شناسایی جزایر حرارتی شهری مبتنی بر رویکرد زیست محیطی، مطالعه موردی(کلان شهر اصفهان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار آب و هوا‌شناسی دانشگاه شهید بهشتی تهران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی شهری دانشگاه شهید بهشتی تهران، تهران، ایران

چکیده

امروزه شهرنشینی و پیامدهای زیست‌محیطی آن بر همگان آشکار شده ‌است. از میان عوامل ویرانگر شهری، سیاستمداران و پژوهشگران حوزة علوم محیطی، بیش از هر عامل دیگری به جزایر حرارتی توجه داشته‌اند. هدف از این پژوهش، شناسایی مناطق بحرانی زیست‌محیطی جزایر حرارتی شهری اصفهان است. برای دستیابی به این هدف، ابتدا 9 تصویر مربوط به دورة گرم سال، طی دورة آماری 2013 تا 2015 از ماهوارة لندست 8 بارگیری و سپس پیش‌پردازش‌های لازم، دمای سطح زمین (LST) و شاخص تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI) محاسبه شد. در ادامه از شاخص قیاسی وضع بحرانی زیست‌محیطی (ECI) برای شناسایی مناطق حساس استفاده شد. نتایج نشان داد به‌دلیل وجود جزایر حرارتی سرد ( 1) بین مرکز شهر و حومه، شیب حرارتی تندی وجود دارد و بزرگ‌ترین جزیرة حرارتی شهری در منطقة 6 شناسایی شد. جزایر حرارتی کانونی و جزایر حرارتی نواری، دو گونة دیگر از جزایر حرارتی شهری هستند که پس از مناطق پیرامونی، در بیشترین مناطق این شهر دیده شد. بیشترین حساسیت زیست‌محیطی در مناطق جنوبی شهر (منطقه 6 شهری) و کمترین حساسیت زیست‌محیطی نیز در مرکز شهر (مناطق 1 تا 3 شهری) بود. بر این اساس، توسعة بام سبز و پوشش گیاهی سازمان‌یافته و متناسب با آب و هوای بومی، بهترین راهکار برای تعدیل جزیرة حرارتی و برون‌رفت از بحران پیش روست.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Identification of Urban Thermal Islands based on an Environmental Approach, Case Study: Isfahan Province

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Ahmadi 1
  • abassali Dadashi 2
1 -
2 --
چکیده [English]

Today, urbanization and environmental impacts have been revealed to everyone. Among the harmful effects of urbanization, thermal islands have been considered by politicians and researchers in the field of environmental science more than any other factor. The aim of this research is to identify the critical environmental zones of Isfahan urban thermal islands. In order to achieve this goal, the first 9 images were downloaded from Landsat 8 satellite for the warm period of the year 2013 through 2015. Then, the required pre-processing schemes, land surface temperature (LST) and normalized difference vegetation index (NDVI) were calculated. Then, the Environmental Criticality Index (ECI) was used to identify sensitive areas. The results showed that there is a sharp thermal slope between the city center and the suburbs due to the existence of a cool thermal island in the city center. The largest urban thermal islands were identified in the 6th district. Focal thermal islands and urban thermal islands strip are two types of thermal islands after the peripheries accounted for most regions in this study. The highest environmental sensitivity was in the southern part of the city (6th district of the city) and the lowest environmental sensitivity was in the center of the city (urban areas 1 to 3) were identified. In order to solve this crisis, the upcoming proposal to develop green roof vegetation organized and tailored to the indigenous climate can be considered as the best practice for thermal island mitigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Urban Thermal Islands
  • Land Surface Temperature (LST)
  • Environmental Criticality Index (ECI)
  • Isfahan

مقدمه

اختلاف بین پوشش سطوح در مناطق شهری و غیرشهری از لحاظ ساختار سه‌بعدی مناطق ساخته‌شده از یک‌سو و جذب حرارت مصالح ساختمانی به کار برده ‌شده، بازتاب سطح و مقدار پوشش گیاهی از سوی دیگر، تغییرات بنیادینی را در ماهیت منطقة ساخته‌شدة شهری به‌وجود می‌آورد (کامارزامی و همکاران[1]، 2010: 2). این افزایش دما در مناطق شهری و تغییر خرد آب و هواشناسی آن به منزلة جزیرة حرارتی شهری (UHI[2]) شناخته می‌شود (فارنیا[3]، 2012: 42). در مقابل، مناطق ساخته‌شدة شهری که در آب ‌و هوای خشک و نیمه‌خشک قرار گرفته‌اند، دمای سطحی کمتری را نسبت به محیط اطراف خشک غیرشهری خود دارند (فری و همکاران[4]، 2009: 3؛ شقیتا و همکاران[5]، 2009: 48)؛ این پدیده با عنوان «جزایر حرارتی سرد (UCI[6])» شناخته می‌شود.

صنعتی‌شدن و مهاجرت گستردة روستایی به مناطق شهری به رشد جمعیت شهری و گسترش بناهای شهری منجر شد. در سال 2010 میلادی، 5/50 درصد از جمعیت جهان را ساکنان مناطق شهری تشکیل می‌دادند. با روند فعلی رشد جمعیت و شهرنشینی پیش‌بینی می‌شود تا سال 2050 میلادی این جمعیت دو برابر شود (سازمان ملل متحد، 2011). همراه با رشد جمعیت شهری پیرو آن زیرساخت‌های شهری، همانند جاده‌ها، پل‌ها و ساختمان‌های مسکونی نیز، رشد خود را ادامه می‌دهند؛ این توسعة ویرانگر زیست‌محیطی، تغییرات سریعی را در الگوی بهره‌گیری از زمین به همراه خواهد داشت.

شهرنشینی گسترده، پیامدهای مطلوب و نامطلوب بسیاری را به همراه دارد؛ تأمین زنجیره‌وار امکانات اولیة زندگی، دسترسی آسان به آموزش باکیفیت، خدمات پزشکی و اجتماعی، فعالیت‌های اوقات فراغت، تمرکز منابع، فرصت‌های مقرون ‌به ‌صرفة شغلی و صدها امکان دیگر در شهر وجود دارد. گذشته از این مزایای جالب توجه، شهرنشینی مدرن پیامدهای نامطلوبی دارد که اگر بیش از پیامدهای مطلوب نباشد، کمتر از آن نیست. پیامدهای نامطلوب شهرنشینی به دو دستة کلی زیست‌محیطی و اجتماعی طبقه‌بندی می‌شود؛ پژوهش پیش رو به نقش پیامد اول پرداخته ‌است.

یکی از عمده‌ترین دلایل آثار نامطلوب زیست‌محیطی، حذف و جایگزینی پوشش گیاهی با ساختمان‌هاست که این امر به فروپاشی چرخة زیست‌محیطی منجر می‌شود و همچنین نقش عمده‌ای در شکل‌گیری جزایر حرارتی شهری خواهد داشت (ونگ[7]، 2001: 2000). بسیاری از این آثار نامطلوب زیست‌محیطی امکان شناسایی دارد و با پیاده‌سازی سامانه‌های به‌روز برنامه‌ریزی شهری پایدار به کمترین حد ممکن می‌رسد.

