تعيين نقطه ي شكست دماي سالانه با الگوي وابستگي سيستم خاكستري براي تحليل جزيره حرارتي مشهد

Changepoint Detection of Annual Temperature by using the Grey Relational System for Analyzing Mashhad`s Heat Island

تشكيل جزيره حرارتي در شهرهاي بزرگ يكي از مخاطرات محيطي جديد به علت توسعه بي رويه شهرها قلمداد مي شود. دماي كره زمين از قرن 19 ميلادي در حال افزايش است.  جزيره حرارتي كلان شهرها از دو مولفه گرم شدن جهاني و گرم شدن به علت توسعه شهري (رشد جمعيت، توسعه شهري، تغيير كاربري و ...) به وجود آمده است. بررسي اين دو مولفه براي شهر مشهد با آمار دراز مدت دماي 127 ساله هدف اين مقاله است. نقطه تغيير دماي سالانه مشهد با روش همبستگي سيستم خاكستري سال 1359 به دست آمد. متوسط دما قبل و بعد از 1359 به ترتيب 13.5 و 15.1 با اختلاف 1.6 درجه سانتيگراد بوده و روند افزايشي دارد. اين افزايش حدود 3 درجه افزايش را براي سال 1392 نشان مي دهد. معادله خط روند خطي شهر مشهد پس از نقطه شكست با ضريب تعيين  و آماره آزمون 0.0933 (داراي روند) است. در حالي كه اين آماره قبل از نقطه شكست 0.0035  (بدون روند) مي باشد. افزون براين دماي سالانه سه ايستگاه كرتيان، باراريه و النگ اسدي كه خارج از مشهد و در مجاورت آن قرار دارندبراي مقايسه وجود جزيره حرارتي نيز بررسي شد. روش همبستگي سيستم خاكستري نقطه شكست اين سه ايستگاه را بين سال هاي 1355 تا 1359 نشان داد. اين تحليل نشان داد كه افزايش دماي سالانه در مشهد و سه ايستگاه حومه با اندك تفاوتي تقريبا هم زمان هستند. شيب خط روند اين سه ايستگاه محاسبه كه با آزمون خط رگرسيون در سطح يك درصد معني دار شد. تفاضل شيب خط روند گرم شدن شهر مشهد با ايستگاه برون شهري النگ اسدي محاسبه شد. علت انتخاب ايستگاه النگ اسدي هم ارتفاع بودن و مجاور بودن آن با مشهد است. نتيجه نهايي نشان داد كه جزيره حرارتي در شهر مشهد از حدود سال 1360 با شيب 0.093 شروع شده است. تفاوت دماي سالانه تا سال 1392 حدود 3+ درجه سانتي گراد است. رابطه بين لگاريتم رشد جمعيت و اختلاف دما  به صورت يك الگوي استاندارد شده ارائه شد كه وجود جزيره حرارتي را تاييد مي كند.

Heat island forming in big cities is one of the modern environmental hazards due to the uncontrolled urban development. The global temperature is increasing slowly from the 19th century. The heat islands of big cities have two components: global warming and urban development (population growth, urban development, land use changes and etc.). The purpose of this paper is to study these components in Mashhad city with 127 years of longterm temperature data. Change point of Mashhad annual temperatures was achieved with Grey relational patternin 1980. Mean annual temperatures before and after 1980 are respectively 13.5 and 15.1 by difference 1.6 which shows increasing trend. This increasing is about 3 degree end to 2013. The linear trend line equation for Mashhad after changepoint has coefficient of determination and the trend test statistic is 0.0993 (show trend), While this statistic before change point is 0.0035 (show no trend). Moreover annual temperatures of three stations: Kortian, Bar and OlangAsadi which located outside of Mashhad and adjacent to it analyzed for comparing heat island too. The grey relational pattern showed that change points of the three stations are between the years of 1976 to 1980.This analysis showed that the increasing in annual temperature of Mashhad and suburb are nearly at the same time.The slop of Mashhad's trend line compared with OlangAsadi. The reason of choosing OlangAsadi is that its elevation similar with Mashhad and it is being adjacent to Mashhad.The final result showed that the heat island in Mashhad began from 1981 with a slope of 0.093. The annual difference temperature of Mashhad is +3 degree from 1981 to 2013. The relation of temperature difference and population growth provided to a standardized pattern that confirms the existence of heat islands.