آب‌ وهواشناسی جزایر گرمایی- سرمایی شهرهای بزرگ ایران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

2 استاد آب ‌و هواشناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشیار آب و هواشناسی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

توسعه شهر‌نشینی و فعالیت‌های صنعتی منجر به تغییرات چشمگیری در مشخصات فیزیکی سطح زمین، ترازمندی انرژی و درنتیجه سبب تغییر آب‌وهوای محلی در شهر‌های بزرگ شده است. از این رو برای بررسی نقش شهر در تغییر آب‌وهوای محلی، جزیره‌ی گرمایی/سرمایی کلان‌شهرهای ایران مورد سنجش قرار گرفت. در این پژوهش برای ارزیابی جزیره‌ی گرمایی/سرمایی کلان‌شهرهای ایران، ابتدا شهر‌هایی که جمعیتی بیشتر از 500 هزار نفر داشتند؛ انتخاب گردیدند. برای واکاوی شدت جزیره‌ی گرمایی/سرمایی از داده‌های دمای رویه‌ی سنجیده‌ی مودیس تررا و آکوا در بازه‌ی زمانی 1381 تا 1396 به‌صورت روزانه استفاده شد. بدین منظور ابتدا مناطق ساخته‌شده‌ی شهری به کمک داده‌های کاربری اراضی مودیس انتخاب گردید. سپس اختلاف بیشترین و کمترین طول و عرض جغرافیایی شهر به دست آمد و از هر طرف محدوده‌ی شهر به اندازه‌ی آن گسترش داده شد تا محدوده‌ی ناشهر مشخص شود. برای آنکه بتوان جزیره‌ی گرمایی/سرمایی هر شهر را بر اساس زیبوم شهر مورد سنجش قرار داد از روش نوینی در این پژوهش استفاده شد. بدین صورت که بیشترین فراوانی دما در میان یاخته‌های ناشهر در هر روز، به عنوان نماینده‌ی دمای ناشهر انتخاب گردید؛ و شدت جزیره‌ی گرمایی/سرمایی شهر بر اساس اختلاف تمامی یاخته‌های شهر از دمای نماینده‌ی ناشهر به دست آمد. نتایج این تحقیق نشان داد در روز‌هنگام در تمامی شهر‌های ایران به غیر از کلان‌شهر رشت که در زیمان مرطوب و معتدل خزری قرار دارد، جزیره‌ی سرمایی با شدت 3/0- تا 1/6- درجه‌ی سلسیوس تشکیل می‌گردد. شدت جزیره‌ی سرمایی روز‌هنگام در کلان‌شهرهای واقع در زیمان بیابانی بیشتر است. در شب‌هنگام بر روی تمامی کلان‌شهرهای ایران جزیره‌ی گرمایی با شدت 5/0 تا 3 درجه‌ی سلسیوس تشکیل می‌گردد. شدت جزیره‌ی گرمایی در کلان‌شهرهای واقع در زیمان بیابانی کمتر از سایر کلان‌شهرها است؛ و حتی بر روی کلان‌شهر زاهدان در شب نیز جزیره‌ی سرمایی ضعیفی تشکیل می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Climatology of Urban Heat/cold Island of Metropolises of Iran

نویسندگان [English]

  • moslem torki 1
  • abolfazl masoodian 2
  • majid montazari 3
چکیده [English]

