ارزیابی اثر تغییرات کاربری اراضی- پوشش زمین بر دمای سطح زمین با استفاده از داده‌های سنجش از دور (مطالعه موردی: شهرستان اصفهان)
محورهای موضوعی : مرتعداری
فاطمه بینا
1
,
بهارک معتمدوزیری
2
*
,
حسن خسروی
3
,
هادی کیادلیری
4
1 - دانشجوی دکتری گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد علوم و تحقيقات، تهران، ایران
2 - دانشیار گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
3 - استاد گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشگاه تهران، کرج، ایران
4 - دانشیار گروه علوم محیط زیست و جنگل، دانشگاه آزاد اسلامي، واحد علوم و تحقيقات، تهران، ایران
کلید واژه: اصفهان, سنجش از دور, شاخص پوشش گیاهی, کاربری اراضی, لندست.,
چکیده مقاله :
تغییرات کاربری و افزایش دمای بسترهای زندگی بشر، سلامتی آن و اکوسیستم پیرامون آن را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد. در همین راستا، در این پژوهش برای به‌دست آوردن میزان تغییرات کاربری اراضی و دمای سطح زمین، در بازه زمانی سال 1372 تا سال 1402 از تصاویر سنجنده لندست 5 و 8-9 استفاده شد. نقشه‌های تغییرات کاربری با استفاده از روش یادگیری ماشین جنگل تصادفی تهیه و سپس دقت و صحت این نقشه‌ها ارزیابی شد. نتایج نشان داد در بازه زمانی 1373-1403، در شهرستان اصفهان کاربری‌های شوره‌زار و اراضی بایر و مناطق شهری و انسان‌ساخت به‌ترتیب حدود 10/18 و 4 درصد افزایش و اراضی کشاورزی، مراتع، نیزار و بستر آبی به‌ترتیب حدود 94/0، 82/19، 03/0 و 30/1 کاهش داشته‌اند، در این بازه زمانی دقت کلی و ضریب کاپا به‌ترتیب بیش از 92 و 88/0 بود که نشان‌دهنده دقت و صحت کافی در تهیه نقشه‌های کاربری موجود می‌باشد. نتایج حاصل از بررسی تغییرات دمای سطح زمین در بازه زمانی 1372 تا 1402 بیشترین درصد مساحت از شهرستان اصفهان در طبقه بیشتر 33 درجه سانتی‌گراد قرار دارد، به‌طوری‌که در سال‌های 1372، 1382، 1392 و 1402 به‌ترتیب این طبقه حدود 09/88، 02/89، 55/97 و 24/98 درصد از منطقه را شامل می‌شود. تغییرات دمای سطح زمین در کاربری‌های مختلف در سال 1372 نشان داد بیشترین آن مربوط به کاربری مناطق شهری و انسان‌ساخت با متوسط دمای 75/36 درجه سانتی‌گراد است، درحالی‌که بیشترین مقدار دما در سال‌های 1382، 1392 و 1402 به‌ترتیب 54/38، 16/41 و 61/43 درجه سانتی‌گراد متعلق به کاربری شوره‌زار و اراضی بایر است.
Land use changes and temperature increases in human habitats significantly impact human health and the surrounding ecosystem. This study utilised Landsat 5 and 8-9 sensor images to assess the extent of land use changes and Earth's surface temperature from 1993 to 2013. Land use change maps were generated using the Random Forest machine learning method, after which the accuracy and precision of these maps were assessed. The results indicated that during the period 1373-1403, in Isfahan city, the usage of saline land, barren lands, and urban or man-made areas increased by approximately 18.10% and 4%, respectively, while agricultural lands, pastures, reed beds, and waterbeds decreased by around 0.94%, 19.82%, 0.03%, and 1.30%, respectively. During this period, the overall accuracy and kappa coefficient surpassed 92 and 0.88, respectively, indicating sufficient accuracy and precision in preparing the existing land use maps. The results of examining changes in land surface temperature from 1372 to 1402 demonstrate that the largest percentage of Isfahan City's area falls within the category above 33 degrees Celsius. In 1372, 1382, 1392, and 1402, this class accounts for approximately 88.09%, 89.02%, 97.55%, and 98.24% of the region, respectively. Observations of land surface temperature across various land uses in 1372 indicate that the highest temperature is associated with urban and man-made areas, averaging 36.75 degrees Celsius. Meanwhile, the highest temperatures recorded in 1382, 1392, and 1402 are 38.54, 41.16, and 43.61 degrees Celsius, respectively, linked to salt marshes and barren lands.
اسکندری‌دامنه، ه.، اسکندری‌دامنه، ح.، چراغی، م.ح.، خسروی، ا. و عادلی‌ساردوئی، م. (1400الف) تاثیر تغییرات کاربری اراضی بر تشکیل جزایر گرمایی با استفاده از سنجش از دور، مطالعه موردی: شهر کرمان. نشریه محیط زیست طبیعی، 74(۳): 628-614.
