تحلیل فضایی-زمانی تغییرات فصلی جزایر حرارتی در شهرستان ملایر با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور

نویسندگان

1 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

2 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

3 گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران.

4 گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران

doi
10.22034/envj.2025.537595.1532
چکیده

مقدمه: توسعه شتابان شهرنشینی در سطح جهانی موجب افزایش سطوح غیرقابل نفوذ، تراکم جمعیتی، تشدید فعالیت‌های عمرانی و افزایش مصرف انرژی شده است؛ عواملی که به‌طور هم‌افزا در تقویت پدیده جزیره حرارتی شهری (UHI) مؤثرند، به‌طور خاص این پدیده از جایگزینی پوشش‌های گیاهی طبیعی با سطوح مصنوعی نفوذناپذیر، تمرکز فعالیت‌های انسان‌ساخت، افزایش تقاضای انرژی و تضعیف مکانیسم‌های طبیعی خنک‌سازی نظیر تعرق-تبخیر ناشی می‌شود. به دلیل نیاز به داده‌های مکانی و زمانی گسترده برای برآورد دمای سطح زمین(LST)، پیشرفت‌های فناوری سنجش از دور در سال‌های اخیر بینش‌های مهمی در زمینه پویایی مکانی-زمانی جزایر حرارتی را ارائه کرده است. تاکنون مطالعات مختلفی در زمینه تأثیر و ارتباط بین تغییر کاربری، تراکم ساخت‌وساز، پارامترهای بیوفیزیکی شهری و پوشش‌گیاهی با دمای سطحی و جزایر حرارتی انجام شده و آثار اجتماعی و ‌محیط زیستی افزایش دمای سطحی، از جمله افزایش مصرف انرژی، تنش‌های گرمایی و تأثیر بر سلامت انسان مورد بررسی قرار گرفته ولی بیشتر این مطالعات بر مقیاس شهری تمرکز کرده اند. مواد و روش‌ها: در این مطالعه، تغییرات فصلی جزایر حرارتی در شهرستان ملایر با استفاده از داده‌های دمای سطح زمین حاصل از سنجنده MODIS ماهواره Terra و سنجنده TIRS ماهواره Landsat 8 در بازه‌ی زمانی ۲۰۱۹ تا ۲۰۲۴ با توجه به متغیرهای بیوفیزیکی سطحی منتخب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. همچنین به‌منظور مقایسه بهتر میان تصاویر مختلف، مقادیر LST  بین حداقل و حداکثر مقدار موجود در هر تصویر نرمال‌سازی شدند. برای مقایسه دمای سطح زمین در کاربری‌های مختلف، پوشش زمین با استفاده از روش طبقه‌بندی حداکثر احتمال در محیط Google Earth Engine به پنج کلاس شامل باغات و زمین‌های زراعی، اراضی بایر، مراتع، مناطق آبی و مناطق شهری تقسیم‌بندی شد. این طبقه‌بندی بر پایه ترکیب همه تصاویر ماهواره‌ای لندست OLI مربوط به سال 2023 به‌عنوان نماینده سال‌های مورد مطالعه صورت گرفت. برای محاسبه ضریب همبستگی بین ویژگی‌های سطح زمین در نرم‌افزار گوگل ارث انجین، شاخص اختلاف پوشش گیاهی نرمال شده (NDVI)، پوشش کسری گیاهی ((FVC و آلبدو محاسبه شد. نتایج: نتایج نشان داد که بالاترین دمای سطح زمین روزانه و شبانه در ماه اوت، و کمترین دما برای هر دو LST روز و شب در ماه ژانویه مشاهده می شود. ضریب همبستگی بین میانگین آلبدو و NDVI ماهانه 603 /0- است. همچنین FVC در ماه‌هایی از سال که پوشش‌گیاهی فراوان‌تر است، با NLST همبستگی منفی دارد. به طوری که در ماه‌های آوریل، می و ژانویه به خصوص در مراتع ضریب همبستگی به 65/0- نیز هم می‌رسد. بحث: شدت شکل گیری جزایر حرارتی سطحی بسته به نوع کاربری اراضی (مانند کشاورزی یا آبی) تغییر می‌کند و تغییرات آن در دو بازه زمانی روز و شب به‌وضوح قابل مشاهده است. در طول روز، باغات، پوشش‌های گیاهی نسبتاً متراکم و نواحی مرتفع نسبت به مناطق اطراف، دمای کمتری داشته و خنک‌تر هستند. از طرف دیگر در شب، مرکز شهر به‌عنوان گرم‌ترین ناحیه شناسایی شد، در حالی‌که نواحی روستایی، زمین‌های کشاورزی و باغات اطراف، دمای پایین‌تری داشتند. علاوه بر این، مناطق مرتفع به‌ویژه ارتفاعات شمال‌غربی شهرستان در اغلب فصول سردترین نواحی شهرستان بودند. این نتایج می‌توانند در برنامه ریزی و مدیریت منطقه ای در زمینه کشاورزی، محیط‌زیست، اقلیم‌شناسی، برنامه‌ریزی شهری و روستایی، رفاه اجتماعی و حوزه سلامت مورد استفاده قرار گیرند.