The Effect of Vegetation Covers on Surface Temperature Changing of Isfahan City (2001-2020)

Document Type : Original Article

Authors

1 Assistant Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

2 Associate Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

3 MA in Climatology, Faculty of Geography and Planning, University of Isfahan, Iran

Abstract

 
Abstract
The surface of the earth or the top of the earth at the level of cities and urban areas becomes significantly higher than the surrounding environment, which is known as the thermal component. If this phenomenon is higher than a certain limit, it will cause problems for the city residents. But one of the most important factors that can play a very important role in controlling this phenomenon is the presence of vegetation, which is mainly a significant part of this coverage in urban areas. In this study, the effect of vegetation cover on the amount of urban heat island in Isfahan City was investigated. For this purpose, the surface temperature of the city and its relationship with the surface cover were investigated using the land surface temperature (LST) products of the MODIS sensor in places with heat islands by applying the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) of Landsat satellite data during the period of 2001-2020. Examining the annual changes in temperature in Isfahan shows that during this period, the temperature is generally increasing, so 2011 with an average annual temperature of 37.21 degrees Celsius is the hottest year and 2012 is the coldest year with an average annual temperature of 33.7 degrees Celsius. The most apparent thermal islands were observed in areas with industrial use, high-traffic places with severe air pollution and population density, and places with weak vegetation, areas with dense and worn-out textures.
Keywords: LST, Landsat Satellite, Normalized Difference Vegetation Index (NDVI).
 
Introduction
In today's growing world, there is unprecedented urbanization and urban development, which have become factors affecting the air temperature around urban areas. This temperature causes the creation of a heat island in these areas compared to the surroundings, and as a result, it can play a fundamental role in air quality and consequently public health. In one study conducted by Taghizadeh and Mazidi (2019), the variability of heat island risk based on changes in land use and land cover was investigated in Isfahan. The results of this research showed that the expansion of the city cannot be the main cause of the increase in the surface temperature and the expansion of the heat island, but the change in the use of other lands has also been effective in increasing or decreasing the temperature. The purpose of the present study is to investigate the effects of vegetation in adjusting the surface temperature of the ground in Isfahan City. Depriving the cities of vegetation will cause the temperature to rise, especially in the summer season in big cities like Isfahan. Isfahan region is also facing the mentioned problems due to the large size of urban areas and rapid growth in recent decades. In this regard, Landsat and MOADIS satellite data are used.
 
Materials and Methods
To achieve the purpose of this study, satellite data were used. To investigate the effects of the independent variable (i.e. vegetation covers) at the city level, the MODIS sensor data of the Terra satellite were used in the period from 2001 to 2020. Landsat satellite data, which have a pixel size of 30 meters in the period from 2001 to 2020, were used to investigate the amount of vegetation (NDVI index) in the city of Isfahan. In order to collect the data, first, satellite images were received by referring to the United States Earth and Science website https://earthexplorer.usgs.gov. The NDVI index was used in the period from January 2001 to December 2020 to investigate the patterns of vegetation changes and fluctuations in time and place. For this purpose, raw images were obtained from the NASA website, which included 240 monthly time series images of vegetation covers.
 
Research Findings
The results of the analysis showed that the average annual temperature of the surface of the earth in this city is 35.6 degrees Celsius. According to the annual surface temperature map for the city of Isfahan, the minimum temperatures are completely consistent with the peripheral heights of the city, which can be seen in the form of spots in the northern parts (northern elevations of the foothills) and southwest areas (southern elevations of Shahreza). These parts show a temperature between 19 and 25 degrees Celsius. The temperature of 25 to 30 degrees is scattered around the mentioned parts as well as around the city of Isfahan and the Gav Khouni swamp. The largest temperature zone in the annual map includes the temperature of 35 to 40 degrees, which covers most of the city. The maximum temperature that shows the hottest spots is located in the central part of the city. In order to investigate the effects of the presence of vegetation and the amount of vegetation density in reducing the surface temperature in the urban area of ​​Isfahan, Landsat satellite data were used, and the NDVI vegetation index was applied to these data. Then, a map and the amount of vegetation density were obtained. Since the map of vegetation cover and surface temperature was prepared exactly on a specific and simultaneous date, it is easy to visually observe the moderating role of vegetation covers in different parts of Isfahan. With the investigations carried out, it was precisely determined that wherever there is vegetation in Isfahan, the minimum temperature corresponds exactly to these parts. In parts of the city that are devoid of vegetation, which mainly corresponds to urban constructions or barren lands, a significant increase in the temperature of the surface of the earth can be seen. Therefore, the moderating effect of vegetation on the temperature of the city and the simultaneous reduction of the heat island in the studied area cannot be ignored. The major part of the concentration and density of vegetation in this city exactly corresponds to the passage of Zayandeh Rood.
 
Discussion of Results and Conclusion
The development of urbanization causes the reduction of barren lands with high temperatures and the formation of a layer of relatively lower temperatures than barren lands in residential areas. Vegetation has a reducing effect on urban built surfaces such as busy streets and changes in land use such as agricultural land to residential use. Being adjacent to barren lands in the city has intensifying effects on high temperatures and hot spots. In fact, the results of this study show that, according to the investigations carried out on the Landsat satellite data in Isfahan, there is a strong correlation between the presence of vegetation and the decrease in the temperature of the city. In this regard, in the parts of the city where the density of vegetation increases, the surface temperature is greatly reduced, and the moderating role of vegetation can be seen well, but the temperature increases completely as you move away from the vegetation.
 
Persian References
- Aghili Nasab, Z., Mohammadzadeh, M., Mahini, A. S., & Zarei, H. (2012). Analysis of urban heat island calculation method using remote sensing. The Second Environmental Planning and Management Conference. (n.p).
- Aghili Nasab, Z., Mohammadzadeh, M., Mahini, A. S., & Zarei, H. (2013). Analysis of urban heat islands using remote sensing and its relationship with the environmentally friendly development. Journal of Environment and Development, 4(8), 79-88.
- Ahmadi, M., & Dadashi, A. (2017). The identification of urban thermal islands based on an environmental approach (Case study: Isfahan Province). Journal of Geography and Environmental Planning, 28(3), 1-20.
- Anjomshoa, F., Morovati, M., Tazeh, M., & Bahadori Amjaz, F. (2022). Investigating the relationship between thermal islands and green space areas and detecting its changes (Case study: Kerman City). Journal of Geography and Environmental Sustainability, 11(4), 83-106.
- Babaee Fini, O. S. (2015). A Study of the relationship between the land surface temperature and normalized indicator of vegetation in the urban environment (Case study: Esfahan Province). Quarterly Journal of Physical Geography, 8(29), 75-90.
- Farhadi, H., & Najafzadeh, M. (2022). Presenting a new method to improve seasonal monitoring of Karun River water surface temperature using Landsat-8 Satellite images. Amirkabir Journal of Civil Engineering, 53(11), 4639-4656.
- Golestani, Z., Mohammadi, H., Borna, R., & Asadian, F. (2022). Analysis of the relationship between earth surface temperature and vegetation in the formation of heat island and its hazards (Case study: Isfahan Metropolis). Journal of Environmental Hazards Management, 9(4), 341-354.
- Hashemi, S. M., Alavipanah, S. K., & Dinarvandi, M. (2013). LST assessment using thermal remote sensing in urban environment. Journal of Environmental Studies, 39(1), 81-92.
- Matkan, A. A., Nohegar, A., Mirbagheri, B., & Torkchin, N. (2015). Assessment relations of land use in heat islands using time series ASTER sensor data (Case study: Bandar Abbas City). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 5(4), 1-14.
- Mazidi, A., & Hosseini, F. S. (2015). Effects of changing land use and land cover on the heat island in the urban area of Yazd using remote sensing data. Journal of Geography and Development, 13(38), 1-12.
- Rezaei, M., Goli, F., Soltaninia, Sh., & Mozoun, M. (2016). Sahm Bana's solutions to reduce the phenomenon of heat islands in cities in hot and dry climates. International Conference on Sustainable Development and Urban Development. (n.p).
- Sasanpour, F., Ziaeian, P., & Bahadori, M. (2013). Investigating the relationship between land-use and land cover and thermal islands in Tehran. Journal of Geography, 11(32), 256-270.
- Taghizadeh, Z., & Mazidi, A. (2019). The investigation of the variability of heat island hazard according to land use and land cover changes in Esfahan. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 6(3), 103-110.
- Taleshi, A., Sotoudeh, A., Sabouhi, M., & Niazi, Y. (2014). Evaluating the land cover impact assessment on land surface temperature using thermal remote sensing data (Case study: Tehran Province). Journal of Environmental Researches, 5(10).
 