Urban development and industrial activities have led to dramatic changes in the physical characteristics of the land surface, energy balance and, as a result, local climate change in big cities. To investigate heat/cold island intensity, Modis Terra and Aqua data were used to obtain land surface temperature from 2002 to 2016 and all cities with a population of more than 500,000 were selected. Modis land cover data were used to extract urban and non-urban areas. And so the difference between the maximum and minimum latitude and longitude of the urban area was obtained and on every side, the city was expanded to its size To specify the non-urban area. In the next step, a representative temperature of the non-urban had to be selected from non-urban cells. For this purpose, for each day the temperature that had the highest frequency among all cells of the non-urban was selected as the representative temperature of the non-urban. And the urban heat/cold island intensity was obtained from the difference between the Representative temperature of non-urban and all urban cells. The result shows that at the day in all metropolises except Rasht from a cold island. At night, except Zahedan, which has a weak cold island, in the other city form a heat island.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Heat Island
  • MODIS Terra
  • MODIS Aqua
  • Iran
شناسایی جزایر حرارتی شهری مبتنی بر رویکرد یست‌محیطی (مطالعۀ‌موردی: کلان‌‌شهر اصفهان) جغرافیا و برنامه‌‌ریزی محیطی، دوره 28. شماره 67. صفحات 20-1. https://gep.ui.ac.ir/article_22302.html
حیدری، حسن؛ بهلول علیجانی (1378). طبقه‌‌بندی اقلیمی ایران با استفاده از تکنیک‌‌های آماری چندمتغیره، پژوهش‌‌های جغرافیایی. شماره 37. صفحات 74-57. https://journals.ut.ac.ir/article_17201.html
هاشمی‌دره‌‌بادامی، سیروس؛ سیدکاظم علوی‌‌پناه؛ محمد ملکی؛ رضا بیات (1398). تحلیل تغییرات جزیرۀ حرارتی سطوح شهری در روز و شب با استفاده از محصولات چندزمانۀ سنجندۀ مودیس (مطالعۀ موردی: کلان‌شهر تهران)، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. دوره 19. شماره 52. صفحات 128-113. https://jgs.khu.ac.ir/article-1-2745-fa.html&sw
کارکن‌سیستانی، مرضیه؛ رضا دوستان (1394). جزیرۀ گرمایی کلان‌‌شهر مشهد، جغرافیا و توسعۀ فضای‌شهری.دورۀ 2.شماره3.صفحات 138-123. https://jgusd.um.ac.ir/article_25327.html
مجرد، فیروز؛ مهتاب ناصریه؛ سیروس هاشمی (1397). بررسی تغییرات دوره‌‌ای و فصلی جزیرۀ گرمایی شهر کرمانشاه در شب و روز با استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای، فیزیک زمین و فضا. دوره 44. شمارۀ 2. صفحات 494-479.  https://jesphys.ut.ac.ir/article_65886.html
مرادی، مسعود؛ برومند صلاحی؛ سیدابوالفضل مسعودیان (1395). پهنه‌‌بندی دمای رویۀ زمین ایران با داده‌‌های مودیس، مخاطرات محیط طبیعی. دوره 5. شماره 7. صفحات 116-101.  https://jneh.usb.ac.ir/article_2657.html
مرکز ملی آمار ایران (1396). سالنامۀ آماری ایران (1395).Available online at https://www.amar.org.ir
موسوی‌بایگی، محمد؛ بتول اشرف؛ علیرضا فرید‌حسینی؛ آمنه میان‌‌آبادی (1391). بررسی جزیرۀ حرارتی شهر مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره‌‌ای و نظریۀ فرکتال، جغرافیا و مخاطرات محیط طبیعی. دوره 1 شماره 1. صفحات 48- 35. https://geoeh.um.ac.ir/article_25372.html
نیلیه‌بروجنی، مرضیه؛ مژگان ‌احمدی‌دوشن (1398). بررسی رابطۀ پوشش‌گیاهی شهری و درجۀ حرارت سطح‌زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و شاخص LST در شهر اصفهان، فصلنامه علوم ‌محیطی. دورۀ 17. شمارۀ4. صفحات 178-163.‎ https://envs.sbu.ac.ir/article_98105.html
رمضانی، بهمن؛ سیدمریم دخت‌‌محمد (1389). شناخت محدودۀ مکانی تشکیل جزیرۀ گرمایی در شهر رشت، فصلنامۀ برنامه ریزی شهری. دوره 1. شماره 1. صفحات 125-111. http://jupm.miau.ac.ir/article_1574.html
Anniballe, R., Bonafoni, S., & Pichierri, M. (2014). Spatial and temporal trends of the surface and air heat island over Milan using MODIS data. Remote Sensing of Environment, 150, 163-171. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S003442571400193X
Cheval, S., & Dumitrescu, A. (2009). The July urban heat island of Bucharest as derived from MODIS images. Theoretical & Applied Climatology, 96(1-2), 145-153. https://link.springer.com/article/10.1007/s00704-008-0019-3
Friedl, M, Sulla-Menashe,D(2015). MCD12Q1 MODIS/Terra+Aqua Land Cover Type Yearly L3 Global 500m SIN Grid V006 [Data set]. NASA EOSDIS Land Processes DAAC. doi: 10.5067/MODIS/MCD12Q1.006.