اسکندری‌دامنه، ه.، اسکندری‌دامنه، ح.، خسروی، ح.، گیلوری، ا. و عادلی‌ساردوئی، م. (1400ب) پایش اثرات خشکسالی بر شاخص‌های محیطی حاصل از سنجنده مودیس در بازه زمانی ۲۰۱۹-۲۰۰۱، مطالعه موردی: مراتع استان اصفهان. نشریه مرتع، ۱۵(۳): ۴76-۴۶0.
اسکندری‌دامنه، ه.، اسکندری‌دامنه، ح.، خسروی، ح. و غلامی، ح. (1398) تحلیل و پایش خشکسالی با استفاده از شاخص پوشش گیاهی NDVI ، مطالعه موردی: حوضه غرب تالاب جازموریان. نشریه مرتع، ۱۳(۳): ۴75-۴61.
اصغری‌سراسکانرود، ص. و اسدی، ب. (1399) بررسی اثرات کاربری‌های مختلف شهرستان اصفهان بر ایجاد جزایر حرارتی. کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی، 8(2): 217-246.
تیموری، ح.، حافظ‌نیا، م.ر.، پاپلی‌یزدی، م.ح. و احمدی‌نوحدانی، س. (1398) تببین پیامدهای هیدروپلیتیکی تغییرات اقلیمی در ایران، مطالعه موردی: حوضه آبریز زاینده‌رود. آمايش سیاسی فضا، ۵(۳): ۲69-۲46.
روکی، ز.م.، حسین، م. و زندی، ر. (1402) نقش تغییرات کاربری اراضی بر شکل‌گیری دمای سطح زمین در شهرها، مطالعه موردی: شهر اصفهان. پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 55(۴): 17-۱.
عابدینی، ا.، حبیب‌پور، ن. و خجسته‌مقال، ف. (1402) آیندهپژوهی پارامترهای اقلیمی در مواجهه با مناطق شهری، نمونه موردی: شهر اصفهان. جغرافیا و آیندهپژوهی منطقه‌ای، 1(2): 61-82.
عیسی‌زاده، و.، آسیابی، ش. و عیسی‌زاده، ا. (1399) بررسی پایش دمای سطح زمین با استفاده تصاویر لندست 8 و الگوریتم‌های تک کاناله و پنجره مجزا، منطقه مورد مطالعه: شهرستان دزفول. جغرافیا و روابط انسانی، 3(۳): 25-8.
مدنیان، م.ا.، سفیانیان، ع.، سلطانی‌کوپائی، س.، پورمنافی، س. و مومنی، م. (1398) تخمین دمای سطح زمین بخش مرکزی استان اصفهان از داده‌های حرارتی لندست ۸ با استفاده از الگوریتم پنجره مجزا. علوم آب و خاک، ۲۳(۴): 12-۱.
Al Rakib, A., Akter, K.S., Rahman, M.N., Arpi, S. and Kafy, A.-A. (2020) Analyzing the pattern of land use land cover change and its impact on land surface temperature: A remote sensing approach in Mymensingh, Bangladesh, Student Resarch Conference 2020.
Azadi, S., Yazdanpanah, H., Nasr-Esfahani, M.A., Pourmanafi, S. and Dorigo, W. (2022) The Gavkhouni wetland dryness and Its impact on air temperature variability in the eastern part of the Zayandeh-Rud River Basin, Iran. Water, 14(2):172-172.
Chen, W., Zhang, Y., Pengwang, C. and Gao, W. (2017) Evaluation of urbanization dynamics and its impacts on surface heat islands: A case study of Beijing, China. Remote Sensing, 9(5): 453-453.
Dewan, A., Kiselev, G., Botje, D., Mahmud, G.I., Bhuian, M.H. and Hassan, Q.K. (2021) Surface urban heat island intensity in five major cities of Bangladesh: Patterns, drivers and trends. Sustainable Cities and Society, 71: 102926.
Faisal, A.-A., Kafy, A.-A., Al Rakib, A., Akter, K.S., Jahir, D.M.A., Sikdar, M.S., Ashrafi, T.J., Mallik, S. and Rahman, M.M. (2021) Assessing and predicting land use/land cover, land surface temperature and urban thermal field variance index using Landsat imagery for Dhaka Metropolitan area. Environmental Challenges, 4: 100192.
Grimm, N.B., Faeth, S.H., Golubiewski, N.E., Redman, C.L., Wu, J., Bai, X. and Briggs, J.M. (2008) Global change and the ecology of cities. Science, 319(5864): 756-760.
Gupta, N. and Aithal, B.H. (2024) