نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب‌وهواشناسی، دانشگاه اصفهان

2 استاد آب‌وهواشناسی، دانشگاه اصفهان

10.52547/gisj.13.4.35

چکیده

گسترش شهر‌نشینی و افزایش جمعیت در کلان‌شهرها و رشد فعالیت‌های صنعتی در شهر‌ها باعث ایجاد تغییراتی در خرد‌اقلیم مناطق شهری شده است. یکی از نتایج این تغییرات، جزایر گرمایی شهر است. شهر مشهد نیز، طی سال‌های اخیر، رشد شتابناکی داشته است. در این پژوهش، جزیرۀ گرمایی/ سرمایی رویه‌پایۀ کلان‌شهر مشهد براساس آب‌وهوای پس‌زمینه بررسی شده که هدف آن شناخت رفتار زمانی و مکانی این جزیرة گرمایی بوده است. بدین‌منظور، داده‌های دمای رویۀ زمین سنجنده‌های مودیس تررا و مودیس آکوا دریافت و جزیرة گرمایی، براساس آن، بررسی شد. برای سنجش جزیرة گرمایی، از روش نوینی استفاده شد. در این روش، نقشه‌های کاربری اراضی مودیس برای تعیین محدودۀ شهر و غیرشهر و همچنین، تعیین نوع کاربری اراضی منطقۀ مورد مطالعه به‌کار رفت. آب‌وهوای پس‌زمینه برپایة دمای دورسو مشخص شد، نمایندة دمای غیرشهر طبق بیشترین تکرار دما انتخاب شد و جزیرۀ گرمایی براساس آن محاسبه شد. بررسی جزیرۀ گرمایی/ سرمایی در بازۀ روزانه نشان داد که در کلان‌شهر مشهد، طی روز، میانگین دما کمتر و در شب، دمای شهر بیشتر از دمای بیرون شهر است. همچنین، بررسی فصلی جزیرۀ گرمایی/ سرمایی این کلان‌شهر نشان می‌دهد که جزیرۀ سرمایی، روز‌هنگام، طی فصل‌های گرم سال بیشترین مقدار و در فصل‌های سرد کمترین مقدار را دارد و تغییرات فصلی جزیرة گرمایی شبانه کمتر از جزیرة سرمایی روز‌هنگام است. هستة جزیرۀ سرمایی روز‌هنگام مشهد در محدودۀ حرم مطهر تا میدان شهید فهمیده به‌سمت حاشیة غربی شهر قرار دارد. این منطقه منطبق‌بر پارک‌ها و باغ‌های بزرگ شهری است. هستۀ جزیرۀ گرمایی شبانه در بافت قدیمی، پرتراکم و پررفت‌وآمد شهر و در محدودۀ حرم مطهر به‌سمت شمال‌غرب قرار دارد. شدت جزیرة گرمایی/ سرمایی نیز ارتباط مستقیمی با سرعت وزش باد دارد. نقش کاربری اراضی در تشدید و یا کاهش شدت جزیرة گرمایی شهر مشهد به‌خوبی مشخص است. در توسعة شهر، می‌توان توجه بیشتری به کاربری اراضی شهری داشت تا دمای شهر را با استفادة درست از آن، تعدیل کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Anlysis of Spatiotemporal Behavior of Mashhad Metropolis’s Urban Heat Island

نویسندگان [English]

  • Moslem Torky 1
  • Seyed Abolfazl Masoodian 2

1 Ph.D. Student of Climatology, University of Isfahan, Isfahan

2 Prof. of Climatology, University of Isfahan, Isfahan

چکیده [English]

The expansion of urbanization and the increase of population in metropolises and the growth of
industrial activities of cities, It has caused changes in urban area climate. One result of these changes
is the city's heat islands. The city of Mashhad has also grown rapidly in recent years. This study
investigates the heat/cold island of Mashhad metropolis based on the background climate in order to
identify its spatiotemporal behavior. For this purpose The MODIS Terra and Aqua land surface
temperature (LST) data were obtained and the heat island was examined accordingly. A new was
used to measure the heat island. In this method, Modis land use data was used to determine the urban
and suburban boundaries as well as to determine the land use type of the study area. The background
climate was determined based on Far-side temperature and the representative non urban area was
selected based on the most frequent temperature and the heat island was calculated. Survey of
heat/cold island in the daily period showed that during the day the average temperature of city is
lower than non urbun temperature and at night is higher. Also the seasonal survey of heat island/could
island of Mashhad metropolitan shows that daily cold island is the highest during the warm seasons
and lowest in the cold seasons and the seasonal variability of nightly heat island is less than the daily
cold island. The core of the daily cold island is located between the Haram and the Shahid Fehmidah
Square towards the western area of Mashhad. The day time cold island matches the areas of the city
with high vegetation coverage. The core of the nightly heat island is consistent with the old texture
and dense area around the Haram towards the northwest of the city. The heat/cold island intensity is
also directly related to the wind speed. The role of land use in intensifying or reducing the intensity of
the heat island of Mashhad is well seen. In the development of the city, more attention can be paid to
the use of urban land use in order to moderate the temperature of the city.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Mashhad metropolis
  • Heat island
  • MODIS
  • Land Surface Temperature
احمدی م.، داداشی رودباری، ع.، 1396، شناسایی جزایر حرارتی شهری مبتنی‌بر رویکرد زیست‌محیطی (مطالعة موردی: کلان‌شهر اصفهان)، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، دورة بیست‌وهشتم، شمارة 3، صص. 20-1.
احمدی م.، عاشورلو، د.، نارنگی‌فرد، م.، 1391، تغییرات زمانی‌ـ مکانی الگوی حرارتی و کاربردی شهر شیراز با استفاده از داده‌های سنجندة TM&ETM+، سنجش از دور و GIS ایران، دورة چهارم، شمارة 4، صص. 68-55.
حیدری ح.، علیجانی، ب.، 1378، طبقه‌بندی اقلیمی ایران با استفاده از فن‌های آماری چندمتغیره، پژوهش‌های جغرافیایی، شمارة 37، صص. 74-57.
 
رضایی‌راد، ه.، رفیعیان، م.، 1396، برآورد تغییرات فضایی‌ـ زمانی شدت جزیرة حرارتی کلان‌شهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای LANDSAT8 و ASTER، برنامه‌ریزی منطقه‌ای، دورة هفتم، شمارة 27، صص.60-47.
رفیعی ر.، سلمان ماهینی، ع.، خراسانی، ن.، 1390، تعیین تغییرات کاربری اراضی به‌روش مقایسة پس از طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌های LandSat و IRS، کاربرد سنجش از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، دورة دوم، شمارة 3، صص. 63-53.
زندی، ر.، کرمی، م.، طاهری، ج.، 1398، نقش تغییرات کاربری اراضی بر فرم فضایی جزایر حرارتی در شهر مشهد، برنامه‌ریزی توسعة کالبدی، سال چهارم، شمارة 4، صص. 104-93.
شکیبا، ع.، ضیائیان فیروزآبادی، پ.، عاشورلو، د.، نامداری، س.، 1388، تحلیل رابطة کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران، با استفاده از داده‌های ETM+، سنجش از دور و GIS ایران، دورة اول، شمارة 1، صص. 56-39.
صادقی‌نیا، ع.، علیجانی، ب.، ضیائیان، پ.، 1391، تحلیل فضایی‌ـ زمانی جزیرة حرارتی کلان‌شهر تهران با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، دورة اول، شمارة 4، صص. 17-1.
مارتین، ج.ای.، 1388، دینامیک جو در عرض‌های میانه، ترجمة س.ا. مسعودیان، دانشگاه اصفهان: انتشارات سمت، چاپ اول.
محمود‌زاده، ح.، نقدبیشی، ا.، مؤمنی، س.، 1397، تأثیر کاربری‌های شهری در ایجاد جزایر حرارتی (مطالعة موردی: شهر مشهد)، جغرافیا و مخاطرات محیطی، دورة هفتم، شمارة 27، صص. 119-105.
مجرد، ف.، ناصریه، م.، هاشمی، س.، 1397، بررسی تغییرات دوره‌ای و فصلی جزیرة گرمایی شهر کرمانشاه در شب و روز با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای، فیزیک زمین و فضا، دورة چهل‌وچهارم، شمارة 2، صص.494-479.
مرکز ملی آمار ایران، 1396.
سالنامۀ آماری ایران، 1394،  https://www.amar.org.ir.
منتظری، م.، 1397، جزیرة گرمایی کلانشهر مشهد، دومین کنفرانس آب‌و‌هواشناسی ایران.
موسوی بایگی، م.، اشرف، ب.، فرید حسینی، ع.، میان‌‌آبادی، ا.، 1391، بررسی جزیرة حرارتی شهر مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای و نظریة فرکتال، جغرافیا و مخاطرات محیط طبیعی، شمارة 1، صص. 48-35.
هاشمی دره‌بادامی، س.، درویشی بلورانی، ع.، علوی‌پناه، س.ک.، ملکی، م.، بیات، ر.، 1398، تحلیل تغییرات جزیرة حرارتی سطوح شهری در روز و شب با استفاده از محصولات چندزمانة سنجندة مودیس (مطالعة موردی: کلان‌شهر تهران)، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، دورة نوزدهم، شمارة 52، صص. 128-113.  
Duan, S.B., Li, Z.L., Li, H., Göttsche, F.M., Wu, H., Zhao, W. & Coll, C., 2019, Validation of Collection 6 MODIS Land Surface Temperature Product Using in Situ Measurements, Remote Sensing of Environment, 225, PP. 16-29.
Haashemi, S., Weng, Q., Darvishi, A. & Alavipanah, S.K., 2016, Seasonal Variations of the Surface Urban Heat Island in a Semi-Arid City, Remote Sensing, 8(4), P. 352.
 Hidalgo, J., Masson, V. & Gimeno, L., 2010, Scaling the Daytime Urban Heat Island and Urban-Breeze Circulation, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 49(5), PP. 889-901.
 