https://ladsweb.modaps.eosdis.nasa.gov/missions-and-measurements/products/ MCD12Q1/
Fung W, Lam K, Nichol J, Wong MS. (2009). Derivation of nighttime urban air temperatures using a satellite thermal image. Journal of Applied Meteorology & Climatology. 48(4): 863-872. https://journals.ametsoc.org/view/journals/apme/48/4/2008jamc2001.1.xml
Grimm, N. B., Faeth, S. H., Golubiewski, N. E., Redman, C. L., Wu, J., Bai, X., & Briggs, J. M. (2008). Global change and the ecology of cities. Science, 319(5864), 756-760. https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.1150195
Haashemi, S., Weng, Q., Darvishi, A., and Alavipanah, S.K. (2016). Seasonal Variations of the Surface Urban Heat Island in a Semi-Arid City. Remote Sensing 8, 352. https://www.mdpi.com/2072-4292/8/4/352
Hafner, J. and Kidder, S.Q. (1999). Urban heat island modeling in conjunction with satellite-derived surface/soil parameters. Journal of applied meteorology 38, 448-465. https://journals.ametsoc.org/view/journals/apme/38/4/1520-0450_1999_038_0448_uhimic_ 2.0.co_2.xml
Imhoff, M.L. Zhang, P. Wolfe, R.E. and Bounoua, L. (2010). Remote sensing of the urban heat island effect across biomes in the continental USA. Remote Sensing of Environment 114, 504-513. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425709003174
Jin, M., Dickinson, R. E., & Zhang, D. A. (2005). The footprint of urban areas on global climate as characterized by MODIS. Journal of climate, 18(10), 1551-1565. https://journals.ametsoc.org/view/journals/clim/18/10/jcli3334.1.xml
Kataoka, K., Matsumoto, F., Ichinose, T., Taniguchi, M (2009). Urban warming trends in several large Asian cities over the last 100 years. Sci. Total Environ. 407 (9),3112e3119. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969708009558
Martinelli, A., Kolokotsa, D. D., & Fiorito, F (2020). Urban Heat Island in Mediterranean Coastal Cities: The Case of Bari (Italy). Climate, 8(6), 79. https://www.mdpi.com/2225-1154/8/6/79
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), 696-703. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es2030438
Rasul, A., Balzter, H., & Smith, C. (2015). Spatial variation of the daytime Surface Urban Cool Island during the dry season in Erbil, Iraqi Kurdistan, from Landsat 8. Urban climate, 14, 176-186.‏ https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212095515300237
Rizwan, A. M. Dennis, L. Y. and Chunho, L. (2008). A review on the generation, determination and mitigation of Urban Heat Island. Journal of Environmental Sciences 20, 120-128. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1001074208600194
Schwarz, N., Lautenbach, S., & Seppelt, R. (2011). Exploring indicators for quantifying surface urban heat islands of European cities withMODISlandsurfacetemperatures. Remote Sensing of Environment, 115(12),3175-3186. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425711002471
Wang, K., Wang, J., Wang, P., Sparrow, M., Yang, J., & Chen, H. (2007). Influences of urbanization on surface characteristics as derived from the Moderate‐Resolution Imaging Spectroradiometer: A case study for the Beijing metropolitan area. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 112 (D22). https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2006JD007997
Wang, W., Liu, K., Tang, R., & Wang, S. (2019). Remote sensing image-based analysis of the urban heat island effect in Shenzhen, China. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 110, 168-175. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1474706518302249
Yuan, F., and Bauer, M.E(2007). Comparison of impervious surface area and normalized difference vegetation index as indicators of surface urban heat island effects in Landsat imagery. Remote Sensing of environment 106, 375-386. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0034425706003191
Zhang P, Imhoff ML, Wolfe RE, Bounoua L. (2010). Characterizing urban heat islands of global settlements using MODIS and nighttime lights products. Canadian Journal of Remote Sensing. 36 (3): 185-196. https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.5589/m10-039
Zhou, D. Zhao, S. Zhang, L. Sun, G. and Liu, Y (2015). The footprint of urban heat island effect in China. Scientific reports 5, 11160. https://www.nature.com/articles/srep11160