جزایر حرارتی شهری تأثیر منفی بر کیفیت هوای منطقة شهری خواهند داشت؛ زیرا با توجه به تولید گازهای آلاینده همچون ازن، واکنش شیمیایی بین ترکیبات عالی آمیزه و اکسیدهای مختلف نیتروژن (همچون N0 و N02) در آب ‌و هوای گرم به تولید گازهای سمی منجر می‌شود (آژانس حفاظت محیط‌ زیست ایالات ‌متحدة آمریکا[8]، 2012)؛ علاوه بر این، تأثیر بر کیفیت آب شهری، ناهنجاری‌های دمایی، امواج گرمای تولیدشده، الگوهای آب و هوایی مانند ویژگی‌های بارش باران و باد، سایر آثار سوء جزایر حرارتی شهری هستند (تن و همکاران، 2010: 76)؛ تمامی این آثار، تولید گازهای آلاینده، فشارهای روانی بر شهروندان و فرآیند افزایش هزینة تولید انرژی را در سطح شهر به همراه خواهد داشت (دوانتان و دوانتان[9]، 2011: 177).

گذشته از تمامی پیامدهای سوء جزایر حرارتی شهری که پژوهشگران داخلی و خارجی تا به امروز بررسی کرده‌اند، این پدیده، آثار ویرانگر زیست‌محیطی دیگری را نیز به همراه دارد که در پژوهش‌های داخلی کمتر به آنها توجه شده‌ و صرفاً خود جزایر حرارتی شهری را به شکل سنتی تحلیل کرده‌اند. مرور منابع پژوهش‌های جدید جزایر حرارتی شهری، مؤید این امر بوده است که این پدیده به‌ منزلة پدیده‌ای پیچیده، به نقش‌آفرینی ویرانگر خود در سطح شهر ادامه می‌دهد و انسان شهرنشین بدون توجه به آنچه خود پدیدآور و تشدیدکنندة آن بوده است، به ‌سوی فروپاشی محیط زیست خود گام برمی‌دارد.

سینانیک و همکاران[10] (2013) در ارزیابی جزایر حرارتی شهری با بهره‌گیری از پوشش گیاهی در شهر کلمبو[11] سریلانکا براساس سنجش دمای سطح زمین و شاخص قیاسی بین LST و NDVI، به این نتیجه رسیدند که مناطق ساحلی و بندر کلمبو، حساس‌ترین مناطق زیست‌محیطی جزایر حرارتی شهری هستند.

«تجزیه‌ و تحلیل‌ فضای سبز شهری برای برنامه‌ریزی توسعه در کلمبو» و «بررسی فضای سبز مورد نیاز برای تجزیه ‌و تحلیل سایت شهری کلمبو»، عناوین پژوهش‌های دیگری است که همین نویسندگان (2013a و 2013b) انجام داده‌اند. این پژوهشگران به این نتیجه دست یافتند که بندر کلمبو، کمترین پوشش گیاهی و بیشترین مراقبت را داراست.

«تغییرات زمانی - مکانی جزایر حرارتی شهری کلان‌شهر کانو[12] در نیجریه»، عنوان پژوهشی است که اومار و کومار[13] (2014) انجام دادند. آنها با استفاده از شاخص قیاسی وضع بحرانی زیست‌محیطی[14]، دریافتند شدت جزایر حرارتی شهری با پوشش گیاهی رابطة منفی دارد و فرودگاه بین‌المللی شهر کانو، بزرگ‌ترین جزایر حرارتی شهری را به خود اختصاص داده که در دورة گرم سال، طاقت‌فرساست.

بررسی گائو و همکاران[15] (2015) در گوانگژو[16]، مرکز استان گوانگدونگ[17] چین‌ نشان داد فقر پوشش گیاهی و تمرکز مناطق ساختة شهری، مهم‌ترین عوامل بیوفیزیکی شهری هستند که بیشترین تأثیر را بر خوشه‌ای‌شدن جزایر حرارتی شهری داشته و مناطق غربی، بیشترین ویرانی زیست‌محیطی را دارند؛ در این راستا همچنین یانگ و همکاران[18] (2015)، اسکلهورن و همکاران[19] (2016)، مورابیتو و همکاران[20] (2016) و زیپر و همکاران[21] (2016) پژوهش‌هایی را انجام داده‌اند.

در ایران کمتر پژوهشگری جزایر حرارتی شهری را با رویکرد زیست‌محیطی ارزیابی کرده است. در یکی از این معدود پژوهش‌ها، خسروی و قبادی (1390) جایگاه سامانة بام سبز را در تعدیل جزیرة حرارتی شهری کرج تبیین کرده‌اند؛ یافته‌های آنان نشان داد کاهش چشمگیری در ظرفیت حرارتی وجود دارد. این نویسندگان پیشنهاد دادند برنامه‌ریزان، جزیرة حرارتی کلان‌شهر کرج را با توسعة بام سبز کاهش دهند.

«توپوکلیما و وارونگی شهر اصفهان» نیز، پژوهشی است که درویش محمدی (1391) انجام داد و به این نتیجه رسید که سلول‌های بستة حرارتی یا فشاری شایان ‌تأملی بر فراز شهر اصفهان تشکیل نمی‌شود. همچنین وی با مقایسة داده‌های به‌دست‌آمده از فضای توپوگرافیک و حجمی اتمسفریک به این نتیجه رسید که ارتفاعات محلی، تأثیر بیشتری در میزان تغییرات دمایی محیط دارد و کمتر بر میزان فشار تأثیر می‌گذارد.

تمرکز پژوهش حاضر بر شناسایی و توزیع مکانی الگوی دمای سطح زمین  شهر اصفهان با بهره‌گیری از داده‌های ماهوارة لندست 8 در دورة گرم سال برای دورة آماری 2013 تا 2015 میلادی است. هدف از این پژوهش، شناسایی مناطق بحرانی زیست‌محیطی جزایر حرارتی شهری اصفهان و رابطة بین پوشش گیاهی و توزیع  است.

نتایج به‌دست‌آمده از این پژوهش، نقشی مؤثر در پروژه‌های برنامه‌ریزی شهری آیندة شهر اصفهان به ‌منظور اقدامات زیرساختی و همچنین به کمترین حد رساندن آثار سوء جزایر حرارتی شهری  دارد.

 

داده و روش‌شناسی

منطقة بررسی‌شده در این پژوهش، شهر اصفهان به‌ منزلة سومین کلان‌شهر ایران است. این شهر طی سال‌های ۱۰۵۰ تا ۱۷۲۲ میلادی، به‌ویژه در قرن شانزدهم (حکومت صفویان) رونق فراوانی یافت. در این زمان، اصفهان برای دومین بار (پس از دوران سلجوقیان) پایتخت ایران شد. بناهای تاریخی متعددی در شهر وجود دارد که تعدادی از آن‌ها در یونسکو به ثبت رسیده‌اند. اصفهان در سال ۲۰۰۶، پایتخت فرهنگی جهان اسلام و در سال ۱۳۸۸، پایتخت فرهنگ و تمدن ایران اسلامی و همچنین پایتخت صنعتی ایران پس از تهران شد. این شهر در آذر ۱۳۹۴ (دسامبر ۲۰۱۵) به همراه رشت به‌ منزلة نخستین شهرهای ایران، به شبکة شهرهای خلاق جهان زیر نظر یونسکو پیوست. براساس آمارهای جمعیتی مرکز آمار ایران، جمعیت اصفهان در سال 1390 هجری خورشیدی، ۱,۹۰۸,۹۶۸ تن بوده است. شکل (1) موقعیت منطقة بررسی‌شده را نشان می‌دهد.

