اثرات مکانی-زمانی کاربری اراضی و تغییر مورفولوژی رودخانه بر ریزاقلیم کلانشهر رجشاهی

خرد اقلیم یک پدیده اقلیمی در یک منطقه بسیار محلی است که تحت تأثیر تغییرات سطوح طبیعی زمین در مناطق شهری است. رشد شهری باعث تسریع تغییر کاربری زمین و الگوی پوشش زمین شهر می شود که محیط ساخته شده را تغییر می دهد، ترکیب جو را تغییر می دهد و آب و هوای محلی مشخصی را در شهرها تشکیل می دهد. تغییر کاربری شدید زمین و پوشش زمین نیز وضعیت هواشناسی یک شهر را تغییر می دهد. رابطه بین پوشش کاربری اراضی و محیط حرارتی مدت‌هاست که برای شناسایی اثرات رشد شهری مورد مطالعه قرار گرفته است، اما برای این منطقه مورد مطالعه چنین تلاشی صورت نگرفته است. این مطالعه بر شناسایی الگوی تغییر شهرهای مجاور رودخانه پادما و کاربری‌های اراضی متمرکز است و در نهایت اثرات چنین تغییراتی بر اقلیم خرد مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. این مطالعه بر اساس داده های سری زمانی لندست در سال های 1989، 1996، 2005 و 2015 با استفاده از نرم افزارهای ENVI و ArcGIS 10.2 انجام شده است. نتیجه نشان می دهد که شهر در حال تجربه تغییر مستمر در الگوی پوشش زمین است، جایی که مرکز شهر نسبت به حاشیه آن در برابر تغییرات آسیب پذیرتر است. تغییر قابل توجه دیگری در مورفولوژی رودخانه پادما مشاهده می شود. تغییر مداوم کانال رودخانه و افزایش در زمین چار را نشان می دهد. فعل و انفعالات پوشش زمین کاربری و LST افزایش مداوم میانگین دمای سطح را در خاک لخت به دنبال منطقه غیرقابل نفوذ نشان می دهد. نتایج نشان می‌دهد که دو عامل در تأثیرگذاری بر ریزاقلیم منطقه مورد مطالعه نقش دارند: اول، وسعت سطح آب‌های سطحی به‌ویژه رودخانه پادما در حال از دست دادن جریان است و خاک لخت بیشتری تولید می‌کند (Char Land).

 

کلید واژه ها

کاربری زمین ، میکرو اقلیم ، سنجش از دور ، دمای سطح

 

1. مقدمه

شهرنشینی باعث تسریع در تغییر سطوح طبیعی زمین می شود که منجر به کاهش پوشش گیاهی و بدنه های آبی و در مقابل افزایش سطوح غیر قابل نفوذ می شود. وجود اجسام آب از طریق فرآیند تبخیر و تعرق، اثر خنک کنندگی را فراهم می کند. بروز تشعشعات خورشیدی بر روی آب های سطحی منجر به تبخیر آب و کاهش گرما می شود و در نتیجه به خنک شدن محیط اطراف کمک می کند. شهرنشینی سریع بر پر کردن آب‌ها تأثیر می‌گذارد، بنابراین، افزایش میانگین دمای هوا در حال تبدیل شدن به یک پدیده قابل توجه در جهان است [ 1 ]] . به ویژه، تغییر کاربری زمین و پوشش زمین ناشی از شهرنشینی، وضعیت هواشناسی یک شهر را تغییر می دهد. پیامدهای شهرنشینی منجر به کاهش بارندگی، افزایش دمای هوا، رطوبت نسبی و تقاضای انرژی می شود که به نوبه خود مشکلات جزیره گرمایی شهری را تشدید می کند [ 2 ]. کاربری زمین و ترکیب پوشش زمین، محیط ساخته شده را شکل می دهد و منجر به تغییر اقلیم کوچک یک شهر می شود.