English References
- Essaadia, A., Abdellah, A., Ahmed, A., Abdelouahed, F., & Kamal, E. (2022). The normalized difference vegetation index (NDVI) of the Zat valley, Marrakech: Comparison and dynamics. Heliyon Journal, 8(12), e12204.
- Faramarzi, M., Heidarizadi, Z., Mohamadi, A., & Haidari, M. (2018). Detection of vegetation changes in relation to normalized difference vegetation index (NDVI) in semi-arid rangeland in western Iran. Journal of Agricultural Sciences and Technology, 20, 51-60.
- Ganie, M. A., & Nusrath, A. (2016). Determining the vegetation indices (NDVI) from Landsat 8 satellite data. International Journal of Advanced Research, 4(8), 1459-1463. DOI:10.21474/IJAR01/1348.
- Ghebrezgabher, M. G., Yang, T., Yang, X., & Sereke, T. E. (2020). Assessment of NDVI variations in responses to climate change in the Horn of Africa. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 23(3), 249-261, https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2020.08.003.
- Hidalgo-García, D., & Arco-Díaz, J. (2022) Modeling the surface urban heat island (SUHI) to study of its relationship with variations in the thermal field and with the indices of land use in the metropolitan area of Granada (Spain). Journal of Sustainable Cities and Society, 87, 104166. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.104166.
- Hua, L., Zhang, X., Nie, Q., Sun, F., & Tang, L. (2020). The impacts of the expansion of urban impervious surfaces on urban heat islands in a coastal city in China. Sustainability, 12(2), 475.
- Li, L., Zha, Y., & Zhang, J. (2020). Spatial and dynamic perspectives on surface urban heat island and their relationships with vegetation activity in Beijing, China, based on moderate resolution imaging spectroradiometer data. International Journal of Remote Sensing, 41(3), 882-896.
- Mallick, J., Kant, Y., & Bharath, B. (2008). Estimation of land surface temperature over Delhi using Landsat-7 ETM+. The Journal of Indian Geophysical Union, 12(3)‚ 131-140.
- Ma, X., & Peng, S. (2021). Assessing the quantitative relationships between the impervious surface area and surface heat island effect during urban expansion. PeerJ, 9, e11854. https://doi.org/10.7717/peerj.11854.
- Morabito, M., Crisci, A., Messeri, A., Orlandini, S., Raschi, A., Maracchi, G., & Munafò, M. (2016). The impact of built-up surfaces on land surface temperatures in Italian urban areas. Science of the Total Environment, 551, 317–326.
- Senanayake, I. P., Welivitiya, W. D. D. P., & Nadeeka, P. M. (2013). Remote sensing based analysis of urban heat islands with vegetation cover in Colombo city, Sri Lanka using Landsat-7 ETM+ data. Journal of Urban Climate, 5, 19-35.
- Solano, R., Didan, K., Jacobson, A., & Huete, A. (2010). MODIS vegetation index user’s guide (MOD13 series). Vegetation Index and Phenology Lab, the University of Arizona, 1-38.
- Tan, J., Zheng, Y., Tang, X., Guo, C., Li, L., Song, G., ... & Chen, H. (2010). The urban heat island and its impact on heat waves and human health in Shanghai. International Journal of Biometeorology, 54(1), 75–84.
- Tepanosyan, G., Muradyan, V., Hovsepyan, A., Pinigin, G., Medvedev, A., & Asmaryan, S. (2021). Studying spatial-temporal changes and relationship of land cover and surface Urban Heat Island derived through remote sensing in Yerevan, Armenia. Building and Environment, 187, 107390. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2020.107390.
- Ullah, W., Ahmad, K., Ullah, S., Tahir, A. A., Javed, M. F., Nazir, A., … & Mohamed, A. (2023). Analysis of the relationship among land surface temperature (LST), land use land cover (LULC), and normalized difference vegetation index (NDVI) with topographic elements in the lower Himalayan region. Heliyon, 9(2). doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e13322.
- Umar, U. M., & Kumar, J. S. (2014). Spatial and temporal changes of urban heat island in Kano metropolis, Nigeria. International Journal of Research in Engineering Science and Technology, 1(2), 1-9.
- Yang, L., Li, X., & Shang, B. (2022). Impacts of urban expansion on the urban thermal environment: A case study of Changchun, China. Chinese Geographical Science, 32(1), 79–92 https://doi.org/10.1007/s11769-021-1251-3.
- Yang, X., Yang, T., Ji, Q., He, Y., & Ghebrezgabher, M. G. (2014). Regional-scale grassland classification using moderate-resolution imaging spectrometer datasets based on multistep unsupervised classification and indices suitability analysis. Journal of Applied Remote Sensing, 8(1), 083548. https://doi.org/10.1117/1.JRS.8.083548.
- Zhang, X., Friedl, M. A., Schaaf, C. B., & Strahler, A. H.  (2004). Climate controls on vegetation phenological patterns in northern mid‐and high latitudes inferred from MODIS data. Journal of Global Change Biology, 10(7), 1133-1145.
- Zipper, S. C., Schatz, J., Singh, A., Kucharik, C. J., Townsend, P. A., & Loheide, S. P. (2016). Urban heat island impacts on plant phenology: Intra-urban variability and response to land cover. Journal of Environmental Research Letters, 11(5), 054023.
 

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

در دنیای امروز رشد بی‌سابقه‌ای از شهری‌شدن و توسعۀ شهرنشینی دیده می‌شود که یکی از عوامل مؤثر بر افزایش دمای هوا در اطراف نواحی شهری است. این افزایش دما موجب ایجاد جزیرۀ حرارتی بر این مناطق در‌ مقایسه با محیط اطراف می‌شود و اثر‌های ناشی از آن می‌تواند نقشی اساسی و مهم در کیفیت هوا و به‌تبع آن سلامت عمومی داشته باشد (طالشی و همکاران، 1393). فرایندهای متعدّدی در‌بین اجزای ساختاری شهر وجود دارد که در عملکرد حرارتی شهر و تشکیل جزایر حرارتی مؤثر است؛ زیرا بر کیفیت هوای مناطق شهری تأثیر منفی دارد و آثار سوء بر اراضی پیرامونی، خرد اقلیم (میزان بارش، دما و جریان باد)، آلودگی‌ها و مصرف منابع آب می‌گذارد. علاوه بر این، تأثیر بر کیفیت آب شهری و ناهنجاری‌های دمایی از آثار منفی پدیدۀ جزایر حرارتی شهری ([1]UHI) است (Tan et al., 2010). یکی از عوامل اصلی پیدایش جزیرۀ حرارتی شهری، نحو‌ۀ استفاده از زمین و تغییر کاربری اراضی است که با اقداماتی نظیر تخریب پوشش گیاهی، ساخت‌و‌سازهای جدید و سازه‌های بتونی، آسفالت خیابان‌ها و کوچه‌ها و فعالیت‌های صنعتی و خانگی، سبب سرعت‌بخشیدن به گسترش و توسعۀ جزیرۀ حرارتی شهری می‌شود. یکی از دلایل پیدایش جزایر حرارتی شهری، کاهش مناطق سبز و پوشش‌های گیاهی است که بر میزان تابش خورشیدی جذب‌شده، دمای سطح زمین، میزان تبخیر و تعرق، گرمای ذخیره‌شده، باد و در‌نتیجه، تغییر شرایط جوّی در نزدیکی سطح زمین اثر گذار است (Malick et al., 2008). امروزه با به‌کارگیری تصاویر و داده‌های ماهواره‌ای برای بررسی و ارزیابی تغییرات دمای رویۀ زمین و جزایر حرارتی، هزینه‌های بررسی در مقایسه با روش‌های سنتی به‌شکل چشم‌گیری کاهش یافته است. مزیدی و حسینی (1393) در پژوهشی در نواحی شهری یزد، افزایش مساحت نواحی ساختمانی و کاهش پوشش گیاهی را علت افزایش وسعت جزیرۀ حرارتی مستقر بر مرکز این شهر می‌دانند. در پژوهشی دیگر که برای بررسی نقش کاربری اراضی در شکل‌گیری جزایر حرارتی از داده‌های چند‌زمانۀ سنجندۀ ASTER بر‌روی شهر بندر‌عباس انجام شد، نتایج نشان داد که مناطق صنعتی، زمین‌های بایر با حرارت زیاد، مناطق ساحلی به‌دلیل مجاورت با آب و مناطق با پوشش گیاهی و فضای سبز به‌دلیل تبخیر و تعرق از سطح برگ درختان و ایجاد سایه، دمای کمتری نسبت به سایر کاربری‌ها دارند (متکان و همکاران، 1393).

