش یافته و به طبقۀ دمایی گرم (٤١ – ٤١ درجه ) و بسیار گرم (٤٥ – ٤١ درجه ) تغییر یافته اند. نتایج تغییـرات توزیع دمای سطح نشان داد که چندین خوشۀ دمایی در شمال غرب ، جنوب و جنوب غرب مشهد توسعه یافته انـد. این تغییرات در شمال غرب به دلیل دستکاری اراضی متصل به شهر برای آماده سازی این اراضـی بـرای گسـترش آتی شهر و در جنوب به دلیل توسعۀ فرودگاه بوده است . همچنین دامنه های رو به آفتاب در غرب و جنوب غرب بـه دلیل دستکاری این دامنه ها گرم تر شده اند. علاوه بر این ، تبدیل اراضی کشاورزی در شـرق و شـمال شـرق باعـث تغییر دما از طبقۀ دمایی خیلی خنک و خنک (٣٣ - ٢٩ درجه ) به متوسط و تا حدودی گرم شده است .
Machine summary:
"در این تحقیق با استفاده از تصاویر چندزمانۀ لندست (TM،ETM+ و OLI) تغییرات توزیع زمانی- مکانی جزیرة حرارتی شهر مشهد نسبت به تغییرات گسترش شهری، پوشش گیاهی، کاربری - پوشش زمین به طـور هـم زمـان بررسی شده است .
مقایسۀ توزیع دمای سطح زمین و پوشش گیاهی در شهر مشهد در سال ٢٠١٤ رابطۀ پوشش گیاهی با دمای سطح بررسی نمودار پراکنش داده های حرارتی نرمال شده و کسر پوشش گیاهی (Fr. T) نشان داد این نمودارها یک مثلث با سه ضلع پوشش گیاهی متراکم با کمترین دما و خاک بایر با بیشترین دما و در ضلع سـوم آب بـا تـراکم پیکسـل هـای کـم ، کمترین دما و کمترین NDVI را در گوشۀ نمودار تشکیل داد.
دمای سطح زمین برای پوشش های زمینی مختلف بررسی تغییرات توزیع مکانی جزیرة حرارتی برای بررسی این تغییرات ابتدا تصاویر نرمال شده با استفاده از مقدار میانگین و انحراف معیار خـود بـه پـنج طبقـۀ دمـایی تقسیم شدند (٢٠١١ .
با توجه به کاهش پوشش گیاهی در سطح شـهر، طبقـۀ دمـایی بسـیار خنـک کاهش زیاد و طبقۀ دمایی بسیار گرم افزایش چشمگیری داشته است که علت آن دستکاری دامنـه هـای اطـراف شـهر و تبدیل اراضی کشاورزی به زمین های بایر برای قطعه بندی و فروش در راستای گسترش شهر در این اراضی بـوده اسـت .
نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از داده های ماهواره ای چندزمانه و ترکیب روش های معمول بررسی جزایر حرارتـی (بررسی تغییرات توزیع زمانی- مکانی جزایر حرارتی شهری نسبت به تغییرات گسترش شهری، رابطۀ جزایـر حرارتـی بـا پوشش گیاهی و کاربری - پوشش زمین ) میتواند دیدی همه جانبه از نحوة شکل گیری و گسترش جزایر حرارتی شـهری به دست دهد."