اختلال در محیط های طبیعی و ساخته شده ناشی از رشد شهری از نظر اقلیمی جدی است که به نوبه خود باعث ذخیره بیش از حد گرما و غلظت بالای آلودگی هوا می شود [ 3 ]. شهرنشینی معمولاً منجر به تغییر چشمگیر در الگوی پوشش زمین کاربری اراضی شهر می شود که منجر به کاهش فضای سبز و آب و افزایش مناطق غیرقابل نفوذ می شود [ 2 ]. خرد اقلیم به عنوان محیط اقلیمی یک منطقه بسیار محلی تعریف می شود که تحت تأثیر تغییر پوشش گیاهی و سطوح غیر قابل نفوذ در منطقه شهر قرار می گیرد [ 4 ]. کاربری زمین و پوشش زمین همراه با دمای سطح زمین (LST) یک پدیده اقلیمی است که منعکس کننده ادغام ماتریس ناهمگن ریزاقلیم های شهری است.5 ] . دمای سطح زمین یک عامل کلیدی است که برهمکنش بین سطح زمین و جو، تبادل ماده و انرژی را نتیجه می دهد [ 6 ]. دمای سطح عامل مهمی در ریزاقلیم شهری است که اطلاعات کمی را در مورد اثرات کاربری زمین و تغییر پوشش زمین فراهم می کند [ 7 ]. LST مشتق شده از تصاویر ماهواره ای یک متغیر کلیدی برای درک تأثیرات تغییرات پوشش زمین کاربری زمین است [ 8 ]. اثر جزیره گرمایی شهری ناشی از تغییر کاربری اراضی، توجه دانشمندان جهانی، محیط بانان، جغرافیدانان و برنامه ریزان شهری را به خود جلب کرده است [ 2 ].] . مطالعات متعدد در مورد کاربری و تغییر پوشش زمین. رشد شهری و گرمایش سطح بیش از 50 سال انجام شده است. به عنوان مثال، هوانگ و همکاران. [ 2 ] تحقیقی را برای ارزیابی اثرات انواع مختلف پوشش زمین شهری بر دمای هوا انجام داد. درختان و پوشش گیاهی نقش حیاتی در کاهش اثرات UHI ایفا می‌کنند، بنابراین [ 9 ] مطالعه‌ای را برای شناسایی تأثیر رشد فضای سبز بر اقلیم شهری انجام داد. الگوی شهرنشینی سریع و تأثیر آن بر گرم شدن سطح در شرق چین با استفاده از تصاویر نور شبانه [ 10 ] شناسایی شد. از سوی دیگر [ 8] از تصاویر لندست برای بررسی تغییرات پوشش زمین کاربری ناشی از شهرنشینی و تأثیر آن بر دمای سطح زمین استفاده کرد. با استفاده از تکنیک آماری استاندارد مطالعه ای برای ارزیابی تأثیر تغییر کاربری زمین ناشی از شهرنشینی بر اقلیم خرد به عنوان رویدادهای بارش شدید در شهرها و اطراف آن انجام شد [ 11 ]. شدت جزیره گرمایی شهری با ساختار کاربری زمین و تغییرات پوشش زمین مرتبط است، بنابراین از تصاویر حرارتی Landsat برای شناسایی الگوهای UHI در شهر به سرعت در حال شهرنشینی، جینان، چین استفاده شد [ 12 ]. مطالعه دیگری در مورد رابطه بین دمای سطح زمین و تغییرات پوشش زمین در منطقه شهری داکا [ 13 ] انجام شد.] . جزیره گرمایی شهری (UHI) به عنوان یکی از دلایل اصلی گرم شدن آب و هوای شهری در نظر گرفته می‌شود، بنابراین [ 14 ] یک مدل رگرسیون ساده برای استخراج LST آینده برای پایتخت شهر داکا، بنگلادش اعمال کرد. حسن و همکاران (2014) از تصاویر ماهواره ای NOAA برای تخمین دمای سطح زمین بنگلادش استفاده کرد [ 15 ]. از سوی دیگر، [ 5 ] مطالعه ای در منطقه شهری فونیکس برای بررسی الگوهای فضایی کاربری زمین، تراکم گیاهان و ریزاقلیم انجام داد. ریز اقلیم شهری بر سطوح آسایش انسان تأثیر می گذارد و همچنین بر روند زیستی گیاهان و حیوانات تأثیر می گذارد [ 5 ].

رجشاهی دارای آب و هوای خشک استوایی با بارندگی محدود است و به نظر می رسد شهر روز به روز گرم می شود. در سراسر جهان تعدادی از مطالعات مبنایی برای درک رابطه بین تغییر پوشش زمین کاربری و تأثیر آن بر دمای سطح زمین فراهم کرده‌اند. با این حال، چنین تلاشی برای این منطقه مورد مطالعه انجام نشده است. اخیراً رجشاهی در حال تجربه شهرنشینی است. علاوه بر این، رودخانه مجاور پادما در حال آبگیری و افزایش خاک لخت (زمین چار) است. لذا این تحقیق با انتخاب منطقه کلانشهری راجشاهی به عنوان منطقه مطالعاتی معمولی انجام شده است. هدف از این مطالعه بررسی کاربری زمانی زمین و مورفولوژی رودخانه پادما و بررسی اثرات چنین تغییراتی بر اقلیم خرد شهر است. داده های سری زمانی لندست برای تهیه نقشه کاربری اراضی و دمای سطح زمین استفاده می شود. سرانجام، روابط از نظر کاربری زمین و LST با گرفتن دو پروفیل ترانسکت ارزیابی می شوند. انتظار می‌رود که یافته‌های این مطالعه بینش‌های بیشتری را برای درک تغییرات اقلیمی طی چند دهه گذشته در منطقه کلان‌شهری راجشاهی به ارمغان آورد. علاوه بر این، این مطالعه می تواند به عنوان راهنمایی برای سیاست گذاران و برنامه ریزان برای مدیریت پایدار محیط شهری باشد.