در پژوهشی دیگر که در محیط شهری اصفهان انجام گرفت، نتایج نشان داد که پراکندگی دامنۀ دمایی گرم در مناطق 5 ،6 و 13 و سرد در نواحی مرتفع جنوبی در دورۀ سرد سال و دامنۀ دمایی گرم در مناطق 6 و 5 و سرد در نواحی پیرامونی رودخانۀ زاینده‌رود در دورۀ گرم سال مشاهده‌شدنی است (بابایی، 1394). در‌زمینۀ تأثیر جزیرۀ حرارتی نیز مطالعاتی زیادی با استفاده از داده‌های سنجش از دور و همچنین، با استفاده از شاخص‌های پوشش گیاهی صورت گرفته است؛ از‌جمله دو شاخصNDVI  وLST  که در شهر شیراز صورت گرفت و نتایج آن نشان داد که اراضی بایر بیشترین دما و اراضی با پوشش گیاهی، کمترین دما را دارند و بیشتر جزیرۀ حرارتی در مناطقی از اراضی با کاربری صنعتی، مکان‌های پرترافیک با آلودگی شدید هوا، اماکن با پوشش گیاهی ضعیف و مناطق با بافت فشرده و فسرده مشاهده شد (سلطانی، 1395). در یک مطالعۀ دیگر که تقی‌زاده و مزیدی (1398) با عنوان بررسی تغییرپذیری مخاطرۀ جزیرۀ گرمایی با‌توجه به تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین در شهر اصفهان انجام دادند، تغییرپذیری مخاطرۀ جزیرۀ گرمایی را بر‌اساس تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین در شهر اصفهان بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد که گسترش شهر نمی‌تواند عامل اصلی افزایش دمای سطح و گسترش جزیرۀ گرمایی باشد، بلکه تغییر نوع کاربری سایر اراضی در افزایش یا کاهش دما نیز مؤثر بوده است. در پژوهشی دیگر با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست در‌سطح کلانشهر اصفهان، ارتباط دمای سطح زمین و پوشش گیاهی در شکل‌گیری جزیرۀ گرمایی و مخاطره‌های آن بررسی شد که نتایج گویای تسریع افزایش دما در سال‌های اخیر نسبت به سال‌های گذشته است؛ به‌طوری که متوسط دمای سالانه در بازۀ زمانی 2010 تا 2016، 61/0 درجۀ سانتیگراد بود (گلسرانی و همکاران، 1401). در مطالعۀ دیگری، تغییرات زمانی و مکانی جزایر حرارتی شهری در شهر کانو نیجریه برررسی شد و محققان به این نتیجه رسیدند که شدت جزایر حرارتی شهری با پوشش گیاهی ارتباطی منفی دارد. بر‌اساس این پژوهش، بزرگ‌ترین جزایر گرمایی شهری در محدودۀ فرودگاه بین‌المللی این شهر رهنمون دارد (Umar & Kumar, 2014). در یک مطالعه نیز اثر‌های نواحی مسکونی بر‌روی دمای سطح زمین در مناطق شهری ایتالیا بررسی شد و نتایج نشان داد که نقشه‌های LST مرتبط با نواحی مسکونی، ابزار مناسبی برای درک هرچه بهتر دینامیک پیچیدۀ محیط‌زیست شهری است (Morabito et al., 2016). Tepanosyan et al. (2021) در پژوهشی با عنوان بررسی تغییرات مکانی-زمانی و رابطۀ پوشش زمین و سطح جزیرۀ حرارتی شهری حاصل از سنجش از دور در ایروان، ارمنستان نشان دادند که پوشش گیاهی از عوامل مؤثر بر تغییرات دمای سطح و خشکی جزیرة حرارتی در شهر ایروان است. در‌واقع، می‌توان بیان کرد که برای بررسی و درک تغییرات پوشش بر افرایش دمایی، رابطۀ بین تغییرات دمای سطح زمین (LST)، کاربری زمین و پوشش گیاهی بسیار ضروری است (Hidalgo & Arco 2022; Tepanosyan et al., 2021).

مطالعات فراوانی در‌زمینۀ اثر‌های پوشش گیاهی، توسعۀ سطح‌های ناپایدار در مناطق شهری انجام‌شده که در بیشتر این مطالعات به افزایش در میزان پوشش گیاهی اشاره‌ شده است که موجب کاهش در پهنۀ جزیرۀ حرارتی می‌شود (Li et al., 2020; Hua et al., 2020; Yang et al., 2022; Ma & Peng, 2021; Waheed et al., 2023).

هدف از پژوهش حاضر بررسی تأثیر پوشش گیاهی بر تغییرات دمای سطحی زمین شهرستان اصفهان با استفاده از داده‌های تصاویر ماهوره‌ای است. شهرستان اصفهان به‌دلیل وسعت زیاد محیط‌های شهری و رشد سریع در دهه‌های اخیر با مشکلات ذکر‌شده، مواجه است. تصاویر سنجش از دور به‌سبب پوشش گسترده، به‌روز و دقت بالا ابزار سودمندی برای واکاوی ساختار جزایر حرارتی شهری هستند. در‌واقع، دسترسی‌نداشتن به داده‌های مکانی و تنوع زیاد کاربری و پوشش اراضی در پهنه‌های شهری، موجب بهره‌گیری از فناوری سنجش از دور در شناسایی و تحلیل جزایر حرارتی شهری شده است. هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر‌های پوشش گیاهی در تعدیل دمای رویۀ زمین در شهرستان اصفهان است. در این راستا از داده‌های ماهوارۀ لندست و سنجندۀ مادیس استفاده می‌شود.

 

منطقۀ مطالعه‌شده

شهرستان اصفهان از سمت غرب به شهرستان‌های شهرضا، مبارکه، فلاورجان، خمینی‌شهر و از سمت شمال به برخوار، میمه و اردستان و از شرق به نایین، اردکان و صدوق و از سمت جنوب به ابرکوه و آباده محدود می‌شود. این محدوده طول‌های جغرافیایی 51 درجه و 31 دقیقه تا 53 درجه و 12 دقیقه و عرض‌های جغرافیایی 31 درجه و 29 تا 33 درجه و 2 دقیقه را پوشش می‌دهد. بیشینۀ ارتفاعی شهرستان 3300 متر در بخش‌های شمالی است و کمینۀ ارتفاعی با مقدار 1400 متر در بخش‌های مرکزی شهرستان دیده می‌شود. متوسط ارتفاعی شهرستان 1650 متر است (شکل 1).

 

شکل1: نقشۀ محدوده (سمت راست) و ارتفاعی (سمت چپ) منطقۀ مطالعه‌شده (شهرستان اصفهان)

 (منبع: بازترسیم، نگارندگان، 1402)

Figure 1: The location (Right Side) And Height (Left Side) Of The Studied Area

 (Isfahan City)

 

داده‌ها و روش کار

از آنجایی که هدف از پژوهش حاضر بررسی اثر‌های وجود پوشش گیاهی بر تغییرات دمای سطح زمین (LST) است، داده‌های ماهواره‌ای به‌ کار گرفته شد. همچنین، برای بررسی این اثر‌ها در‌سطح شهرستان از داده‌های سنجندۀ مودیس ماهواره ترا در بازۀ زمانی 2001 تا 2020 استفاده شد. این سنجنده 36 باندی بوده است که محصولات هشت روزۀ دمای سطح زمین را در‌قالب فایل V005,MOD11A2 با فرمت hdf و قدرت تفکیک مکـانی 1 کیلـومتر دارد.

از آنجایی که اندازۀ پیکسل‌های این دیتا 1000 متری است (محصول MOD11A1) پس می‌تواند در‌سطح کلان مثل شهرستان به کار گرفته شود. برای بررسی میزان پوشش گیاهی در‌سطح شهرستان اصفهان از داده‌های ماهواره‌ای لندست استفاده شد. این داده‌ها در بازۀ زمانی 2001 تا 2020 و با قدرت تفکیک مکانی 30 متر بوده است که جزئیات بیشتری را نشان می‌دهند. برای گردآوری داده‌ها ابتدا با مراجعه به سایت علوم و زمین ایالات‌متحدۀ آمریکا به نشانی https://earthexplorer.usgs.gov/ ، تصاویر ماهواره‌ای دریافت شد. نحوۀ انتخاب تصاویر با‌توجه به عوامل تأثیر‌گذار بر میزان واضح‌بودن تصویر (مانند اغتشاشات جوّی و پوشش ابرهای بالا و غیره) انتخاب شد. سنجنده‌های استفاده‌شده در این پژوهش، مودیس (ماهواره ‌تررا)، لندست سنجندۀ‌ TM 4 و 5، لندست سنجندۀ ETM + 7 و لندست سنجندۀ OLI/TIRS 8 است که شامل دو مجموعه باندهای طیفی انعکاسی و باندهای حرارتی است. در پژوهش حاضر برای پردازش و تجزیه‌و‌تحلیل داده‌ها از نرم‌افزار (ArcGIS10.8) و برای استخراج مشخصات مکانی دقیق کاربری‌ها از نرم‌افزار گوگل ارث (Google Earth) استفاده و فرآورده‌هایLST مودیس به‌صورت پیوسته و در ردیف‌های منظم ارائه می‌شود و تغییرات فضایی-زمانی را به‌شکل روزانه، هشت‌روزه و ماهانه به‌صورت جهانی پردازش می‌کند. برای بررسی ویژگی‌های مکانی و زمانی دمای رویۀ زمین در شهرستان اصفهان از داده‌های شبکه‌ای پایگاه سنجندۀ MODIS ماهوارۀ Terra استفاده شده است. در ابتدا، کیفیت تصاویر ماهوارۀ لندست از‌نظر ابرناکی و وجود گرد و غبار در فریم‌های موجود که کل محدودۀ لازم را در‌بردارد، بررسی و در‌نهایت، تصاویر لازم از سایت ذکر‌شده دانلود شد. تصاویر ماهواره‌ای قبل از به‌کارگیری برای تجزیه‌و‌تحلیل‌های اصلی، باید یکسری پیش‌پردازش‌هایی بر‌روی آنها اعمال شود که یک امر مهم و ضروری در پردازش تصاویر ماهوارهای است (فرهادی و نجف‌زاده، 1400). بنابراین در پژوهش حاضر پیش‌پردازش‌های لازم (شامل تصحیح رادیومتریک، هندسی و اتمسفری) بر‌روی تصاویر ماهوره‌ای لندست در محیط نرم‌افزار Envi صورت گرفت.

در پژوهش حاضر بعد از دریافت تصاویر ماهواره‌ای، کوشش شده است ارتباط کاربری زمین به‌خصوص اثر پوشش گیاهی بر تعدیل جزیرۀ حرارتی مشخص شود و مناطق با جزایر گرمایی شناسایی شوند و سپس با‌توجه به توسعۀ شهر در طی دوره، تجزیه‌و‌تحلیل صورت گیرد.

شاخص نرمال‌شدۀ اختلاف پوشش (Normalized Vegetation Index) (NDVI) گیاهی یکی از کاربردی‌ترین شاخص‌ها در جهان است که به‌طور وسیع در مسائل مختلف به کار می‌رود. شاخص‌های گیاهی از عوامل مؤثر در تحلیل جزایر حرارتی شهری هستند؛ زیرا گیاهان با اثرگذاری بر کاهش دما، نقش مؤثری را در کنترل اقلیم محیط شهری دارند؛ بنابراین در این ارتباط مبحث توسعۀ دوستدار محیط‌زیست اشاره به کارکرد اقتصادی فضای سبز در کاهش مصرف انرژی ناشی از افزایش دما و ایجاد پدیدۀ جزیره حرارتی در محیط شهری دارد (عقیلی نسب و همکاران، 1392). تغییرات این شاخص با تغییرات اقلیمی، دما و میزان بارندگی ارتباط مستقیمی دارد (Yang et al., 2014; Mihretab et al., 2020).

این شاخص در مقادیر نزدیک به 1+ نشان‌دهندۀ پوشش انبوه گیاهی است. سایر شاخص‌های حاصل با بیشترین ضریب تبیین از شاخص‌های مناسب برای تعیین پوشش گیاهی منطقۀ مطالعه‌شده هستند.

شاخص پوشش گیاهی NDVI (شاخص گیاهی تفریقی نرمال‌شده) از پرکاربردترین شاخص‌های فراوانی پوشش گیاهی است که با نسبت‌گیری باندهای قرمز و مادون ‌قرمزِ نزدیک به دست می‌آید

معادلۀ 1

 

که  NIRباند مادون قرمز نزدیک (برای سنجنده‌های 5 و7 باند4 و برای لندست 8 باند 5) وRED باند قرمز(برای لندست 5 و7 باند 3 و برای لندست 8 باند 4) است (Essaadia et al., 2022; Faramarzi et al., 2018).

با‌توجه به‌شکل 3 کاربری بایر بیش از 92% از سطح شهرستان، کاربری شهر و انسان‌ساخت حدود 8/1%، کاربری کشاورزی و زراعی حدود 1.3%، کاربری درختچه‌های پراکنده حدود 4/3 درصد و در‌نهایت، مراتع کمتر از 5/0% از سطح شهرستان را پوشش می‌دهد (شکل 2).

شکل 2: نقشه‌های کاربری اراضی منطقۀ مطالعه‌شده (منبع: بازترسیم، نگارندگان، 1402)

Figure 2: Land Use Maps Of The Studied Area

 

شاخص NDVI می‌تواند تغییرات سطح پوشش گیاهی را به‌دلیل همبستگی قوی بین پوشش گیاهی و شاخص مذکور اندازه‌گیری کند (Zhang et al., 2004). در این میان، فرآورده‌های شاخص پوشش گیاهی تفاضل نرمال‌شدۀ (NDVI) سنجندۀ مودیس نقش مهمی را در پایش و ارزیابی پوشش گیاهی دارد. برای بررسی الگوهای تغییرات و نوسان‌های پوشش گیاهی در زمان و مکان از شاخص NDVI در بازۀ زمانی ژانویۀ 2001 تا دسامبر 2020 استفاده شد. بدین منظور، تصاویر خام از وب‌سایت ناسا دریافت که شامل 240 تصویر سری زمانی ماهانۀ پوشش گیاهی شد.

برای بررسی وضعیت تغییرات پوشش گیاهی در شهرستان اصفهان از دیتاهای سنجندۀ مودیس ماهوارۀ Terra با قدرت تفکیک مکانی 1000 متری استفاده شد. شاخص NDVI از این تصاویر استخراج و وضعیت تغییرات مکانی پوشش گیاهی در بازه‌های زمانی ماهانه، فصلی و سالانه به‌صورت نقشه تهیه شد.

