بررسی جزیره حرارتی شهر مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و نظریه فرکتال

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 2، دوره 1، شماره 1، فروردین 1391، صفحه 35-48   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v1i1.16521

نویسندگان

بتول اشرف^* ؛ علیرضا فریدحسینی؛ آمنه میان آبادی

فردوسی مشهد

چکیده

رشد جمعیت و توسعه شهرنشینی یکی از عوامل مؤثر بر افزایش دمای هوا در نواحی شهری است که و موجب ایجاد جزیره حرارتی بر روی این مناطق در مقایسه با محیط اطراف می شود و اثرات ناشی از آن می تواند نقشی اساسی و مهم در کیفیت هوا داشته و به تبع آن، سلامت عمومی ایفا کند. در این پژوهش، تصاویر TM ماهواره لندست پنج در تاریخ 25 ژوئیه 1992 و ETM+ ماهواره لندست هفت در تاریخ 6 اگوست 2002 برای بررسی جزیره حرارتی شهر مشهد مورد بررسی قرار گرفته و نقشه‌های دما و کاربری اراضی با استفاده از آن‌ها تهیه شده است. برای بررسی بهتر این پدیده، نیمرخ هایی در جهت شمالی- جنوبی، شرقی- غربی و شمال غربی- جنوب شرقی در نظر گرفته شده است. علاوه بر این برای داشتن درک بهتری از رفتار حرارتی پوشش های مختلف و اثرات الگوی فضای سبز بر دمای محیط، بعد فرکتالی این نیمرخ ها با استفاده از روش تقسیم کننده، محاسبه گردیده است. نتایج نشان داده دمای تابشی سطح مشهد به طور کلی در طی دهه 1992 تا 2002 افزایش داشته است و این افزایش در مناطق مسکونی چشمگیرتر است. نقشه‌های کاربری اراضی نیز نشان می‌دهند مناطق مسکونی در سال 2002 نسبت به سال 1992 توسعه یافته و بسیاری از پوشش‌های گیاهی از بین رفته و این مطلب توسط بعد فرکتالی محاسبه شده نیز مورد تأیید قرار گرفته است. نتایج همچنین نشان داده نیمرخ شمال غربی- جنوب شرقی به علت گسترش بیشتر شهر و عدم یکنواختی سطوح، نسبت به سایر نیمرخ‌ها بعد فرکتالی بیشتری دارد

کلیدواژه‌ها

جزیره حرارتی؛ ماهواره لندست؛ تصاویر TM و ETM+؛ نقشه کاربری اراضی؛ بعد فرکتالی؛ روش تقسیم کننده

مراجع

Anderson J. R., E. E. Hardy., J. T. Roach., R.E. Witmer. 1976. A Land Use and Land Cover Classification Systems for Use with Remote Sensing Data. USGS Professional Paper 964, U.S. Government Printing Office. Washington D.C. 27 p.

Artis D.A., W.H. Carnahan. 1982. Survey of emissivity variability in thermography of urban areas. Remote Sensing of Environment, No. 12, pp. 313–329.

Atwater M. A. 1974. Thermal changes induced by urbanization pollutants. J. Appl, meteor, No. 14, pp. 1061-1071.

Baik J. J., H. Y. Chun. 1997. A dynamical model for urban heat island. Bound Layer, Meteor, No. 83, pp. 463- 477.

Barry R., R. J. Chorley. 1987. Atmosphere, Weather and climate, London: Methuen and co. Ltd.

Brown S.R. 1995. Measuring the dimension of self-affine fractals: examples of rough surfaces. Fractals in the Earth Sciences, Plenum Press, New York, N.Y., pp. 77–87.

Changnon S. A. 1981. METROMEX: A Review and Summary, Meteor, Monogr, No. 40, Amer. Meteor, Soc, 181 p.

Comrie A. C. 2000. mapping a wind modified urban heat island in Tucson. Arizona, (With comments on integrating to search and under graduate learning. bulletin of American Meteorological society, Vol. 81, No. 2, pp. 417-431.

Cotton W. R., R. A. Pielke, 1995, Human Impacts on Weather and Climate, Cambridge University Press, 288 p.

De Cola, L. 1989. Fractal analysis of a classified Landsat scene. Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, Vol. 55, No. 5, pp. 601–610.

Emerson C.W., N.S.N. Lam., D.A. Quattrochi. 1999. Multiscale fractal analysis of image texture and pattern. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 65, No. 1, pp. 51–61.

Garcia-Santos, V., E. Valor, E. Caselles. 2010. Determination of the surface temperature by remote sensing, Tethys, No. 7, pp. 67-74.

Hartz D. A., L. Prashad, B. C. Hedquist, J. Golden, and A.J. Brazel. 2006. Linking satellite images and hand-held infrared thermography to observed neighborhood climate conditions, Remote Sensing of Environment, No. 104, pp. 190–200.