 

 

شکل 1. موقعیت شهر اصفهان در ایران

 

 

روش پژوهش

برای انجام این پژوهش چهار مرحلة اصلی به شرح زیر دنبال شد:

1- داده‌ها و پیش‌پردازش:

الف)اطلاعات تصاویر استفاده‌شده: از 9 تصویر حرارتی مادون ‌قرمز  ماهوارة لندست 8، 12/06/2013 تا 60/09/2015، استفاده (جدول 1) و تصاویر ردیف 134 و مسیر 37 سطح  در شرایط جوّی صاف (پوشش ابری کمتر از 1 درصد) از تارنمای سازمان زمین‌شناسی ایالات ‌متحدة آمریکا به آدرس  بارگیری شد (در جدول (1)، تصاویر ردیف 4 و 7، آسمان شهر اصفهان بدون ابر بوده است).

ب) ارزیابی ترکیبی تصاویر: به‌منظور ارزیابی ترکیبی اقدام به سنجش میانگین مبتنی بر یاخته‌های 9 تصویر منتخب شد. این تصویر ترکیبی برای ارزیابی‌های جزایر حرارتی شهری استفاده شد.

ج) اصلاح اتمسفری[22]: برای تصویر حرارتی از اصلاح اتمسفری (TAC[23]) استفاده شد؛ این تدبیر به دلیل دو کاناله بودن تصاویر حرارتی به کار برده شد. علاوه بر این از روش اصلاح جوی سریع[24]  برای اصلاحات جوی گروه‌های باندی  استفاده شد.

د) داده‌های ایستگاه زمینی: عناصر دمای هوا (درجة سانتی‌گراد)، دید افقی (متر)، دمای نقطة شبنم (درجة سانتی‌گراد)، سرعت باد (متر بر ثانیه) و بارندگی 24 ساعت گذشته (میلی‌متر) ایستگاه همدید اصفهان برای ساعت 10 تا 12 به‌ وقت ‌تهران براساس زمان گرفتن تصاویر از سازمان هواشناسی کشور دریافت شد تا ضمن آشکارشدن نقش عوامل آب و هوایی، درستی داده‌های ماهواره‌ای نیز ارزیابی شود.

ه) مرز مناطق شهری: داده‌های اشاره‌شده از مرکز فناوری اطلاعات شهرداری اصفهان به‌ دست ‌آمده است؛ مرز مناطق 15گانه شهرداری اصفهان برای سال 1394 هجری خورشیدی و سیستم تصویر
WGS-1984 UTM zone 39N است. برای محاسبة کمترین، بیشترین و میانگین دمای سطح زمین شهر از ابزار آمار منطقه‌ای1 نرم‌افزار  استفاده شد. معابر شهری از تارنمای http://www.openstreetmap.org به‌ دست ‌آمده است.

 

جدول 1. اطلاعات تصاویر به کار رفته

ردیف

تاریخ

زمان2

پوشش ابری %

کیفیت تصویر

مسیر/ ردیف

تفکیک مکانی (متر)

1

12/06/2013

7:10:54

0

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

2

14/07/2013

7:10:53

1

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

3

16/09/2013

7:10:52

0

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

4

15/06/2014

7:08:36

2

9

37/164

30 OLI/100

IRS

5

02/08/2014

7:08:53

0

9

37/164

30 OLI/10

 TIRS

6

03/09/2014

7:09:01

0

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

7

04/07/2015

7:08:20

4

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

8

05/08/2015

7:08:31

1

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

9

06/09/2015

7:08:44

1

9

37/164

30 OLI/100 TIRS

 

 

 

2- محاسبة دمای سطح زمین

الف) محاسبة دمای سطح زمین: ارزش‌های رقومی تصاویر حرارتی  به رادیانس طیفی تبدیل شد (USGS, 2013). معادلة (1).

(1)

 

، رادیانس طیفی حسگر ؛ ، عامل تغییر مقیاس خاص برای هر باند از فراداده3؛ ، عامل تغییر مقیاس اضافه‌شده به هر باند از فراداده و ، شمارة دیجیتالی هر یاخته ‌است.

ب) تبدیل مقادیر به دمای روشنایی: در گام بعدی این مقادیر با بهره‌گیری از معادلة (2) به دمای روشنایی تبدیل شدند.

(2)

 

، دمای درخشندگی به کلوین و  و ، مقادیر ثابت کالیبراسیون هستند که از قرارداده در‌دسترس است (USGS, 2013). دمای روشنایی محاسبه‌شده از رابطة (2)، برحسب جسم سیاه خواهد بود. نسبت بین گسیلمندی از یک جسم به گسیلمندی جسم سیاه، در دمای ثابت را گسیلمندی یا تابندگی می‌نامند. مقدار گسیلمندی برای تبدیل دمای روشنایی به دمای جنبشی سطح ضروری است؛ زیرا دقت  استخراج‌شده به این امر بستگی دارد. این روش را برای نخستین بار گیلسپی[26] (1986) توصیف کرد و کمی بعد لی و همکاران[27] (1999)، آن را برای محاسبة گسیلمندی به کار بردند. روش محاسباتی گسیلمندی بدین شرح است: بیشترین درجه حرارت هر پیکسل به دست می‌آید (لی و همکاران، 2013: 3085) و سپس برای اصلاح گسیلمندی به کار گرفته می‌شود (ژانگ و همکاران[28]، 2013: 124).

ج) تصحیح گسیلمندی دمای سطح زمین: براساس معادلة (3) محاسبه شد.

(3)

 

، دمای سطح زمین (به کلوین)؛ ، دمای روشنایی؛ ، طول‌موج رادیانس ساطع‌شده ( )؛ ، معادل است با ؛ ، ثابت پلانک با مقدار ؛ C، معادل سرعت نور، یعنی ؛ ، ثابت بولتزمن با مقدار  و ، گسیلمندی است (فارینا[29]، 2012).

د) ارزیابی شاخص وضعیت پوشش گیاهی: شاخصی که به شکل گسترده‌ای در پژوهش‌های شهری به کار می‌رود، NDVI است. نتایج پژوهش رسول و همکاران[30](2015) نشان داده‌ این شاخص در مقایسه با  به دلیل ترکیب طیفی چند‌خطی، نتایج بهینه‌تری را ارائه می‌دهد. همچنین کارنیلی و همکاران[31] (2010) و وو[32] (2014) تایید کردند که این شاخص پوشش گیاهی دارای جذب قوی در باند قرمز و بازتاب قوی از تابش در باند مادون‌ قرمز است. برای محاسبة NDVI از معادلة سوبرینو[33] (سوبرینو و همکاران، 2004: 436) استفاده ‌شده است.

(4)

 

، بیان‌کنندة میزان بازتاب در باند مادون‌ قرمز و ، بیان‌کنندة میزان بازتاب در باند قرمز است.

شاخص وضع بحرانی زیست‌محیطی ([34]ECL)

توسعة پوشش گیاهی، نقش مهمی را در کاهش چالش‌ها و مسائل زیست‌محیطی شهری ایفا می‌کند. در مقابل حذف پوشش گیاهی منجر به حساسیت‌های زیست‌محیطی در سطح شهر می‌شود؛ بر این اساس بررسی شاخص پوشش گیاهی، یکی از عوامل اصلی در مطالعات جزایر حرارتی شهری ( ) به‌شمار می‌رود. پیرو آن پوشش گیاهی به‌ منزلة شاخصی برای پایداری اکولوژیکی در جامعه‌ای شهری در نظر گرفته می‌شود.