 

شرح و تفسیر نتایج

در پژوهش حاضر برای بررسی تغییرات دمایی شهرستان اصفهان در نواحی مرکزی ایران از سنجدۀ مودیس در دورۀ زمانی 2001 تا 2020 استفاده برای بررسی تغییرات میزان تراکم پوشش گیاهی نیز از تصاویر ماهورۀ لندست در دورۀ مذکور استفاده شد. نتایج تحلیل بعد از بررسی‌های صورت‌گرفته بر‌روی داده‌های یاخته‌ای دمای رویۀ زمین در‌سطح منطقۀ مطالعه‌شده نشان داد که میانگین یاخته‌ای دمای سالانۀ سطح زمین در این شهرستان 6/35 درجۀ سلسیوس است. بر‌اساس نقشۀ سالانۀ دمای رویۀ زمین شهرستان اصفهان، کمینه‌های دمایی به‌طور کامل، منطبق بر ارتفاعات حاشیه‌ای شهرستان است که به‌صورت لکه‌هایی در بخش‌های شمالی (ارتفاعات شمال کوهپایه) و جنوب غربی (ارتفاعات جنوبی شهرضا) دیده می‌شود. این بخش‌ها دمای بین 19 تا 25 درجۀ سلسیوس را نشان می‌دهد. طبقۀ دمایی 25 تا 30 درجه به‌صورت حریمی در اطراف بخش‌های اشاره‌شده، اطراف شهر اصفهان و باتلاق گاوخونی پراکنده شده است. بزرگ‌ترین پهنۀ دمایی در نقشۀ سالانه شامل دمای 35 تا 40 درجه می‌شود که بخش اعظم شهرستان را دربرگرفته است. بیشینۀ دمایی که گرم‌ترین لکه‌ها را نشان می‌دهد، در بخش مرکزی شهرستان قرار گرفته است (جدول1 و شکل 3).

 

شکل 3: میانگین دمای سالانۀ رویۀ زمین شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 3: The Monthly Of Annual Temperature Of Isfahan (2001-2020)

 

جدول1: درصد تغییرات دمای سالانۀ شهرستان اصفهان (2001-2020)

Table 1: Percentage Of Annual Changes In Isfahan City

محدودۀ دمایی (درجه)

وسعت منطقه (کیلومتر مربع)

درصد از وسعت منطقه

کمتر از 25

145

1

25 تا 30

1780

3/11

30 تا 35

3072

5/19

35 تا 40

9621

2/61

بیشتر از 40

1096

9/6

منبع: یافته‌های پژوهش، 1402

 

فصل تابستان با میانگین دمای 05/50 درجۀ سلسیوس به‌عنوان گرم‌ترین فصل سال و فصل زمستان با میانگین دمای 37/22 درجۀ سلسیوس به‌عنوان سردترین فصل سال شناخته شد. بیشینۀ دمایی فصل تابستان نیز به‌صورت لکه‌هایی در مرکز شهرستان قرار دارد که محدودۀ بین هرند، ورزنه و جنوب کوهپایه را در بر‌می‌گیرد و لکه‌های کوچکی نیز در جنوب باتلاق گاوخونی واقع شده است. با‌توجه به اینکه دمای سطح زمین ارتباط نزدیکی با تغییر ارتفاع دارد، کمینۀ دمایی این فصل بیشتر در بخش‌هایی دیده می‌شود که ارتفاعات وجود دارد؛ بنابراین ارتفاعات شمالی کوهپایه و ارتفاعات شهرضا بخش مهم کمینۀ دمایی را پوشش می‌دهد؛ البته نباید اثر وجود پهنه‌های آبی و پوشش گیاهی را در کاهش و تعدیل دما نادیده گرفت. به همین خاطر، در بخش‌هایی که منطبق با باتلاق گاوخونی است، به‌دلیل وجود رطوبت، دمای کمینه دیده می‌شود و همچنین، در بخش‌هایی از اطراف شهر اصفهان که باغ‌ها و پوشش گیاهی وجود دارد نیز همین حالت صدق می‌کند. این بخش‌ها دماهای کمتر از 40 درجۀ سلسیوس را در بر‌می‌گیرد؛ اما در فصل زمستان که تغییرات مکانی دما بین 5 تا حدود 28 درجه است، فقط لکه‌های کوچکی در شمال و جنوب شهرستان وجود دارد. بخش اعظم شهرستان دمای کمتر از 25 درجۀ سلسیوس دارد؛ اما در این بین رطوب گاوخونی باعث ایجاد یک لکۀ کاهشی دما شده است. در فصل پاییز که بعد از زمستان دومین فصل سرد سال است، میانگین دمایی 44/26 درجۀ سلسیوس ثبت شده است. نوسانات دمایی این فصل نیز 6/11 تا 16/32 درجۀ سلسیوس است که کمینۀ دمایی مثل حالت سالانه در ارتفاعات شمالی و جنوبی است. میانگین کلی فصل بهار برای شهرستان اصفهان 74/43 درجۀ سلسیوس است. دامنۀ تغییرات مکانی دما 26 تا 51 درجه را نشان می‌دهد (شکل‌های 4 و 5، جدول 2).

شکل4: پراکندگی فصلی دمای رویۀ زمین شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 4: Seasonal Distribution Of Surface Temperature In Isfahan City (2001-2020)

 

شکل 5: میانگین دمای رویۀ زمین فصل‌های شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 5: The Average Surface Temperature Of The Seasons In Isfahan City (2001-2020)

 

 

جدول 2: درصد تغییرات مکانی دمای فصل بهار اصفهان (2001-2020)

Table 1: The Percentage Of Spatial Changes In Isfahan's Spring Temperature

فصل

محدودۀ دمایی (درجه)

وسعت منطقه (کیلومتر مربع)

درصد از وسعت منطقه

 

کمتر از 30

7/37

24/0

 

30 تا 35

1014

4/6

 

35 تا 40

2371

15

بهار

40 تا 45

3996

4/25

 

بیشتر از 45

8295

7/52

 

کمتر از 40

436

7/2

تابستان

40 تا 45

2094

3/13

 

45 تا 50

3055

43/19

 

50 تا 55

9249

8/58

 

بیشتر از 55

881

6/5

 

کمتر از 40

436

7/2

 

کمتر از 15

7/31

2/0

 

15 تا 20

709

5/4

پاییز

20 تا 25

3285

9/20

 

25 تا 30

10419

67

 

بیشتر از 35

1270

8

 

کمتر از 10

43

27/0

 

10 تا 15

619

9/3

 

15 تا 20

2698

17

زمستان

20 تا 25

8905

6/56

 

بیشتر از 25

3449

9/21

منبع: یافته‌های پژوهش، 1402

 

از‌نظر پراکندگی مکانی، ماهانه دمای رویۀ زمین در شهرستان اصفهان باید به دو گروه تقسیم شود: ماه‌های ژانویه، فوریه، نوامبر، دسامبر با میانگین دمای 21 تا 30 درجۀ سلسیوس سردترین ماه‌های سال و ماه‌های مارس، آوریل، می، جون، جولای، آگوست، سپتامبر، اکتبر با میانگین دمای 30 تا 59 درجۀ سلسیوس گرم‌ترین ماه‌های سال هستند. ماه ژانویه با میانگین دمای 21 درجه سردترین ماه سال است. کمینه دمای این ماه با مقدار کمتر از 5 درجۀ سلسیوس منطبق بر ارتفاعات شمالی و جنوبی شهرستان است (شکل 6).

 

 

شکل6: پراکندگی ماهانه دمای رویۀ زمین شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 6: Monthly Distribution Of Surface Temperature Of Isfahan City (2001-2020)

 

بررسی تغییرات زمانی دما و تراکم پوشش گیاهی

بررسی تغییرات زمانی سالانه دمای رویۀ شهرستان اصفهان نشان می‌دهد که در طی این دوره، دما به‌طور کلی افزایشی است. سال 2011 با میانگین دمای سالانه21/37 درجۀ سلسیوس به‌عنوان گرم‌ترین و سال 2012 با میانگین دمای سالانه 7/33 درجۀ سلسیوس به‌عنوان سردترین سال در دورۀ بررسی‌شده شناخته می‌شود.