2. داده ها و منطقه مطالعه

2.1. منطقه مطالعه

راجشاهی چهارمین شهر بزرگ بنگلادش به عنوان منطقه مورد مطالعه برای این تحقیق انتخاب شده است. منطقه مورد مطالعه در قسمت شمال غربی بنگلادش در امتداد سواحل رودخانه پادما واقع شده است. این در 24˚07′ تا 24˚43′ عرض شمالی و 88˚17′ تا 88˚58′ طول شرقی قرار دارد ( شکل 1 ). مساحت منطقه مورد مطالعه 85/204 کیلومترمربع ^است که بدون احتساب زمین چغندر رودخانه پادما حدود 170 کیلومتر مربع ^است که مساحت هسته شهر (شرکت شهر رجشاهی) تنها 9/46 کیلومتر مربع ^است . این شهر از جمعیت کوچک 40000 نفری در سال 1951 به حدود 339932 نفر در سال 2001 و 449757 نفر در سال 2011 (BBS, 2011) توسعه یافته است [ 16 ].

راجشاهی شهر برجسته در شمال بنگال بنگلادش است. رشد تاریخی کلانشهر راجشاهی از نظر جمعیت شهری روند افزایشی را نشان می دهد اما سطح شهرنشینی در مقایسه با سایر کلان شهرهای بنگلادش بسیار کند است. تسلط بر کشاورزی، نبود فعالیت های صنعتی در مقیاس قابل توجه از ویژگی های این منطقه است. این شهر به سادگی قبل از سال 1947 یک شهرک منطقه بود که در سال 1947 به یک دفتر مرکزی تقسیم شده بود و سرانجام در سال 1991 به وضعیت شرکت شهر دست یافت [ 17 ]. شاخص ترین ویژگی این منطقه آب و هوای گرمسیری مرطوب و خشک آن است. آب و هوا است

به طور کلی با بادهای موسمی، دمای بالا، رطوبت قابل توجه و بارندگی متوسط ​​مشخص می شود. فصل گرما از اوایل ماه مارس شروع شده و تا اواسط جولای ادامه دارد. حداکثر میانگین دما در ماه‌های فروردین، اردیبهشت، خرداد و تیر حدود 32 تا 36 درجه سانتی‌گراد و کمترین دما در دی ماه حدود 10 درجه سانتی‌گراد است. این شهر دارای آب و هوای نیمه گرمسیری موسمی است که در یک منطقه کم بارش کشور با میانگین بارندگی سالانه 1100 – 1350 میلی متر قرار می گیرد [ 17 ].

2.2. داده ها

برای این مطالعه از تصاویر ماهواره ای لندست و داده های هواشناسی چند زمانی استفاده شده است. تصاویر ماهواره ای لندست در سال های 1989، 1996، 2005 و 2015 از وب سایت رسمی سازمان زمین شناسی ایالات متحده ( جدول 1 ) جمع آوری شده است. مسیر لندست 138 و ردیف 43 کل منطقه مورد مطالعه را پوشش می دهد. طرح نقشه تصاویر ماهواره ای جمع آوری شده، مرکاتور عرضی جهانی (UTM) در منطقه 45 N?Da-Tum World Geodetic System (WGS) 84 و اندازه پیکسل 30 متر است. برای به دست آوردن نتیجه بهتر، نهایت تلاش برای انتخاب تصاویر ماهواره ای از تاریخ ها و ماه های مشابه انجام شده است، اما به دلیل در دسترس نبودن داده های ابری، تغییرات کمی در تصاویر ماهواره ای جمع آوری شده وجود دارد.

داده های هواشناسی یک عامل مهم ریز اقلیم شهری است که اطلاعات کمی را در مورد اثرات کاربری زمین و تغییر پوشش زمین ارائه می دهد [ 7 ]. بنابراین، سوابق اقلیمی (بارش، دما، رطوبت نسبی و سرعت باد) از سال 1980 تا 2015 از اداره هواشناسی بنگلادش (BMD) جمع آوری شده است. برای ارزیابی ریزاقلیم، رکوردهای اقلیمی از یک ایستگاه کافی نیست، اما یکی از محدودیت های این تحقیق این است که منطقه مورد مطالعه تنها دارای یک ایستگاه هواشناسی است. بنابراین، داده های اقلیمی تنها از یک ایستگاه جمع آوری می شود. علاوه بر این، محدوده اداری محدوده مورد مطالعه برای تهیه نقشه پایه جمع آوری می شود.