از آنجا که فقر پوشش گیاهی و افزایش دمای سطح زمین، تأثیری منفی بر سطح شهر دارد، شناسایی مناطق حساس زیست‌محیطی از نظر دمایی ضروری است. با در نظر گرفتن این دیدگاه، یک شاخص قیاسی با بهره‌گیری از مقادیر  و شاخص پوشش گیاهی  به‌ منظور شناسایی وضع بحرانی زیست‌محیطی در شهر اصفهان تعریف شد. در این شاخص، مناطقی بحرانی خواهند بود که مقدار  زیاد و  کم داشته باشند. طیف ارزشی شاخص از 1- برای مناطق بدون پوشش گیاهی تا 1+ برای مناطق با پوشش گیاهی متراکم در نوسان است؛ از این ‌رو بیشترین حساسیت زیست‌محیطی در مقادیر  با ارزش کم و کمترین حساسیت زیست‌محیطی در مقداری بالعکس مشاهده می‌شود؛ از سوی دیگر، بیشتر که معرف  شدیدتری است، به شرایط نامطلوب زیست‌محیطی اختصاص دارد؛ بر این اساس مقادیر و به‌ طور مستقیم و معکوس - متناسب با روابطی که پیش‌تر شرح آن آمده - وضع بحرانی زیست‌محیطی شهری را ارائه می‌دهند. (سینانیک و همکاران[35]، 2013: 26). بر اساس این واقعیت، شاخص قیاسی تعریف‌شده در رابطۀ 5 نشان داده شد. در این روش، مقادیر  و دردسترس با بهره‌گیری از روش هیستوگرام از 1 تا 255 کشیده شده‌اند.

(5)

 

در این رابطه ، شاخص وضع بحرانی زیست‌محیطی بوده که برای مقادیر  و  با روش هیستوگرام از 1 تا 255 کشیده شده‌ است.

به ‌منظور تعریف مقادیر آستانة تقریبی برای شاخص، مقادیر کمتر از لایة اول آستانه به‌دست‌آمده از کسر هیستوگرامی به‌ منزلة مناطق پایین یا مناطق غیرحساس نسبت به مناطق هم‌جوار در طول دورة آماری بررسی‌شده شناسایی شدند. این روش شناسایی مبتنی بر روش طبقه‌بندی چندک در سه‌ طبقة بحرانی (درمجموع با مقدار کم در چهار طبقه) براساس مقدار ارزشی هیستوگرام  و دردسترس بودن پوشش گیاهی ( ) است.

ارزیابی تغییرات دمای سطح زمین و همبستگی  با دمای جعبة اسکرین هواشناسی

برای همبستگی دمای سطح زمین با دمای جعبة ‌استاندارد ایستگاه همدید اصفهان از دیاگرام تیلور استفاده ‌شده است. نمودار تیلور به‌ صورت دو نیم‌دایره (نمایش همبستگی منفی و مثبت) و ربع‌دایره (فقط نمایش همبستگی مثبت) ارائه می‌شود که در هر دور، صورت مقادیر همبستگی به‌ صورت شعاع دایرة روی قوس آن، مقادیر انحراف معیار به ‌صورت دوایر متحدالمرکز نسبت به مرکز دایره و مقادیر RMSD به ‌صورت دوایر متحدالمرکز نسبت به نقطة مرجع (دایرة توخالی روی محور افقی)، ترسیم می‌شود (عزیزی و همکاران، 1395: 42).

برای تغییرات دمای سطح زمین هر جفت تصاویر برای ماههای مشابه بررسی‌ شده و تابع چگالی دمایی شبیه‌سازی شده است. در این روش، تابع چگالی واحد بوده و تابعی از مقدار میانگین و واریانس است (باباییان و همکاران، 1393: 107).

 

نتایج و بحث

نتایج محاسبة دمای سطح زمین 9 تصویر برگزیده برای شهر اصفهان، نشان داد بیشینة دمایی شهر اصفهان با 67/62 درجة سانتی‌گراد در ماه ژوئن سال 2013 و کمینة دمای سطح زمین با 70/28 درجة سانتی‌گراد در همین ماه اتفاق افتاده است. میانگین دمای سطح زمین شهر اصفهان در دورة گرم سال 23/47 درجة سانتی‌گراد، میانگین بیشینة دمای سطح زمین 77/58 درجة سانتی‌گراد و میانگین کمینة آن نیز، 93/30 درجة سانتی‌گراد به‌ دست ‌آمده است. مناطق 5، 6 و 12 شهر اصفهان، گرم‌ترین مناطق شهری و مناطق 1 و 3، سردترین مناطق شهری هستند. از آنجایی ‌که اندازه و شکل‌شناسی این پدیده، حاصل ویژگی‌های آب و هواشناسی محلی است، بنابراین از این منظر وجود تغییرات زمانی- مکانی محرز خواهد بود. اطلاعات آب و هوایی اندازه‌گیری‌شدة ایستگاه همدید اصفهان در جدول (2) برای 9 روز برگزیده به شرح زیر ارائه ‌شده است.

 

جدول 2. اطلاعات آب و هوایی ایستگاه همدید اصفهان برای 9 روز برگزیده

ردیف

تاریخ

دمای ایستگاه

(درجة سانتی‌گراد)

دید افقی

متر

دمای نقطة شبنم

(درجة سانتی‌گراد)

سرعت باد

(متر بر ثانیه)

بارندگی 24 ساعت گذشته (میلی‌متر)

1

12/06/2013

33

6000

8-

3

0

2

14/07/2013

35

5000

7

2

0

3

16/09/2013

31

10000<

9-

2

0

4

15/06/2014

30

10000<

3

5

0

5

02/08/2014

35

10000<

1-

5

0

6

03/09/2014

31

10000<

1-

2

0

7

04/07/2015

36

10000<

2-

2

0

8

05/08/2015

32

10000<

4-

4

0

9

06/09/2015

31

10000<

0

2

0

 

 

 

براساس جدول بالا، در 24 ساعت گذشته هیچ‌گونه بارشی ثبت ‌نشده و سرعت باد نیز ملایم بوده است؛ از سوی دیگر همان‌طور که در جدول (1) آمده، هوای شهر اصفهان طی 9 روز برگزیده کاملاً صاف بوده‌ است (مقدار ابری بودن اشاره‌شده برای بعضی روزها برای کل شیت است و آسمان شهر اصفهان بدون ابر بوده است)؛ دید افقی نیز مقادیر جالب ‌توجهی داشته است. نتایج ارزیابی داده‌های دمای سطح زمین با دمای جعبة ‌استاندارد هواشناسی ایستگاه همدید اصفهان، براساس دیاگرام تیلور در شکل (2) ارائه ‌شده ‌است. با توجه به نتایج، داده‌های دمای سطح زمین محاسبه‌شده برای 9 روز، دارای دقت زیادی است. مقدار همبستگی به ‌دست ‌آمده (مشخص در نمودار) به‌طور میانگین برای 9 روز برگزیده، 912/0 است.

 

 

شکل 2. نمودار تیلور برای دمای سطح زمین و ایستگاه همدید اصفهان

 

 

تابع چگالی دمای سطح زمین با بهره‌گیری از توزیع نرمال در شکل (3) ارائه‌ شده ‌است. برای مقایسه بهتر، ماه‌های مشابه جداگانه در دوره‌های مختلف نشان داده ‌شده‌اند. از آنجایی ‌که مساحت تابع چگالی واحد و تابعی از مقدار میانگین و پراش بوده (باباییان و همکاران، 1393: 107)، بنابراین با توجه به افزایش پراش یا پهن‌شدگی تابع گوس، ارتفاع منحنی (چگالی) کاهش ‌یافته‌ است.

نکتة مهمی که در شبیه‌سازی‌ها دیده می‌شود، افزایش پراش تمامی ماههای بررسی‌شده به‌ جز ژوئن است که نبود شرایط ثابت دمایی را نشان می‌دهد؛ به طوری که با گذشت زمان، ناهنجاری‌های دمایی حول‌وحوش میانگین خود، دارای نوسان بیشتری در مقایسه با دورة پیشین خود است؛ این امر، خطری جدی برای وضع زیست‌محیطی شهر اصفهان در آینده به‌شمار می‌آید.