برای بررسی اثر‌های وجود پوشش گیاهی و میزان تراکم پوشش گیاهی در کاهش دمای رویۀ زمین در منطقۀ شهری اصفهان از داده‌های ماهورۀ لندست استفاده و شاخص پوشش گیاهی NDVI بر‌روی این داده‌ها اعمال شد؛ در‌نتیجه نقشه و میزان تراکم پوشش گیاهی به دست آمد. از آنجایی که نقشۀ پوشش گیاهی و دمای رویۀ زمین به‌طور عینی در یک تاریخ مشخص و همزمان تهیه شده است، پس به‌راحتی از‌نظر بصری می‌توان نقش تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی را در نقاط مختلف شهر اصفهان مشاهده کرد. این پوشش گیاهی یا به‌صورت طبیعی ایجاد شده است یا اینکه به‌صورت پارک‌های مختلف انسان‌ساخت در بخش‌‌های مختلف شهر دیده می‌شود. با بررسی‌های صورت‌گرفته به‌طور دقیق مشخص شد در هر‌جایی از پهنۀ اصفهان که پوشش گیاهی وجود‌داشته، به‌طور دقیق کمینۀ دمایی نیز منطبق بر همین بخش‌ها بوده است. به همین خاطر در بخش‌هایی از شهر که خالی از پوشش گیاهی است (بیشتر منطبق بر ساخت‌و‌سازهای شهری یا زمین‌های بایر است) افزایش چشمگیری در دمای رویۀ زمین دیده می‌شود؛ بنابراین نمی‌توان از اثر تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی در دمای شهر و کاهش همزمان جزیرۀ حرارتی در منطقۀ مطالعه‌شده چشم‌پوشی کرد. بخش عمدۀ تمرکز و تراکم پوشش گیاهی در این شهرستان به‌طور دقیق، منطبق بر مسیر عبور زاینده رود است. در این مسیر بیشتر، زمین‌های کشاورزی و باغ‌هایی است که با آب زاینده رود زنده هستند. پس نقش زاینده رود در سرسبزی این پهنه انکار‌ناپذیر است و در زمان‌هایی که این رودخانه خشک است، به‌طور قطع، اثر آن در میزان پوشش گیاهی منطقه نیز بارز خواهد بود. در این پهنه دورۀ رشد یا رویشی از ماه آوریل تا اکتبر است. بر‌اساس نمودار شکل 7 بیشتر پوشش گیاهی در ماه‌های فصل بهار دیده می‌شود که نشان‌دهندۀ شروع دورۀ رویشی در این منطقه است و نیز می‌تواند بیانگر بیشینۀ میزان پوشش گیاهی در کشت بهاره نسبت به کشت پاییزه باشد.

از‌طرفی تغییرات رشد شهری نشان از تخریب شدید در پوشش سبز منطقه دارد و بخش عمدۀ این تغییرات برای تبدیل‌شدن به مناطق شهری است. تغییرات رشد شهری باعث شده است که جزایر حرارتی شهری به‌سمت مناطقی هدایت شوند که با فقر پوشش گیاهی و توسعۀ کاربری‌های ساخت‌و‌ساز‌شده مواجه بوده‌اند. تمامی این موارد حاصل افزایش جمعیت، افزایش مساحت شهری و تغییر کاربری‌های رخ‌داده، است. دلیل دمای پایین برخی از بخش‌های مرکز شهر، وجود پارک‌های پراکنده، آب‌نماهای مصنوعی، دریاچه‌های کوچک داخل پارک، فضای سبز خنک و گاهی آب جاری زاینده رود است. همان‌طور که اشاره شد دلیل این خنکی مرکزی به‌دلیل قرار‌گیری شهر در منطقۀ نیمه‌خشک کشور است و به‌طور دقیق بخش‌هایی از شهر حرارت بیشتری دارند که فاقد فضای سبز و منبع آبی هستند. همچنین، وجود باغ‌های گسترده و وسیع در اطراف زاینده و غرب شهر اصفهان، اهمیت تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی را در دمای سطحی بارز کرده است.

 

شکل 7: روند تغییرات زمانی دمای رویۀ زمین شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 7: The Trend Of Temporal Changes In Surface Temperature Of Isfahan City (2001-2020)

 

شکل8: تغییرات پوشش گیاهی شهرستان اصفهان (2001-2020) (منبع: نگارندگان، 1402)

Fig 8: Vegetation Changes In The City Of Isfahan (2001-2020)

 

نتیجه‌گیری

فضای سبز، رشد پوشش گیاهی و افزایش رطوبت همواره به‌عنوان عوامل تعدیل‌کنندگی دما شناخته ‌شده است که نقش موثری در کاهش این جزایر حرارتی به‌ویژه در مناطق شهری دارند. بدین منظور در پژوهش حاضر از داده‌های ماهواره‌ای لندست برای بررسی اثر تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی در دمای سطحی شهر اصفهان استفاده و از فرآورده‌های سنجندۀ مودیس نیز برای بررسی وضعیت دمایی و نقش پوشش گیاهی در آن برای شهرستان اصفهان استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که روند تغییرات کاربری اراضی در طی دهه‌های اخیر که منجر به رشد و توسعۀ شدید شهری‌شده، اثر آن در تخریب شدید پوشش گیاهی سبز قابل مشاهده است. به‌دلیل وجود همبستگی شدید بین کاهش پوشش گیاهی و افزایش دمای شهری، لزوم حفظ و نگهداری پوشش گیاهی و افزایش فضای سبز به‌ویژه در مناطق شهری اهمیت فراوانی دارند؛ زیرا نقش مهمی در تعدیل شرایط اقلیمی دارند.

نتایج این تحقیق نشان داد که رشد شهرنشینی باعث تشکیل طبقات دمایی بالا در مناطق مسکونی و غیر‌مسکونی می‌شود. به‌گونه‌ای که الگوی توزیع تغییرات مکانی-زمانی حرارتی در شهر اصفهان و جابه‌جایی مکانی نقاط گرم در بعضی از بخش‌های شهر منجر به کاهش نقاط گرم، ثابت‌ماندن تقریبی تراکم، تسلط درجه حرارت بالا و افزایش تعداد الگوی حرارتی به‌صورت کم وسعت‌تر اما خرد و پراکنده‌تر در‌طول زمان مطالعه‌شده می‌شود (بابایی، 1394؛ احمدی و داداشی رودباری، 1396). توسعۀ شهرنشینی باعث کاهش اراضی بایر با درجه حرارت بالا و تشکیل طبقه‌ای از دمای به نسبت کمتر از اراضی بایر بر‌روی مناطق مسکونی می‌شود؛ اما فشردگی بافت شهری همراه با عوامل دیگر ناشی از گسترش شهر‌نشینی باعث تشکیل کانون‌های جدید از الگوی حرارتی در بخش‌های شلوغ و پر ازدحام شهر می‌شود. پوشش گیاهی اثر کاهنده بر سطح‌های ساخته‌شدۀ شهری (خیابان‌های پر‌ترافیک)، تغییر در کاربری زمین (زمین‌های کشاورزی) به کاربری مسکونی، همجوار‌شدن با اراضی بایر در شهر، اثر‌های تشدید‌کننده بر درجه حرارت بالا و نقاط گرم دارد (Zipper at al., 2016; Senanayake et al., 2013).

در‌واقع، نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد که با‌توجه به بررسی‌های صورت‌گرفته بر‌روی داده‌های ماهوارۀ لندست در اصفهان، همبستگی شدیدی بین وجود پوشش گیاهی و کاهش دمای سطح شهر وجود دارد. به‌گونه‌ای که در بخش‌هایی از شهر که میزان تراکم پوشش گیاهی افزایش می‌یابد، به‌شدت از دمای سطح کاسته و در‌نتیجه نقش تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی به‌خوبی دیده می‌شود؛ اما با فاصله‌گرفتن از پوشش گیاهی دما به‌طور کامل افزایشی می‌شود. به‌ویژه در مناطقی که ساخت‌و‌ساز شهری افزایش پیدا کرده است. گفتنی است نقشۀ تعدیل‌کنندگی رودخانۀ زاینده رود در سال‌هایی که آب در آن جاری است در پیرامون خود به‌طور کامل نمایان است؛ درنتیجه باید گفته شود که مقایسۀ نقشه‌های پوشش گیاهی مشتق‌شده از شاخص NDVI و مقایسۀ آن با نقشه‌های دمایی همان زمان، نشان از انطباق و هماهنگی چشمگیر جزایر حرارتی شهری با سطح‌های بالا و پایین پوشش گیاهی دارد که با سایر پژوهش‌های صورت‌گرفته در مناطق شهری نیز مطابقت دارد (هاشمی و همکاران، 1392؛ ساسان‌پور و همکاران، 1392؛ بابایی، 1394؛ مزیدی و حسینی، 1394).