Mhoff, 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), PP. 504-513.
Jin, M.S., 2012, Developing an Index to Measure Urban Heat Island Effect Using Satellite Land Skin Temperature and Land Cover Observations, Journal of Climate, 25(18), PP. 6193-6201.
Jin, M., Dickinson, R.E. & Zhang, D., 2005, The Footprint of Urban Areas on Global Climate as Characterized by MODIS, Journal of Climate, 18(10), PP. 1551-1565.
Landsberg, H.E., 1981, The urban climate, (Vol. 28), Academic Press.
Majkowska, A., Kolendowicz, L., Półrolniczak, M., Hauke, J. & Czernecki, B., 2016, The Urban Heat Island in the City of Poznań as Derived from Landsat 5 TM, Theoretical and Applied Climatology, PP. 1-15.
McCarthy, M.P., Best, M.J. & Betts, R.A., 2010, Climate Change in Cities Due to Global Warming and Urban Effects, Geophysical Research Letters, 37(9).
Peng, S., Piao, S., Ciais, P., Friedlingstein, P., Ottle, C., Bréon, F.M. & Myneni, R.B., 2011, Surface Urban Heat Island Across 419 Global Big Cities, Environmental Science & Technology, 46(2), P. 696-703.
Price, J.C., 1979, Assessment of the Urban Heat Island Effect through the Use of Satellite Data, Monthly Weather Review, 107, PP. 1554-1557.
Rao, P.K., 1972, Remote sensing of urban heat islands from an environmental satellite. Bull. Am. Meteorol. Soc. 53, 647–648, 1972.
Schwarz, N., Schlink, U., Franck, U. & Großmann, K., 2012, Relationship of Land Surface and Air Temperatures and Its Implications for Quantifying Urban Heat Island Indicators—An Application for the City of Leipzig (Germany), Ecological Indicators, 18, PP. 693-704.
 
Seto, K.C., Fragkias, M., Güneralp, B. & Reilly, M.K., 2011, A Meta-Analysis of Global Urban Land Expansion, PLoS ONE, 6(8), P. e23777.
Taha, H., 1997, Urban Climates and Heat Islands: Albedo, Evapotranspiration, and Anthropogenic Heat, Energy and Buildings, 25(2), PP. 99-103.
United Nations, 2016, World Urbanization Prospects: The 2016 Revision, United Nations, New York.
Voogt, J.A. & Oke, T.R., 2003, Thermal Remote Sensing of Urban Climates, Remote Sensing of Environment, 86, PP. 370-384.
Wan, Z., 2006, MODIS Land Surface Temperature Products Users’ Guide, Institute for Computational Earth System Science, University of California, Santa Barbara, CA.
Wan, Z.M., 2008, New Refinements and Validation of the MODIS Land-Surface Temperature/Emissivity Products, Remote Sens. Environ., 112, PP. 59-74.
Wang, K. & Liang, S., 2009, Evaluation of ASTER and MODIS Land Surface Temperature and Emissivity Products Using Long-Term Surface Longwave Radiation Observations at SURFRAD Sites, Remote Sensing of Environ-ment, 113(7), PP. 1556-1565.
Wang, K., Wang, J., Wang, P., Sparrow, M., Yang, J. & Chen, H., 2007, Influences of Urbanization on Surface Characteristics as Derived from the ModerateResolution Imaging Spectroradiometer: A Case Study for the Beijing Metropolitan Area, Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 112(D22).
Zhang, P., Imhoff, M.L., Wolfe, R.E. & Bounoua, L., 2010, Characterizing Urban Heat Islands of Global Settlements Using MODIS and Nighttime Lights Products, Canadian Journal of Remote Sensing, 36(3), PP. 185-196.