3. روش ها

این مطالعه سه بخش به نام‌های کاربری و طبقه‌بندی پوشش زمین، بازیابی دمای سطح زمین و ارزیابی تأثیر کاربری و تغییر پوشش زمین بر اقلیم خرد را پوشش می‌دهد.

3.1. پردازش و طبقه بندی تصویر

برای اطمینان از دقت بالا، طبقه‌بندی کاربری موقت زمین نیازمند تبدیل مقادیر عدد دیجیتال به مقادیر بازتاب سطحی است. بنابراین قبل از طبقه بندی، تصحیح اتمسفر و رادیومتریک با استفاده از نرم افزار ENVI انجام می شود. در این تحقیق از چهار سرزمین در تصاویر بدست آمده بین سالهای 1989 و 2015 استفاده شده است ( جدول 1 ). تصاویر جمع آوری شده بر اساس چهار طبقه پوشش زمین طبقه بندی شده اند: ساخته شده، آب، پوشش گیاهی و خاک لخت ( جدول 2).). از آنجایی که رزولوشن تصاویر به اندازه کافی خوب نیست، برای انتخاب نمونه های آموزشی به دقت توجه می شود. در این مطالعه ابتدا طبقه بندی بدون نظارت برای شناسایی خوشه های طیفی اولیه در تصاویر انجام می شود. دوم، اعضای نهایی با تجزیه و تحلیل مقادیر بازتاب طیفی و شاخص های طیفی NDVI، NDBI، و NDWI انتخاب می شوند. در نهایت، رویکرد طبقه‌بندی ماشین بردار پشتیبانی (SVM) برای طبقه‌بندی تصاویر اعمال می‌شود. برای افزایش دقت طبقه بندی، نتایج طبقه بندی شده اولیه بر اساس داده های ویژگی های فیزیکی (داده های بررسی میدانی RDA، 2002) و تصاویر Google Earth تجدید نظر می شوند.

3.2. تخمین دمای سطح زمین (LST)

دمای سطح زمین ارتباط نزدیکی با الگوی پوشش زمین کاربری اراضی دارد. با استفاده از باند حرارتی تصاویر Landsat تخمین زده شده است. باند 6 (10.40μm – 12.50μm) نقشه‌بردار موضوعی Landsat 5 و باند 10 TIRS 1 (10.6μm – 11.19μm) و باند 11 TIRS2 (11.5μm – 12.51μm) برای تخمین LST از تصویرگر عملیاتی Landsat 8 استفاده می شود. رویه‌هایی که در کتاب راهنمای کاربران داده‌های علمی لندست 5 ناسا و راهنمای کاربران داده لندست 8 از USGS برای تخمین LST به شرح زیر توضیح داده شده است: ابتدا، مقادیر عدد دیجیتال (DN) باندهای حرارتی با استفاده از تشعشع حسگر تبدیل می‌شوند. معادلات (1) و (2) برای Landsat 5 و Landsat 8 به ترتیب.

(1)

جایی که

= درخشندگی سنسور

= حداکثر رادیناس باند 6

= حداقل Radinace باند 6، = مقدار پیکسل کالیبره شده کوانتیزه شده در DN = حداکثر مقدار پیکسل کالیبره شده کوانتیزه شده در DN و

= حداقل مقدار پیکسل کالیبره شده کوانتیزه شده در DN

درخشندگی،

(2)

جایی که،

= ضریب پوسته پوسته شدن ضرب درخشندگی

= ضریب مقیاس بندی افزودنی Rdiance برای باند (RADIANCE_MULT_BAND 10 و 11)

= مقدار پیکسل در DN

ثانیاً، ثابت‌های کالیبراسیون باند حرارتی ( & ) از فایل‌های فراداده سال‌های مربوطه به‌دست می‌آیند و دمای ماهواره، T (بر حسب درجه سانتی‌گراد) با استفاده از رابطه (3) محاسبه می‌شود.

(3)

جایی که، & = ثابت کالیبراسیون باند حرارتی

در نهایت دمای سطح زمین با استفاده از رابطه (4) تخمین زده می شود.