از‌طرفی تغییرات رشد شهری نشان از تخریب شدید در پوشش سبز منطقه دارد و بخش عمدۀ این تغییرات برای تبدیل‌شدن به مناطق شهری است. این عامل باعث‌ شده است که جزایر حرارتی شهری به‌سمت مناطقی هدایت شوند که با فقر پوشش گیاهی و توسعۀ کاربری‌های ساخت‌و‌ساز‌شده، مواجه بوده‌اند. تمامی این موارد حاصل افزایش جمعیت، افزایش مساحت شهری و تغییر کاربری‌های رخ داده است. از آنجایی که شهر اصفهان در یک منطقۀ نیمه‌خشک قرار گرفته است، مرکز شهر دمای سطحی کمتری را نسبت به محیط اطراف خشک غیرشهری دارد که به‌خوبی مؤید وجود جزایر حرارتی سرد در این شهر است. در مرز بین مرکز شهر و حومۀ شهری یک شیب تند حرارتی دارد. دلیل دمای پایین برخی از بخش‌های مرکز شهر، وجود پارک‌های پراکنده، آب‌نماهای مصنوعی، دریاچه‌های کوچک داخل پارک، فضای سبز خنگ و گاهی آب جاری زاینده رود است. همان‌طور که اشاره شد دلیل این خنکی مرکزی به‌دلیل قرار‌گیری شهر در منطقۀ نیمه‌خشک کشور است و به ‌طور دقیق بخش‌هایی از شهر که حرارت بالاتری دارند، فاقد فضای سبز و منبع آبی هستند. همچنین، وجود باغ‌های گسترده و وسیع در اطراف زاینده رود و غرب شهر اصفهان، اهمیت تعدیل‌کنندگی پوشش گیاهی را در دمای سطحی بارز کرده است که با مطالعۀ انجمن‌الشعاع و همکاران 1400 در شهر کرمان مطابقت دارد؛ درنتیجه باید گفته شود که مقایسۀ نقشه‌های پوشش گیاهی مشتق‌شده از شاخص NDVI و مقایسۀ آن با نقشه‌های دمایی همان تاریخ، نشان از انطباق و هماهنگی چشمگیر جزایر حرارتی شهری با سطح‌های بالا و پایین پوشش گیاهی دارد. با‌توجه به نتایج به‌دست‌آمده و تأثیر فراوان پوشش گیاهی در کاهش دما، لزوم و اهمیت حفاظت و نگهداری کاربری پوشش گیاهی و فضای سبز به‌ویژه در محیط‌های شهری برای برنامه‌ریزان و مدیران شهری به‌عنوان یک متغیر بسیار مهم برای تعدیل شرایط آب‌و‌هوایی است.

 

 

[1]. Urban Heat Island

References

منابع
انجم‌الشعاع، فرحناز؛ مریم، مروتی؛ مهدی، تازه و بهادری امجز، فاطمه (1400). بررسی رابطۀ جزایر حرارتی با محدوده‌های فضای سبز و آشکارسازی تغییرات آن: مطالعۀ موردی شهر کرمان. جغرافیا و پایداری محیط، 11 (4)، 83-106.
احمدی، محمود و داداشی رودباری، عباسعلی (1396). شناسایی جزایر حرارتی شهری مبتنی بر رویکرد زیست‌محیطی: مطالعۀ موردی کلانشهر اصفهان. جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 28 (3)، 1-20.
بابایی فینی، ام‌السلمه (1394). بررسی رابطۀ دمای سطح زمین و شاخص بهنجار‌شدۀ پوشش گیاهی در محیط شهری: مطالعۀ موردی کلانشهر اصفهان. جغرافیای طبیعی، 8 (29)، 75-90.
تقی‌زاده زهرا و مزیدی، احمد (1398). بررسی تغییرپذیری مخاطرۀ جزیرۀ گرمایی با‌توجه به تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین در شهر اصفهان. مخاطرات محیطی، 3 (6)، 103-120.
رضایی، الهه؛ محمد، فریناز‌گلی؛ شاهرخ، سلطانی‌نیا و موزون، مجید (1395). راهکارهای سهم ینا در کاهش پدیدۀ جزایر گرمایی شهرها در اقلیم گرم و خشک. کنفرانس بین‌المللی توسعۀ پایدار و عمران شهری، اصفهان.
ساسانپور، فرزانه؛ ضیاییان، پرویز و بهادر، مریم (1392). بررسی رابطۀ کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران. جغرافیا (فصلنامۀ بین‌المللی جغرافیایی ایران)، 11 (39)،256-270.
طالشی، علی؛ ستوده، احمد؛ صبوحی، مرتضی و نیازی، یعقوب (1393). ارزیابی اثرات پوشش زمین بر دمای سطح زمین با کاربرد سنجش از دور حرارتی: مطالعۀ موردی در تهران. پژوهش‌های محیط‌زیست، 5 (10)، 69-78.
عقیلی نسب، زهرا؛ محمدزاده، مرجان؛ ماهینی، عبدالرسول و زارعی، حسین (1391). تحلیل روش محاسبۀ جزیرۀ حرارتی شهری با استفاده از سنجش از دور. دومین کنفرانس برنامه‌ریزی و مدیریت محیط‌زیست، تهران.
عقیلی نسب، زهرا؛ محمدزاده، مرجان؛ ماهینی، عبدالرسول و زارعی، حسین (1392). تحلیل جزایر حرارتی شهری با استفاده از سنجش از دور و رابطۀ آن با توسعۀ دوستدار محیط‌زیست. مجلۀ محیط‌زیست و توسعه، 4 (8)، 79-88.
متکان، علی‌اکبر؛ نوحه‌گر، احمد؛ میرباقری، بابک و ترک‌چین، ناهید (1393). تحلیل نقش کاربری اراضی در شکل‌گیری جزایر حرارتی با استفاده از داده‌های چند‌زمانۀ سنجندۀ ASTER: مطالعۀ موردی: شهر بندرعباس. مجلۀ سنجش از دور و GIS در منابع طبیعی، 5 (4)، 1-14.
مزیدی، احمد و حسینی، فاطمه سادات (1394). تأثیر تغییر کاربری و پوشش زمین بر جزیرۀ گرمایی در منطقۀ شهری یزد با استفاده از داده‌های سنجش از دور. جغرافیا و توسعه، 13 (38)، 1-12.
هاشمی، سید محمود؛ علوی‌پناه، سید کاظم و دیناروندی، مرتضی (1392). ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط زیست‌شهری با کاربرد سنجش از دور حرارتی. محیط‌شناسی، 39 (1)، 81-92.
گلسرانی، زهره؛ محمدی، حسین؛ برنا، رضا و اسدیان، فریده (1401). تحلیل ارتباط دمای سطح زمین و پوشش گیاهی در شکل‌گیری جزیرة گرمایی و مخاطرات آن: مطالعۀ موردی: کلانشهر اصفهان. مدیریت مخاطرات محیطی، 9 (4)، 341-354.
فرهادی، هادی؛ نجف‌زاده، محمد (1400). ارائۀ روشی نوین در بهبود پایش فصلی دمای سطح آب رودخانۀ کارون با استفاده از تصاویر ماهواره‌های لندست. نشریۀ مهندسی عمران امیرکبیر، 53 (11)، 4639 -.46568.
 