نمودارهای مربوط به همین دو ماه، حاکی است دم منحنی به سمت راست متمایل شده که بر این اساس، داده‌ها چوله به راست است؛ در این حالت فراوانی مقادیر کمتر از میانگین، بیشتر از فراوانی مقادیر بیشتر از میانگین است.

شکل‌شناسی تابع نشان داده‌ بیشترین تغییرات پراش مربوط به ماه آگوست با 30/10 واحد و پس ‌از آن ماه ژوئن با 17/10 واحد بوده است. برخلاف دو ماه جولای و سپتامبر که تابع به سمت راست (افزایش دمای سطح زمین) در حرکت است، در دو ماه ژوئن و آگوست، تابع به سمت چپ (کاهش دمای سطح زمین) جابه‌جا شده است؛ به طوری که در ژوئن 2013، میانگین دمای سطح زمین 56/49 درجة سانتی‌گراد به ‌دست ‌آمده است؛ این در حالی است که در ژوئن 2014، این مقدار به 74/44 درجة سانتی‌گراد رسیده است؛ همچنین در آگوست 2014 میلادی، میانگین دمای سطح زمین 27/49 درجة سانتی‌گراد و در آگوست 2015 میلادی، این مقدار با کاهش 25/2 درجة سانتی‌گرادی به 01/47 درجة سانتی‌گراد رسیده است. در توضیح این کاهش دمایی به جدول (2) اشاره می‌شود. همان‌طور که پیداست در ژوئن 2013، مسیر 164 و ردیف 37 برداشت‌شده با ماهواره، هیچ‌گونه ابری نداشته است؛ در حالی که برای سال 2014، پوشش ابری به 2 درصد رسیده است؛ از سوی دیگر، ایستگاه همدید اصفهان در 12 ژوئن 2013، دمای نقطة شبنم را معادل 8- درجة سانتی‌گراد گزارش‌ کرده است؛ این در حالی است که 15 ژوئن 2014، مقدار گزارش این پارامتر 3 درجة سانتی‌گراد بوده است. سرعت باد نیز برای سال 2014 نسبت به تصویر متناظر خود در سال 2013 میلادی، 2 متر افزایش داشته‌؛ درمجموع باید گفت عوامل آب و هوایی بر تغییرات دمایی این دو روز تأثیر گذاشته است؛ به طوری که حتی با جابه‌جایی زمانی سه‌روزة تصویر، شاهد کاهش 40/5 درجة سانتی‌گرادی در دمای سطح زمین هستیم.

 

 

شکل 3. شبیه‌سازی تابع چگالی دمای سطح زمین شهر اصفهان
الف) ماه ژوئن؛ ب) ماه جولای؛ ج) ماه آگوست و د) ماه سپتامبر

 

 

شکل (4) تغییرات دمای سطح زمین را در سطح شهر اصفهان نشان می‌دهد. براساس این اشکال، دمای اطراف شهر بیش از مرکز آن است و اطراف شهر ویژگی یک جزیرة حرارتی گرم ( ) را دارد. از آنجایی ‌که اصفهان در یک منطقة نیمه‌خشک قرار گرفته‌، مرکز شهر دمای سطحی کمتری را نسبت به محیط اطراف خشک غیرشهری دارد که به‌خوبی مؤید وجود جزایر حرارتی سرد ( [36]) در این شهر است.

مرز بین مرکز شهر و حومه از شیب حرارتی تندی برخوردار است. قسمت مرکزی شهر شامل مناطق 1، 2، 3، 8، 9 و 10، از تمام جهات با جزایر حرارتی پیرامونی محاصره‌شده‌ است. بخش‌های شمالی مناطق 4، 6، 5 و 13 که با مناطق 1، 3 و 9 هم‌مرز هستند نیز، دمای کمی دارند. همچنین در قسمت‌های شرقی مناطق 15 و 10، مناطق غربی 9 و 11 و مناطق جنوبی 7، 8، 11 و 14، بیشترین قسمت باقی‌ماندة شهر نیز با هوای گرم و گرادیان افزایشی نسبتاً ضعیف اشغال شد که جهت آن به سمت خارج از مرز مناطق شهرداری اصفهان است. در حالت مقابل، یکنواختی بخش مرکزی شهر با آثار کاربری‌های مختلف درون شهر، مانند پارک‌ها، دریاچه‌ها و آب‌نماهای مصنوعی، فضای باز خنک، وجود منبع آبی زاینده‌رود و انشعابات آن، باعث قطع مناطق گرم شده است.

 

 

شکل 4. دمای سطح زمین شهر اصفهان
الف) ژوئن 2014؛ ب) جولای 2013؛ ج) آگوست 2014 و د) سپتامبر 2015

 

 

اگر یک برش طولی از دمای شمالی‌ترین مناطق شهری اصفهان (منطقه 12) به ‌سوی جنوبی‌ترین مناطق آن (منطقه 6) ترسیم کنیم، به‌خوبی پیداست که دمای سطح زمین شهر اصفهان از حالتی سینوسی پیروی می‌کند. آنچه در این نمودار بیش ‌از پیش خودنمایی می‌کند، کاهش چشمگیر دما در 22 کیلومتری از مبدأ ترسیم پروفیل است. این نقطه، گرانیگاه مناطق شهری 1، 3، 5 و 6 است که زاینده‌رود در آنها جریان دارد. این کاهش چشمگیر دما در مرز مناطق 9 و 13، 1 و 5، 3 و 6 و 4 به دلیل وجود زاینده‌رود، صادق بوده و نتیجة توان ظرفیت گرمایی بین آب و سطح زمین است.

 

 

شکل 5. برش طولی دمای سطح زمین شهر اصفهان از سمت راست به چپ شمالی‌ترین بخش منطقة 12، جنوبی‌ترین بخش منطقة 6

 

 

بررسی دمای سطح زمین شهر اصفهان بیانگر این واقعیت است که با توجه به ‌قرارگیری شهر در منطقة نیمه‌خشک، شاهد شکل‌گیری جزایر حرارتی سرد ( ) در آن هستیم. بزرگ‌ترین جزیرة حرارتی گرم این شهر در منطقة 6، ناحیه‌ای نظامی شکل ‌گرفته است. هرچه از مناطق جنوبی به سمت مناطق شمالی پیش ‌برویم، به دلیل وجود فضاهای سبز و منبع آبی (زاینده‌رود) دما کاهش می‌یابد. به دلیل وجود پایانه‌های اتوبوس، ایستگاه‌های راه‌آهن، شرکت‌ها و ادارات دولتی بزرگ، جزایر حرارتی کانونی در جای‌جای شهر مشاهده می‌شود. مناطق نواری متمایل به زرد در سطح شهر شامل راه‌آهن، بزرگراه‌های بین ‌شهری، جاده‌های درون‌شهری و کوچه‌های شهری است که با آسفالت پوشیده شده‌اند. تک‌یاخته‌های موجود نیز ساختمان‌ها، پارکینگ‌ها و زمین‌هایی لم‌یزرع هستند که به شکل یاخته‌هایی با دمای زیاد در سطح شهر خودنمایی می‌کنند. کاهش دما در اطراف زاینده‌رود که به رنگ آبی کم‌رنگ نشان داده‌شده، از یک‌سو به دلیل وجود پوشش گیاهی متنوع و متراکم و از سوی دیگر نسیم ساحلی و سرمایش تبخیری[37] زاینده‌رود است.

