پايش و پيش‌بيني شدت جزيره حرارتي شهر بابل با توجه به گسترش شهري و تغييرات كاربري اراضي در بازه زماني 1394-1364

Monitoring and predicting spatial-temporal changes heat island in Babol city due to urban sprawl and land use changes

جزيره حرارتي شهري يكي از مهم‌ترين خطرات زيست محيطي مناطق شهري مي‌باشد. استفاده از فناوري سنجش از دور به دليل فراهم كردن ديد يكپارچه، كم‌هزينه و سريع يك روش كارآمد براي مطالعه و پايش تغييرات محيطي محسوب مي‌شود. هدف از اين پژوهش بررسي فضايي-زماني تغييرات شدت جزيره حرارتي در بازه زماني 1394- 1364و پيش‌بيني تغييرات شدت جزيره حرارتي محدوده مورد مطالعه در شهرستان بابل مي‌باشد. براي اين منظور در اين پژوهش از تصاوير چند زمانه لندست، محصول بخار آب موديس و داده¬هاي زميني استفاده شده است. براي محاسبه دماي سطح زمين از الگوريتم تك باندي و براي طبقه‌بندي تصاوير از الگوريتم بيشترين شباهت استفاده شده است. تغييرات كاربري اراضي و دماي سطح زمين بررسي و سپس رابطه بين تغييرات كاربري اراضي با دماي سطح نرمال شده تحليل شد. با بهره‌گيري از ميانگين و انحراف معيار تصاوير حرارتي نرمال شده، منطقه به پنج كلاس دمايي طبقه‌بندي و با استفاده از شاخص شدت جزيره حرارتي، ميزان تغييرات جزيره حرارتي در طول بازه زماني مورد مطالعه بررسي شده است. تغيير كاربري اراضي براي آينده با استفاده از مدل ماركوف بررسي و با توجه به آن تغييرات شدت جزيره حرارتي پيش‌بيني شده است. نتايج پژوهش نشان دهنده اين است كه تغييرات كاربري اراضي به نحوي بوده كه اراضي ساخته‌شده با رشد 92 درصدي و اراضي كشاورزي با كاهش چشمگيري مواجه شده‌اند. روند تغييرات اراضي ساخته‌شده با روند تغييرات دماي سطح نرمال شده رابطه مستقيم دارد. طبقات دمايي بالا و بسيار بالا در نزديكي هسته شهر و راه‌هاي خروجي از شهر قرار دارند كه در طي اين سال‌ها با روند افزايش مساحت روبه هستند. شاخص نسبت جزيره حرارتي در طي اين دوره روند رو به رشدي داشته و مقدار اين شاخص از 0/5 در سال 1364 به 0/67 در سال 1394 رسيده است. پيش‌بيني تغييرات كاربري اراضي و فرايند تغيير شدت جزيره حرارتي براي منطقه مورد مطالعه نتايج نگران كننده‌اي را نشان مي‌دهد.

Urban heat island is one of the most vital environmental risks in urban areas. The advent of remote sensing technology provides better visibility due to the integrated view, low-cost, fast and effective way to study and monitor environmental changes. The aim of this study is a spatial-temporal evaluation of heat island intensity in the period of 1985-2015 and prediction of heat island intensity variations for the specific studied area in the city of Babol. For this purpose, multi-temporal Landsat images were used in this study. For calculating the land surface temperature, Single channel algorithm were used, and Maximum likelihood algorithm was also utilized to classify Images. Therefore, land use changes and land surface temperatures (LST) were examined, and thereby the relationship between land-use changes was analyzed with the normalized land surface temperature. By using the mean and standard deviation of normalized thermal images, the area was divided into five thermal categories. Then, by applying the heat island intensity index, the heat island changes in the studied period of time was investigated. Land use changes for the future studies was investigated by using Markov model and then, the heat island intensity changes were anticipated. The results indicate that land use changes for built-up lands increased by 92%, and a noticeable decrease was observed for agricultural lands. The Built-up land changes trend has an inverse relation with the trend of FVC and follows the same trend as normalized surface temperature changes. High and very high-temperature categories whose area increases annually, are adjacent to the city core and exit ways of the town. The index ratio of heat island during this period has an increasing trend and the amount of index was altered from 0/5 in 1985 to 0/67 in 2015. Land use changes anticipation and the process of heat island intensity variations for the studied area show alarming results.