(4)

جایی که،

= طول موج باند مرکزی تابش ساطع شده

T = دمای ماهواره

= Emmissivity (محاسبه شده با استفاده از الگوریتم 5)

(5)

کجا، = نسبت پوشش گیاهی (محاسبه شده با استفاده از الگوریتم 6)

(6)

3.3. ارزیابی اثرات متقابل تغییر کاربری اراضی و ریزاقلیم

تحلیل رگرسیون به طور گسترده ای برای ارائه روابط در زمینه های مختلف استفاده می شود، اما این رویکرد به تعداد زیادی داده های زمانی نیاز دارد. از آنجایی که این مطالعه بر اساس داده های سری زمانی چهار انجام شده است، تحلیل رگرسیون امکان پذیر نیست. در این مطالعه، استفاده زمانی تخمین زده شده از زمین و دمای سطح به صورت گرافیکی برای بررسی تعاملات آنها مقایسه شده است. در نهایت، پروفیل ترانسکت عمودی و افقی برای درک بهتر تغییرپذیری فضایی محلی کاربری زمین و دمای سطح زمین گرفته شده است.

4. نتایج و بحث

4.1. کاربری اراضی و ریخت شناسی رودخانه

نتایج طبقه‌بندی پوشش کاربری اراضی نشان می‌دهد که پوشش گیاهی پوشش زمین غالب منطقه مورد مطالعه است. دومین پوشش غالب زمین، خاک لخت است زیرا منطقه مورد مطالعه شامل رودخانه پادما با مسیر طولانی زمین زغال سنگ است. جزئیات کاربری و پویایی پوشش زمین منطقه مورد مطالعه از سال 1989 تا 2015 در شکل 2 نشان داده شده است .

از جدول 3 مشخص می شود که تقریباً 46 تا 59 درصد از سطح زمین را پوشش گیاهی و بخش قابل توجهی 24 تا 38 درصد از مساحت مورد مطالعه را خاک خشک تشکیل می دهد. نسبت مساحت ساخته شده نسبتاً کم است نسبت به سایر پوشش های کاربری اراضی. در سال 1989 وسعت هوایی منطقه ساخته شده تنها 2 درصد بود که دارد

تا سال 2015 به 9 درصد رسیده است. شایان ذکر است که در بین تمامی اراضی تحت پوشش تنها مساحت ساخته شده روند افزایشی را نشان می دهد. تغییر نسبی کاربری اراضی پوشش زمین روند کاهشی در پوشش گیاهی و روند افزایشی در خاک برهنه و منطقه ساخته شده را نشان می دهد ( شکل 3 ). طی دوره 10 ساله گذشته از 2005 تا 2015 سطح رویشی حدود 10% کاهش و خاک برهنه حدود 10% افزایش یافته است. نتایج نشان می دهد که کاربری کلی پوشش اراضی و مورفولوژی رودخانه شهر در حال تغییر است.

رودخانه پادما در مجاورت آن نقش بسزایی در خنک سازی شهر داشت. با این حال، نتیجه تغییر قابل توجهی را در رودخانه پادما نشان می دهد. در سال‌های 1989 و 1996، رودخانه بسیار نزدیک به منطقه مرکزی شهر بود ( شکل 2 (الف) و شکل 2 (ب) را ببینید) اما یک تغییر تدریجی را در سال‌های 2005 و 2015 نشان می‌دهد. در سال 2005، نیمی از کانال رودخانه جابجا شد. از محل اصلی این وضعیت در سال 2015 بدتر شده است، جایی که رودخانه به طور کامل جابجا شده است به جز بخش کوچکی در بخش غربی شهر ( شکل 2 را ببینید).(د)). از نظر وسعت منطقه ای نیز تغییر قابل توجهی مشاهده می شود که عرض قبلی کانال رودخانه نسبت به سال های فعلی بیشتر بود. نتیجه همچنین نشان می دهد که با تغییر رودخانه، خاک لخت تولید گرمای بیشتری در مجاورت منطقه هسته شهر مشاهده می شود.

4.2. دمای سطح زمین (LST)

روند LST بازیابی شده طی سالهای 1989-2015 در منطقه کلانشهر راجشاهی در شکل 4 نشان داده شده است . نتایج نشان می‌دهد که هم حداکثر و هم حداقل دما افزایش می‌یابد ( شکل 5 ) و به طور متوسط ​​LST 2 درجه سانتی‌گراد در منطقه مورد مطالعه افزایش می‌یابد. برای درک تغییرپذیری LST بر روی پوشش های مختلف زمین، 100 پیکسل نمونه برای هر پوشش زمین گرفته شده و LST مربوطه با استفاده از نرم افزار ArcGIS 10.2 استخراج می شود. نتایج نشان می دهد که LST در پوشش های مختلف زمین متفاوت است. همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است، مشهود است که میانگین دما برای خاک لخت بالاترین درجه حرارت را دارد و به دنبال آن منطقه ساخته شده، پوشش گیاهی و آب قرار دارد.

4.3. وضعیت هواشناسی

برای اندازه‌گیری اطلاعات کمی اثرات تغییر پوشش کاربری اراضی بر ریزاقلیم، داده‌های هواشناسی طی سال‌های 1980-2015 ارزیابی شده است. نتایج آماری نشان می دهد که میانگین سالانه بارندگی و سرعت باد کاهش یافته است ( شکل 7 و شکل 8 ). از سوی دیگر، میانگین رطوبت نسبی سالانه افزایش یافته است ( شکل 9 ) و دمای حداکثر سالانه مشابه است ( شکل 10 ). به طور خلاصه می توان نتیجه گرفت که شرایط اقلیمی جهانی شهر نیز در حال تغییر است.

4.4. ارزیابی ریزاقلیم

نتیجه رشد تاریخی منطقه مورد مطالعه، گسترش خطی دو طرفه در جهت شمال-جنوب و شرق-غرب را نشان می دهد. علاوه بر این، تمام مناطق ساخته شده در مرکز شهر متمرکز شده‌اند، بنابراین دو پروفیل ترانسکت (عمودی: شمال به جنوب و افقی: شرق به غرب) برای توصیف تغییر نسبی در LST و کاربری زمین در طول سال‌های 1989 تا 2015 گرفته شده‌اند. نمایه شهر ( شکل 11 ) نشان می دهد که ناحیه رودخانه کمترین LST را تولید می کند و زمین های زغال سنگ مجاور رودخانه بیشترین LST را برای تمام سال ها تولید می کنند. از آنجایی که منطقه ساخته شده در طی سال های 1989 تا 1996 بسیار محدود بود، بنابراین، هیچ تفاوت قابل توجهی در LST در مرکز شهر و حاشیه شهر در این دوره مشاهده نشد ( شکل 11 (الف) و شکل 11(ب)). با روند افزایشی در مناطق مسکونی، مرکز شهر روند افزایشی را در LST در سال‌های 2005 و 2015 نشان می‌دهد ( شکل 11 (ج) و شکل 11 (د)). مهمتر از آن، توجه شده است که با دور شدن رودخانه از شهر، خاک برهنه LST بیشتری تولید می کند و در نتیجه دمای هوا را گرم می کند. در مقابل، پروفیل ترانسکت افقی نشان می دهد که در سال 1989 حاشیه شهر نسبت به منطقه هسته شهر، LST بیشتری را تجربه کرد. روند مشابهی در سال 1996 مشاهده شد زیرا حاشیه شهر حاوی خاک لخت بیشتری بود، بنابراین غلظت LST در حاشیه شهر نسبت به هسته شهر در طی سال های 1989 تا 1996 بالاترین بود ( شکل 12 (الف) و شکل 12 (ب)). همانطور که در شکل 12 (ج) و شکل 12 نشان داده شده است(د)، بدیهی است که حاشیه شهر به تدریج LST کمتری را تجربه می کند و منطقه مرکزی LST بیشتری را تجربه می کند. نتایج حاکی از آن است که نسبت مساحت ساخته شده در هسته شهر افزایش یافته و خاک برهنه در قسمت شرقی منطقه مورد مطالعه کاهش یافته است.

رابطه بین پویایی پوشش زمین کاربری و LST با گرفتن 100 پیکسل نمونه روی هر تصویر طبقه بندی شده بیشتر ارزیابی می شود و LST مربوطه برای هر پوشش زمین استخراج می شود. نتایج نشان می دهد که تغییرات قابل توجهی در LST با تغییر در الگوی پوشش زمین وجود دارد. شکل 13 (الف) و شکل 13 (ب) نشان می دهد که با روند افزایشی در مناطق ساخته شده، LST مربوطه نیز در حال افزایش است. شکل 14 (الف) و شکل 14(ب) رابطه بین پوشش گیاهی و LST را نشان می دهد و آشکار است که پوشش گیاهی پوشش زمین غالب است و هیچ گونه تغییر قابل توجهی در طی سال های 1989-2015 مشاهده نشده است. رابطه بین آب و LST تغییر جزئی در توزیع LST را نشان می دهد زیرا سطح آب کمی تغییر می کند ( شکل 15 (الف) و شکل 15 (ب)). در نهایت، دومین خاک لخت پوشش زمین غالب، بیشترین غلظت LST را در تمام سال ها با کمی تغییرات زمانی نشان می دهد ( شکل 16 (الف) و شکل 16 (ب)).

نتایج نشان می‌دهد که منطقه مورد مطالعه به جز مرکز شهر تغییر کاربری و پوشش زمین زیادی را تجربه نکرده است. به ویژه تغییرات بیشتری در کانال رودخانه پادما مشاهده می شود. همانطور که آب، مساحت در حال کاهش است و از محل اصلی دور می شود، بنابراین اثر خنک کننده کاهش می یابد. در نتیجه، خاک لخت حاصل، دمای سطح مجاور شهر را افزایش داده است. به طور خلاصه، آشکار است که تغییر در پوشش کاربری زمین به ویژه خاک خالی و منطقه ساخته شده بر دمای سطح محلی تأثیر می گذارد که به تغییر اقلیم کوچک شهر کمک می کند.

5. نتیجه گیری

در این مطالعه، از داده‌های سری زمانی Landsat-5 TM و Landsat-8 OLI برای به دست آوردن اطلاعات پوشش زمین و دمای سطح زمین برای دوره زمانی 1989 تا 2015 استفاده شد. در طول دوره مورد مطالعه، منطقه هسته شهر تغییرات قابل‌توجهی را در پوشش زمین نسبت به محیط اطرافش علاوه بر این، رودخانه پادما نیز تغییرات مورفولوژیکی عظیمی را تجربه کرده است. در میان هر چهار نوع پوشش زمین، مناطق ساخته شده روند افزایشی را هم در هسته شهر و هم در حاشیه شهر نشان می دهند. الگوی تغییر کاربری زمین و پوشش زمین در مقیاس های مختلف بر ریزاقلیم شهری تأثیر می گذارد [ 5 ] و LST یک عامل کلیدی است که برهمکنش بین سطح زمین و جو را نتیجه می دهد [ 6 ]] بنابراین LST برای ارزیابی روابط با کاربری و پوشش زمین استفاده می شود. آمار فضایی دمای سطح زمین یک روند افزایشی را برای دوره 1989 تا 2015 نشان می‌دهد. خاک لخت بالاترین دمای سطح را ایجاد می‌کند که پس از آن منطقه ایجاد شده است. مشخصات ترانسکت منطقه مورد مطالعه نشان دهنده یک تغییر قابل توجه در LST است. علاوه بر این، تجزیه و تحلیل داده های هواشناسی نشان می دهد که شهر با افزایش رطوبت نسبی، دما و کاهش میانگین بارندگی سالانه سرعت باد زمینی، شرایط اقلیمی نامساعدی را تجربه کرده است. نتایج به این واقعیت اشاره دارد که تغییر کاربری اراضی بر ریزاقلیم شهر تأثیر می گذارد. با گسترش شهرنشینی در سراسر جهان، انتظار می رود که شهرنشینی سریع و برنامه ریزی نشده ممکن است دمای سطح را در سایر کشورها و مناطق تحت تأثیر قرار دهد.10] . بنابراین، جزئیات عوامل اقلیمی باید در هنگام ارزیابی کاربری اراضی و تأثیر تغییر پوشش زمین بر اقلیم خرد در نظر گرفته شود. در این تحقیق از تنوع فضایی بین کاربری زمین و دمای سطح به عنوان عوامل تأثیرگذار بر ریزاقلیم استفاده شده است. در مقابل، یک همبستگی تعمیم یافته بین دمای سطح و سایر عوامل آب و هوایی انجام می شود. از آنجایی که منطقه مورد مطالعه تنها یک ایستگاه هواشناسی دارد، بنابراین، تنوع مکانی محلی عوامل اقلیمی با دمای سطح در سطح محلی همبستگی ندارد. اگرچه کاربری اراضی به عنوان عوامل بالقوه ریز اقلیم شهری در نظر گرفته می شود، اما سایر عوامل اقلیمی مانند توپوگرافی، دمای هوا، اطلاعات آب، رطوبت نسبی و اطلاعات خاک باید برای به دست آوردن تنوع مکانی محلی ریزاقلیم در آینده نزدیک ادغام شوند.

 

منابع

 