شکل (6)، شاخص تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI) 4 تصویر برگزیده را از 9 تصویر پژوهشی نشان می‌دهد. نقشة پوشش گیاهی مشتق‌شده از شاخص (NDVI) و مقایسة آن با توزیع دمای سطح زمین (LST)، نشان از انطباق زیاد جزایر حرارتی شهری با سطوح پایین و بالای پوشش گیاهی دارد؛ مثال بارز کاهش دما به علت پوشش گیاهی، بخش غربی شهر اصفهان و مرز مناطق 9 و 13 است. زندگی گیاهی دمای محیط اطراف خود را از طریق مکانیسم تبادلی با هوا و خاک کاهش می‌دهد. مهم‌ترین اثر پوشش گیاهی در سطح شهر با پدیدآوردن یک زیست‌بوم پایدار، جذب گازهای گلخانه‌ای همچون Co2 است. کاهش دمای محیط با تبخیر و تعرق نیز، از دیگر آثار پوشش گیاهی است که در مناطق 2، 9، 10، 14 و 15 به‌خوبی دیده می‌شود.

پوشش گیاهی متمرکز، جزایر حرارتی سردی را در دل مناطق گرم شهری اصفهان ایجاد کردند؛ برای نمونه در بخش شمالی منطقة 15، در بخش شرقی شهر، دما در منطقه‌ای بسیار کوچک از 57 درجة سانتی‌گراد به 30 درجة سانتی‌گراد رسیده است. مقایسة شکل (4- ب) و (5- ب) نشان‌ می‌دهد علت این امر، وجود پوشش گیاهی متراکم با مقدار عددی 75/0 در مقیاس عددی شاخص NDVI ‌است.

در بررسی ماه سپتامبر، مقدار شاخص NDVI، هرسال کاهش را نشان داده‌ است؛ به طوری که از سال 2013 تا 2015 به ترتیب بیشینة شاخص 83/0، 80/0 و 75/0 را ارئه داده است. ماه جولای 2013، شاخص عدد 754/0 و برای جولای 2015 شاخص عدد 751/0 است؛ به همین ترتیب برای آگوست 2014، شاخص 78/0 و آگوست 2015، شاخص 84/0 به ‌دست ‌آمده است. همین مقدار برای ژوئن 2013، عدد 80/0 و ژوئن 2014، عدد 77/0 را نشان داده است.

تغییرات آستانه‌های کمینه و بیشینة پوشش گیاهی در سطح یک شهر با بهره‌گیری از داده‌های ماهواره‌ای آسان نیست؛ زیرا این تغییرات نتیجة عوامل بسیاری از قبیل نشستن گرد و خاک بر روی گیاه، دردسترس نبودن آب کافی، بیماری گیاه و ده‌ها عامل دیگر بوده و نیازمند پژوهش‌های آزمایشگاهی است؛ اما آنچه مشخص است اینکه تغییرات کاهشی یا افزایشی در یک دورة زمانی پیوسته در یک محیط مصنوعی همچون شهر، پیامد دخالت‌های انسان است و اگر این دخالت از نوع تخریب و کاهش پوشش گیاهی باشد، آثاری سوء به همراه دارد. البته بیان این نکته ضروری است که در سال‌های اخیر، تغییر دبی زاینده‌رود و حتی خشک‌شدن آن در مقاطعی از سال، در تغییر دمای شهر اصفهان و پوشش گیاهی آن بی‌تأثیر نبوده است.

 

 

شکل 6. شاخص تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI)
الف) ژوئن 2014؛ ب) جولای 2013؛ ج) آگوست 2014 و د) سپتامبر 2015


براساس نتایج محاسبات شاخص وضع بحرانی زیست‌محیطی، این شاخص برای هر 9 تصویر بررسی‌شده، 12 کلاس با ارزش 0 تا 29 به‌دست ‌آمده است. مناطقی با ارزش صفر به‌ منزلة مناطق غیرحساس و سایر مناطق با بهره‌گیری از روش چندک و فواصل برابر تقسیم‌بندی شدند. شکل (7) نتایج به‌دست‌آمده از این شاخص، وضع بحرانی زیست‌محیطی را برای چهار روز برگزیده ارائه داده است. بر این اساس بیشترین حساسیت زیست‌محیطی در مناطق جنوبی شهر و پس ‌از آن در مناطق شمالی شهر است. نبود پوشش گیاهی و وجود جزایر حرارتی گرم بر افزایش حساسیت‌های زیست‌محیطی این مناطق تأثیر گذاشته است.

مناطق مرکزی شهر اصفهان به دلیل وجود پوشش گیاهی خوب و دمای کم از یکسو و اثر تعدیلی زاینده‌رود در دمای این ناحیه از شهر اصفهان از سوی دیگر، نمرة کم را در شاخص کسب کردند؛ بنابراین ضروری است برای حفظ و بقای زاینده‌رود اقدامات لازم صورت گیرد؛ زیرا با خشک‌شدن زاینده‌رود و کاهش سطح آب، حیات بیولوژیکی شهر اصفهان به مخاطره می‌افتد و این مناطق نیز همچون مناطق جنوبی و شمالی، شرایط طاقت‌فرسایی را تجربه خواهند کرد.

در بین تصاویر برگزیده، جولای 2015 با 87/29 درصد مناطق طاقت‌فرسا، بحرانی‌ترین ماه دورة پژوهش بوده است (جدول 3). هر یک از طیف‌های بررسی‌شده، تغییر با یک‌چهارم از سطح شهر را اشغال کرده‌اند. شناسایی جزایر حرارتی شهری و مناطق بحرانی شهر اصفهان، کمک شایان توجهی به پروژه‌های برنامه‌ریزی شهری آینده می‌کند. همان‌طور که بحث شده‌، یکی از منابع اصلی جزایر حرارتی شهری اصفهان، زمین‌های خشک اطراف شهر هستند که به شکل جزایر حرارتی پیرامونی ایفای نقش می‌کنند؛ بنابراین با اعمال سیاست‌های ایجاد مناطق سبز با گیاهان بومی و سازگار با آب و هوای خشک و نیمه‌خشک، تا حد بسیار زیادی از آثار سوء این پدیده ویرانگر جلوگیری می‌شود. همچنین ردپای ساختمان‌های بزرگ شهری و بناهای بزرگ مسقف پوشانده با بتن یا ورق‌های فولادی نیز، در سطح شهر به‌ صورت کانون‌های طاقت‌فرسا و زیاد خودنمایی می‌کند؛ با اعمال سیاست‌های بام سبز، آثار سوء این عامل نیز به کمترین میزان می‌رسد؛ علاوه بر این، با کاشت درختان بومی و آبیاری بسامان، آثار زیان‌بار بازتاب سطح جاده‌ها و پارکینگ‌های بزرگ شهری کاهشی چشمگیر می‌یابد.