Pershian References
Anjomshoa, F., Morovati, M., Tazeh, M., & Bahadori Amjaz, F. (2021). investigating the relationship between thermal islands and green space areas and detecting its changes (case study: kerman city). Geography And Sustainability Of Environment, 11 (4), 83-106. ]in Persian[
Ahmadi, M., & Dadashi Roudbari, A.A. (2017). The identification of urban thermal islands based on an environmental approach, case study: Isfahan province. Journal Of Geography And Environmental Planning, 28 (3),1-20. ]in Persian[
Aghili, Z., MohamadZadeh, M., Mahini, A.R., & Zarhi, H. (2012). Analysis of urban heat island calculation method using remote sensing. The Second Environmental Planning And Management Conference, Tehran. ]in Persian[
Aghilinasab, Z., Mohamadzadeh, M., Mahini, A.R., & Zahrei, H. (2012). Analysis of urban heat islands using remote sensing and its relationship with environmentally friendly development. Journal Of Environment And Development, 4 (8)‚ 79-88. ]in Persian[
Babaei Fini, O. (2016). Investigating the relationship between ground surface temperature and the normalized index of vegetation cover in the urban environment (Case study: Kalanshahr, isfahan). Physical Geography, 8 (29),75-90. ]in Persian[
Farhadi, H., & Najafzadeh, M. (2021). Presenting a new method to improve the seasonal monitoring of water surface temperature of the karun river using landsat satellite images. Amirkabir Civil Engineering Journal, 53 (11) 4639-4656. ]in Persian[
Golestabi, Z., Mohammadi, H., Borna, R., & Asadian, F. (2023). Analysis of the relationship between earth surface temperature and vegetation in the formation of heat island and its hazards (case study: isfahan metropolis). Environmental Hazards Management, 9 (4), 341-354. ]in Persian[
Hashemi, S.M., Alavipanah, S. K., & Dinarvandi, M. (2012). LST assessment using thermal remote sensing in urban environment. Journal Of Environmental Studies (JES)‚ 39 (1), 81-92. ]in Persian[
Rezaei, A., Goli, F., Soltaninia, Sh., & Mozon, M. (2016). To contribute to reducing the phenomenon of heat islands in cities in hot and dry climates. 6th International Conference On Sustainable Development & Urban Construction, Isfahan. ]in Persian[
Matkan A., Nohegar‚ A., Mirbagheri, B., & Torkchin‚ N. (2015). Assessment relations of land use in heat islands using time series ASTER sensor data (Case study: Bandar Abbas city). RS & GIS For Natural Resources, 5 (4), 1-14. ]in Persian[
Mazidi, A., & Hoseini, F.S. (2013). Effects of changing land use and land cover on the heat island in urban area of yazd using remote sensing data. Geography And Development, 13 (38), 1-12. ]in Persian[
Sasanpor, F., Ziaian‚ P., & Bahador, M. (2013). Investigating the relationship between land use and land cover and thermal islands in tehran. Geography (International Geographical Quarterly Of Iran)‚ 11 (39), 256-270. ]in Persian[
Taghizade‚ Z., & Mazidi‚ A. (2019). The investigation of variability of heat island hazard according to land use and land cover changesin Esfahan. Journal Of Spatial Analysis Environmental Hazards‚ 6 (3)‚ 103-120. ]in Persian[
Taleshi, M.S., Sotodeh, A., Sabohi, M., & Niazi, Y. (2013). Evaluating the effects of land cover on the temperature of the earth's surface using thermal remote sensing a case study: In tehran. Environmental Researches, 5 (10)‚ 69-78. ]in Persian[
Essaadia, A., Abdellah, A., Ahmed, A., Abdelouahed, F., & Kamal, E. (2022). The normalized difference vegetation index (NDVI) of the zat valley marrakech: Comparison and dynamics. Heliyon Journal, 8 (12), e1204.
Faramarzi, M., Heidarizadi, Z., Mohamadi, A., & Haidari, M. (2018). Detection of vegetation changes in relation to normalized difference vegetation index (ndvi) in semi -arid rangeland in western iran. Journal Of Agricultural Science And Technology‚ 20, 51-60.
Hua, L.‚ Zhang‚ X.‚ Nie‚ Q.‚ Sun‚ F.‚ & Tang‚ L. (2020). The impacts of the expansion of urban impervious surfaces on urban heat islands in a coastal city in china. Sustainability‚ 12 (2)‚ 1-21.
Hidalgo D., & Arco, J. (2022) Modeling the surface urban heat island (suhi) to study of its relationship with variations in the thermal field and with the indices of land use in the metropolitan area of granada (spain). Sustainable Cities And Society, 87, 1-16.
Li, L., Yong, Z., & Jiahua, Z. (2020). Spatial and dynamic perspectives on surface urban heat island and their relationships with vegetation activity in beijing, china, based on moderate resolution imaging spectroradiometer data. International Journal Of Remote Sensing, 41 (3)‚ 882-896.
Mallick, J., Kant, Y., & Bharath, B. (2008). Estimation of land surface temperature over delhi using Landsat-7 ETM+. The Journal Of Indian Geophysical Union, 12 (3), 131-140.
Morabito, M., Crisci, A., Messeri, S., Orlandini, A., Raschi, G., Maracchi, M., & Munafò, M. (2016). The impact of built-up surfaces on land surface temperatures in Italian urban areas.. Sci. Total Environ, 551-552, 317–326.
Ma, X., & Peng, S. (2021). Assessing the quantitative relationships between the impervious surface area and surface heat island effect during urban expansion. PeerJ Journals, 9‚ e11854.
Mihretab, G., Taibao Y., Xuemei, Y., & Temesghen S. (2020). Assessment of NDVI variations in responses to climate change in the horn of Africa. The Egyptian Journal Of Remote Sensing And Space Science, 23 (3), 249-261.
Solano, R., Didan, K., Jacobson, A., & Huete, A. (2010). MODIS vegetation index user’s guide (MOD13 series) vegetation index and phenology lab. The University of Arizona.
Senanayake, I. P., Welivitiya, W. D. D. P., & Nadeeka, P. M. (2013). Remote sensing based analysis of urban heat islands with vegetation cover in Colombo city Sri lanka using landsat-7 ETM+ data. Urban Climate, 5, 19-35.
Tan, J., Kalkstein, A., Yuan, D., Zhen, X., Song, G., Song, L., Guo, C., Tang, C., Li, C., & Zheng, F. (2010). The urban heat island and its impact on heat waves and human health in Shanghai. International Journal Of Biometeorology, 54 (1), 75–84.
Tepanosyan, G., Muradyan, V., Hovsepyan, A., Pinigin, G., Medvedev, A., & Asmaryan, S. (2021). Studying spatial-temporal changes and relationship of land cover and surface urban Heat island derived through remote sensing in yerevan. Armenia. Building And Environment, 187, 107390.
Waheed U., Khalid A., Siddique U., Adnan A.T., Muhammad F., Javed, Abdul, N., Arshad, M, Abbasi, M., & Abdullah M. (2023). Analysis of the relationship among land surface temperature (LST) land use land cover (LULC) and normalized difference vegetation index (NDVI) with topographic elements in the lower himalayan region. Heliyon, 9 (2).
Yang, L., Li, X., & Shang, B. (2022). Impacts of urban expansion on the urban thermal environment: A case study of Changchun china. Chin. Geogr, 32, 79–92.
Yang, X., Yang, T., Ji, Q., He, Y., & Ghebrezgabher, M.G. (2014). Regional-scale grassland classification using moderate-resolution imaging spectrometer datasets based on multistep unsupervised classification and indices suitability analysis. Journal Of Applied Remote Sensing, 8 (1), 083548.
Umar, U. M., & Kumar, J. S. (2014). Spatial and temporal changes of urban heat island in kano metropolis nigeria. International Journal Of Research In Engineering Science And Technology, 1 (2), 20-28.
Zipper, S., Schatz, C., Singh, J., Kucharik, A., Townsend, C. J., II, P. A., & Loheide, S. P. (2016). Urban heat island impacts on plant phenology: intra-urban variability and response to land cover. Environmental Research Letters, 11 (5), 054023.
Zhang, X., Schaaf, M.A., Friedl, C.B., & Strahler, A.H. (2004). Climate controls on vegetation phenological patterns in northern mid‐and high latitudes inferred from MODIS data. Global Change Biology, 10 (7) , 1133-1145.
Ganie, M.A., & Nusrath, A. (2016). Determining the vegetation indices (NDVI) from landsat 8 satellite data. International Journal Of Advanced Research (Ijar), 4 (8), 1459-1463.
Tepanosyan, G., Muradyan, V., Hovsepyan, A., Pinigin, G., Medvedev, A., & Asmaryan, S. (2021) Studying spatial-temporal changes and relationship of land cover and surface urban heat island derived through remote sensing in yerevan armenia. Build Environ, 187, 107390. 

Files

History

  • Receive Date: 10 January 2023
  • Revise Date: 09 April 2023
  • Accept Date: 24 April 2023

Share

How to cite

Statistics