Iranian Statistical Center, 2007, Final Report of President’s Office of Management & Investigate, Statistical Center (http://www.amar.org.ir).

Jaggi S., D. Quattrochi, and N.S. Lam. 1993. Implementation of operation of three fractal measurement algorithms for analysis of remote sensing data, Computers & Geosciences, Vol. 19, No. 6, pp. 745–767.

Kim Y. H., and J. J. Baik. 2001. Maximum Urban Heat Island intensity in Seoul. J. Appl. Meterol, No, 43, pp. 651-659.

Klysik K., and K. Fortuniak. 1999. Temporal and spatial characteristics of the urban heat island of Lodz. Poland, Atmos, Environ, No. 33, pp. 3885-3895.

Lam N. S. N. 1990. Description and measurement of Landsat TM images using fractals, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 56, No. 2, pp. 187–195.

Malaret E., L. A., Bartolucci, D. F. Lozano, P.E. Anuta and C.D. McGillem. 1985. LANDSAT-4 and Landsat-5 Thematic Mapper data quality analysis, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, No 51, pp. 1407–1416.

Mandelbrot B. B. 1983. The Fractal Geometry of Nature, W.H. Freeman, San Francisco. California, 468 p.

Markham B. L., J. K. Barker. 1985. Spectral characteristics of the LANDSAT Thematic Mapper sensors. International Journal of Remote Sensing, No. 6, pp. 697–716.

Mira, M., T. J., Schmugge, E., Valor, V. Caselles, C., Coll. 2009. Comparison of Thermal Infrared Emissivities Retrieved With the Two-Lid Box and the TES Methods With Laboratory Spectra. Geoscience and Remote Sensing, IEEE, Vol. 47, No. 4, pp. 1012-1021.

Montaves J. P., A. Rodriguez., J. I. Jimennez. 2000. A study of the urban heat island of Granada, Int. J. Climatol, No. 20, pp. 889-911.

Mousavi-Baygi M., B. Ashraf., A. Miyanabady. 2010. The Investigation of Tehran’s Heat Island by using the Surface Ozone and Temperature Data. International Journal of Applied Environmental Sciences, Vol. 5, No. 2, pp. 189–200.

Nichol J. E. 1994. A GIS-based approach to microclimate monitoring in Singapore’s high-rise housing estates. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, No. 60, pp. 1225–1232.

Oke T. R. 1973. City size and the urban heat island, Atmospheric Environment, No. 7, pp. 769-779.

Oke T. R. 1982. The energetic basis of urban heat island. Journal of the Royal Meteorological Society, No. 108, pp. 1-24.

Prata A.J. 1993. Land surface temperatures derived from the advanced very high resolution radiometer and the along-Track Scanning Radiometer 1, Theory, Journal of Geophysical Research, No. 98 (D9),pp 6,689– 6,702.

Qiu H. L., N. S. N. Lam, Q. D. A. uattrochi., J. A. Gamon. 1999. Fractal characterization of yperspectral imagery. Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 65, No. 1, pp. 63–71.

Solecki W. D., C. Rosenzweig, G. Pope, M. Chopping, R. Goldberg., A. Polissare. 2004. Urban Heat Island and Climate Change: An Assessment Interacting and Possible Adaptations in the Camden. New Jersey Region, New Jersey’s Environmental Decision Making.

Tumanov S., A. Stan-Sion, A. lupu, C. Soci, and C. Oprea. 1999. Influences of the city of Bucharest on weather and climate parameters. Atmospheric Environment, N0. 33, pp. 4173-4183.

Velazquez-Lozada, A., 2006, Urban Heat Island effect analysisng for San Juan, Puerto Rico, Atmospheric Environment, No. 40, pp. 1731-1741.

Weng O. 2003. Fractal Analysis of Satellite-Detected Urban Heat Island Effect, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, Vol. 69, No. 5, pp. 555–566.

Williams, D. 2002. LANDSAT Project Science Office, LANDSAT 7 science data user’s handbook.

Wong N. H., and Ch. Yu, 2005, Study of green area and urban heat island in a tropical city, Habitat International, No. 29, pp. 547-558.

Xiao R. 2002. Detecting and analyzing urban heat island patterns in Beijing, China, Research Center for Eco-Environmental Sciences. Chinese Academy of Sciences, Beijing 100085.

Xiao-Ling Ch., Z. Hong-Mei, L. Ping-Xiang., Y. Zhi-Yong. 2006. Remote sensing image-based analysis of the relationship between urban heat island and land use/cover changes. Remote Sensing of Environment, No. 104, pp. 133–146.

Yague C., E. Zorita., A. Martinez. 1991. Statistical analysis of the Madrid urban heat Island, Atmos, Environ, No. 25B, pp. 327-332.