 

 

 

 

 

 

 

 

شکل 7. نتایج به‌دست‌آمده از شاخص وضع بحرانی زیست‌محیطی
الف) ژوئن 2014؛ ب) جولای 2013؛ ج) آگوست 2014 و د) سپتامبر 2015

جدول 3. درصد مناطق به‌دست‌آمده از شاخص وضع بحرانی زیست‌محیطی

ردیف

تاریخ

کم

متوسط

زیاد

طاقت‌فرسا

1

12/06/2013

78/24

68/27

29/24

24/23

2

14/07/2013

51/19

55/26

29/27

663/26

3

16/09/2013

83/26

31/24

13/24

71/24

4

15/06/2014

68/24

76/24

29/23

25/27

5

02/08/2014

99/25

96/23

12/25

90/24

6

03/09/2014

90/25

37/24

17/27

54/22

7

04/07/2015

80/22

85/21

47/25

87/29

8

05/08/2015

70/22

07/22

16/27

04/28

9

06/09/2015

66/26

09/27

40/26

82/19

 

 


نتیجه‌گیری

آثار نامطلوب محیطی جزایر حرارتی شهری در بلندمدت منجر به تغییر چشم‌انداز شهری می‌شود؛ بنابراین درک درست از ویژگی‌های پویای شهری و پیکربندی آنها برای کاهش آثار جزایر حرارتی شهری (UHI)، گامی بلند در مسیر توسعة پایدار شهری به شمار می‌آید. هدف از این پژوهش، شناسایی مناطق بحرانی زیست‌محیطی جزایر حرارتی شهری در شهر اصفهان است.

شبیه‌سازی تابع چگالی دمای سطح زمین شهر اصفهان نشان داد پراش تمامی ماه‌های بررسی‌شده به‌ جز ژوئن افزایش ‌یافته است. این امر، نشان‌دهندة شرایط بی‌ثبات دمایی است؛ به طوری که با گذشت زمان، ناهنجاری‌های دمایی در حول‌وحوش میانگین خود دارای نوسان بیشتری در مقایسه با دورة پیشین خود است.

تغییرات دمای سطح زمین در سطح شهر اصفهان حاکی است دمای اطراف شهر بیش از مرکز آن است و اطراف شهر ویژگی یک جزیرة حرارتی گرم ( ) را دارد. در ادامه، وجود جزایر حرارتی سرد ( [38]) در مرکز شهر اصفهان شناسایی شد که به دلیل قرارگیری اصفهان در آب و هوای نیمه‌خشک و وجود پارک‌ها، دریاچه‌ها و آب‌نماهای مصنوعی، فضای باز خنک و منبع آبی زاینده‌رود در مرکز شهر، شکل‌گیری چنین پدیده‌ای طبیعی است.

بین مرکز شهر و حومه، شیب حرارتی تندی وجود دارد. بزرگ‌ترین جزیرة حرارتی شهر اصفهان در منطقة 6، ناحیه‌ای نظامی، شکل ‌گرفته است. دو نوع اصلی دیگر از جزایر حرارتی شهری نیز در اصفهان شناسایی شد: 1- جزایر حرارتی کانونی که در جای‌جای شهر دیده می‌شود؛ به دلیل وجود پایانه‌های اتوبوس، ایستگاه‌های راه‌آهن، شرکت‌ها و ادارات دولتی بزرگ. 2- جزایر حرارتی نواری شامل راه‌آهن، بزرگراه‌های بین ‌شهری، جاده‌های درون‌شهری و کوچه‌های شهری که با آسفالت پوشیده شده‌اند. همچنین وجود تک‌یاخته‌هایی با دمای بسیار زیاد نیز شناسایی شد که مبین وجود ساختمان‌ها، پارکینگ‌ها و زمین‌هایی لم‌یزرع است.

نتایج به‌دست‌آمده از شاخص قیاسی زیست‌محیطی (ECI) نشان داد که بیشترین حساسیت زیست‌محیطی در مناطق جنوبی شهر و پس ‌از آن در مناطق شمالی شهر است. نبود پوشش گیاهی و وجود جزایر حرارتی گرم به افزایش حساسیت‌های زیست‌محیطی این مناطق دامن زده است. مناطق مرکزی شهر اصفهان به‌ دلیل برخورداری از پوشش گیاهی خوب و دمای کم از یک سو و اثر تعدیلی زاینده‌رود (نسیم ساحلی و سرمایش تبخیری) از سوی دیگر، از نظر زیست‌محیطی شرایط مناسبی داشته‌اند.

به‌ منظور برون‌رفت از شرایط نابهنجار زیست‌محیطی و توسعة پایدار شهری اصفهان، پیشنهاد می‌شود برنامه‌ریزان با اجرای کاشت درختان بومی و آبیاری بسامان آن از یک سو و اعمال سیاست‌های تعدیلی همچون بام سبز از سوی دیگر، آثار این پدیدة سوء شهری را به کمترین میزان کاهش دهند.

مقایسة این پژوهش با پژوهش‌های مشابه جزایر حرارتی کلان‌شهرهای مشهد (موسی بایگی و همکاران، 1391)، تهران (شکیبا و همکاران، 1388؛ صادقی‌نیا و همکاران، 1392) و شیراز (احمدی و همکاران، 1391)، نشان می‌دهد برخلاف بیشتر کلان‌شهرهای ایران، اصفهان الگوی دیگری از جزایر حرارتی شهری را ارائه می‌دهد؛ به طوری که مرکز جغرافیایی این شهر با ناحیه‌ای سرد مربوط به پارک‌ها و سازه‌ها و جریان‌های آبی اشغال‌ شده است.

مقایسة الگوی اصفهان با سه کلان‌شهر تهران، مشهد و شیراز، مبین آن است که ساختار جزایر حرارتی شهری با ویژگی‌های محلی به‌شدت کنترل می‌شوند. مقایسة نتایج به‌دست‌آمده از شهر اصفهان با مونترال کانادا (کاویانی، 1391: 235) بیانگر پیروی از الگویی مشابه است.

جزایر حرارتی شهری، آثاری را در فرآیندهای زیستی، اقتصادی و هواشناسی بر جای می‌گذارند. همچنین گرمای شهری به تغییرات طول دورة رشد گیاهان شهری (طولانی‌ترشدن فصل رشد) و در پی آن جابه‌جایی گونه‌های زیستی شهری، رشد و نمو قارچ‌ها و سایر عوامل میکروبی منجر می‌شود. این شکل از گرما در مناطق آب و هوایی خشک و نیمه‌خشکی همچون اصفهان، عاملی نامطلوب و فشاردهنده‌ به‌شمار می‌آید.



[1] Comarazamy et al.

[2] Urban Heat Island (UHI)

[3] Farina

[4] Frey et al.

[5] Shigeta et al.

[6] Urban Cool Island (UCI)

[7] Weng

[8] US Environmental Protection Agency

[9] Devanathan and Devanathan

[10] Senanayake and et al.

[11] Colombo

[12] Kano

[13] Umar & Kumar

[14] Environmental Criticality Index

[15] Guo and et al.

[16] Guangzhou

[17] Guangdong

[18] Yang and et al.

[19] Skelhorn and et al.

[20] Morabito and et al.

[21] Zipper and et al.

[22] thermal atmospheric correction

[23] Thermal Atmospheric Correction (TAC)

[24] Quick Atmospheric Correction

1 Zonal Statistics

2 زمان به وقت UTC است.

3 metadata

[26] Gillespie

[27] Li et al.

[28] Zhang et al.

[29] Farina

[30] Rasul and et al.

[31] Karnieli et al.

[32] Wu

[33] Sobrino

[34] Environmental Criticality Index

[35] Senanayake and et al.