[ 1 ]	[1] هاثوی، EA و شارپلز، اس. (2012) تعامل رودخانه ها و فرم شهری در کاهش اثر جزیره گرمایی شهری: مطالعه موردی انگلستان. ساختمان و محیط زیست، 58، 14-22. https://dx.doi.org/10.1016/j.buildenv.2012.06.013
[ 2 ]	Zhao, M., Cai, H., Qiao, Z. and Xu, X. (2016) تأثیر گسترش شهری بر اثر جزیره گرمایی شهری در شانگهای. مجله بین المللی علم اطلاعات جغرافیایی، 30، 1-21.
[ 3 ]	Huang, L., Li, J., Zhao, D. and Zhu, J. (2008) یک مطالعه میدانی در مورد تغییرات روزانه میکرو اقلیم شهری در چهار نوع پوشش زمینی و جزیره حرارتی شهری نانجینگ، چین. ساختمان و محیط زیست، 43، 7-17. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2006.11.025
[ 4 ]	Obiakor, M., Ezeonyejiaku, C. and Mogbo, T. (2012) اثرات سطوح گیاهی و مصنوعی (غیرقابل نفوذ) بر ریزاقلیم منطقه شهری. مجله علوم کاربردی و مدیریت محیطی، 16، 85.
[ 5 ]	استابلر، ال‌بی، مارتین، کالیفرنیا و برازل، ای‌جی (2005) ریزاقلیم‌ها در یک شهر کویری با شاخص کاربری زمین و پوشش گیاهی مرتبط بودند. جنگلداری شهری و سبزسازی شهری، 3، 137-147. https://doi.org/10.1016/j.ufug.2004.11.001
[ 6 ]	Jalan, S. and Sharma, K. (2014) ارزیابی مکانی-زمانی دینامیک کاربری زمین/پوشش زمین و جزیره گرمایی شهری شهر جیپور با استفاده از داده های ماهواره ای. آرشیو بین المللی فتوگرامتری، سنجش از دور و علوم اطلاعات فضایی، XL-8، 767-772. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-8-767-2014
[ 7 ]	Kottmeier, C., Biegert, C. and Corsmeier, U. (2007) اثرات کاربری زمین شهری بر دمای سطح در برلین: مطالعه موردی. مجله برنامه ریزی و توسعه شهری، 133، 128. https://doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9488(2007)133:2(128)
[ 8 ]	Fu, P. and Weng, Q. (2016) تحلیل سری زمانی استفاده از زمین و تغییر پوشش زمین ناشی از شهرنشینی و تأثیر آن بر دمای سطح زمین با تصاویر Landsat. سنجش از دور محیط زیست، 175، 205-214. https://doi.org/10.1016/j.rse.2015.12.040
[ 9 ]	بویادی، SNA، Mohd، WMNW and Misni، A. (2015) نقش گیاهی در اصلاح میکرو اقلیم ساکنان شهری. Procedia-Social and Behavioral Sciences, 202, 400-407. https://doi.org/10.1016/j.sbspro.2015.08.244
[ 10 ]	ژو، ایکس.، چن، جی.، شا، دبلیو، ایوازاکی، تی، لی، دبلیو و ون، زی (2014) نقش شهرنشینی سریع در گرمایش سطح در شرق چین. مجله بین المللی سنجش از دور، 35، 8295-8308. https://doi.org/10.1080/01431161.2014.985397
[ 11 ]	Pathirana, A., Denekew, HB, Veerbeek, W., Zevenbergen, C. and Banda, AT (2014) تأثیر تغییر کاربری زمین مبتنی بر رشد شهری بر ریزاقلیم و بارش شدید – یک مطالعه حساسیت. پژوهش های جوی، 138، 59-72. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2013.10.005
[ 12 ]	Meng, F. and Liu, M. (2013) تحلیل مبتنی بر تصویر سنجش از دور الگوهای جزایر گرمایی شهری در شهرسازی سریع جینان، چین. مجله بین المللی سنجش از دور، 34، 8838-8853. https://doi.org/10.1080/01431161.2013.853895
[ 13 ]	راجا، DR (2012) تجزیه و تحلیل فضایی دمای سطح زمین در منطقه شهری داکا. مجله موسسه برنامه ریزان بنگلادش، 5، 151-167. https://pdfs.semanticscholar.org/3977/6c5e7dc1960dc18b0d8cebd88639b6e50935.pdf
[ 14 ]	Bayes, A., Md, K., Xuan, Z., Shahinoor, RM and Keechoo, C. (2013) شبیه سازی تغییرات پوشش زمین و تأثیرات آنها بر دمای سطح زمین در داکا، بنگلادش. سنجش از دور، 5، 5969-5998. https://doi.org/10.3390/rs5115969
[ 15 ]	Hasan, KF, Morshed, MM and Ali, MS (2014) یک روش مبتنی بر ماهواره برای تعیین دمای سطح زمین از داده های دیجیتال NOAA-AVHRR. مجله انجمن الکترونیک بنگلادش، 87-92.
[ 16 ]	طرح ساختار DDC (2003) طرح جامع و طرح توسعه منطقه تفصیلی برای شهر بزرگ راجشاهی. مقاله کاری در مورد شهرنشینی و جمعیت شناسی. مشاوران طراحی توسعه محدود، وست برگولت.
[ 17 ]	لیما، FK (2003) مشکلات و محدودیت ها در اجرای طرح های جامع: مطالعه موردی شهر راجشاهی. گروه برنامه ریزی شهری و منطقه ای، دانشگاه مهندسی و فناوری بنگلادش، داکا.