[36] Urban Cool Island (UCI)

[37] Evaporative Cooling

[38] Urban Cool Island (UCI)

احمدی، محمود؛ عاشور‌لو، داوود؛ نارنگی‌فرد، مهدی، (1391). تغییرات زمانی - مکانی الگوهای حرارتی و کاربری شهر شیراز با استفاده از داده‌های سنجندة TM&ETM+، سنجش ‌از دور و GIS ایران، سال 4، شمارة 4، 68-55.
بابائیان، ایمان؛ رضایی‌پور، آذر؛ آهنگر‌زاده، زهرا، (1393). شبیه‌سازی نمایة آسایش اقلیمی در استان خراسان رضوی تحت سناریوهای تغییر اقلیم، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، سال 5، شمارة 18،112-95.
خسروی، محمود؛ قبادی، اسدالله، (1390). تبیین جایگاه سامانة بام سبز در تعدیل جزیرة حرارتی شهری (نمونة موردی: کرج)، دو فصلنامة پژوهش‌های بوم‌شناسی شهری، سال 2، شمارة 4، 78-67.
درویش محمدی، مرضیه، (1391). توپوکلیما و پدیدة وارونگی (مطالعة موردی: شهر اصفهان-1389)، استاد راهنما: دکتر رامشت، محمدحسین، دانشگاه اصفهان، دانشکدة علوم جغرافیایی و برنامه‌ریزی.
شکیبا، علیرضا؛ ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ عاشور لو، داوود؛ نامداری، سودابه، (1388). تحلیل رابطة کاربری و پوشش اراضی جزایر حرارتی شهر تهران با استفاده از داده‌های ETM+، سنجش ‌از دور و GIS ایران، سال 1، شمارة 1، 56-39.
صادقی‌نیا، علیرضا؛ علیجانی، بهلول؛ ضیائیان فیروزآبادی، پرویز، (1392). کاربرد تکنیک خودهمبستگی فضایی در تحلیل جزیرة حرارتی شهر تهران، نشریة تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 13، شمارة 30، 90-67.
عزیزی، قاسم؛ صفر راد، طاهر؛ محمدی، حسین؛ فرجی سبکبار، حسنعلی، (1395). ارزیابی داده‌های بازکاوی‌شدة بارش برای استفاده در ایران، پژوهش جغرافیای طبیعی، دورة 48، شمارة 1، 49-33.
کاویانی، محمدرضا، (1391). میکرو کلیماتولوژی، سمت، چاپ ششم، تهران،346 صفحه.
موسوی بایگی، محمد؛ اشرف، بتول، فرید حسینی، علیرضا؛ میان‌آبادی، آمنه، (1391). بررسی جزیرة حرارتی شهر مشهد با استفاده از تصاویر ماهواره‌ها و نظریة فرکتال، مجلة جغرافیا و مخاطرات محیطی، شمارة 1، 49-35.
Comarazamy, D. E., González, J. E., Luvall, J. C., Rickman, D. L. & Mulero, P. J. (2010). A land-atmospheric interaction study in the coastal tropical city of San Juan, Puerto Rico. Earth Interactions, 14(16), 1-24.
Devanathan, P., Devanathan, K., (2011). Heat island effects. In: Sabnis, Gajanan M. (Ed.), Green Building with Concrete: Sustainable Design and Construction. CRC Press, Boca Raton, FL, pp. 175–226.
Farina, A. (2011). Exploring the relationship between land surface temperature and vegetation abundance for urban heat island mitigation in Seville, Spain.
Farina, A. (2012). Exploring the relationship between land surface temperature and vegetation abundance for urban heat island mitigation in Seville, Spain. LUMA-GIS Thesis.
Frey, C. M., Rigo, G., & Parlow, E. Investigation of the daily Urban Cooling Island (UCI) in two coastal cities in an arid environment: Dubai and Abu Dhabi (UAE). City, 81, 2-06.
Gillespie, A. R. (1986). Lithologic mapping of silicate rocks using TIMS.
Guo, G., Wu, Z., Xiao, R., Chen, Y., Liu, X., & Zhang, X. (2015). Impacts of urban biophysical composition on land surface temperature in urban heat island clusters. Landscape and Urban Planning, 135, 1-10.
Hung, W. C., Chen, Y. C., & Cheng, K. S. (2010). Comparing landcover patterns in Tokyo, Kyoto, and Taipei using ALOS multispectral images. Landscape and Urban Planning, 97(2), 132-145.
Karnieli, A., Agam, N., Pinker, R. T., Anderson, M., Imhoff, M. L., Gutman, G. G., & Goldberg, A. (2010). Use of NDVI and land surface temperature for drought assessment: Merits and limitations. Journal of Climate, 23(3), 618-633.
Li, Z. L., Becker, F., Stoll, M. P., & Wan, Z. (1999). Evaluation of six methods for extracting relative emissivity spectra from thermal infrared images. Remote Sensing of Environment, 69(3), 197-214.
Li, Z. L., Wu, H., Wang, N., Qiu, S., Sobrino, J. A., Wan, Z., & Yan, G. (2013). Land surface emissivity retrieval from satellite data. International Journal of Remote Sensing, 34(9-10), 3084-3127.
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.
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.
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.
Senanayake, I. P., Welivitiya, W. D. D. P., & Nadeeka, P. M. (2013a). Urban green spaces analysis for development planning in Colombo, Sri Lanka, utilizing THEO's satellite imagery–A remote sensing and GIS approach. Urban forestry & urban greening, 12(3), 307-314.
Senanayake, I. P., Welivitiya, W. D. D. P., & Nadeeka, P. M. (2013b). Urban green spaces analysis for development planning in Colombo, Sri Lanka, utilizing THEO's satellite imagery–A remote sensing and GIS approach. Urban forestry & urban greening, 12(3), 307-314.
Shigeta, Y., Ohashi, Y., & Tsukamoto, O. (2009, June). Urban Cool Island in daytime— analysis by using thermal image and air temperature measurements. In The Seventh International Conference on Urban Climate (Vol. 29).
Skelhorn, C. P., Levermore, G., & Lindley, S. J. (2016). Impacts on cooling energy consumption due to the UHI and vegetation changes in Manchester, UK. Energy and Buildings, 122, 150-159.
Sobrino, J. A., Jiménez-Muñoz, J. C., & Paolini, L. (2004). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of environment, 90(4), 434-440.
Tan, J., Kalkstein, A., Yuan, D., Zhen, X., Song, G., Li, L., Guo, C., Tang, C., Zheng, C., Li, 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. http://dx.doi.org/ 10.1007/s00484-009-0256-x.
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).
United Nations, (2011). Population, Distribution, Urbanization, Internal Migration and Development: An international Perspective. Department of Economic and Social Affairs, Population Division, United Nations.
US Environmental Protection Agency, (2012). Heat Island Impacts. US Environmental Protection Agency. Available at: <http:// www.epa.gov/hiri/impacts/index.htm>.
USGS. (2013). Using the USGS Landsat 8 Product. 2015.
Weng, Q. (2001). A remote sensing? GIS evaluation of urban expansion and its impact on surface temperature in the Zhujiang Delta, China. International journal of remote sensing, 22(10), 1999-2014.
Wu, W. (2014). The generalized difference vegetation index (GDVI) for dryland characterization. Remote Sensing, 6(2), 1211-1233.
Yang, J., Wang, Z. H., & Kaloush, K. E. (2015). Environmental impacts of reflective materials: Is high albedo a ‘silver bullet’for mitigating urban heat island?. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 47, 830-843.
Zhang, H., Qi, Z. F., Ye, X. Y., Cai, Y. B., Ma, W. C., & Chen, M. N. (2013). Analysis of land use/land cover change, population shift, and their effects on spatiotemporal patterns of urban heat islands in metropolitan Shanghai, China. Applied Geography, 44, 121-133.
Zipper, S. C., Schatz, J., Singh, A., Kucharik, C. J., Townsend, P. A., & Loheide II, S. P. (2016). Urban heat island impacts on plant phenology: intra-urban variability and response to land cover. Environmental Research Letters, 11(5), 054023.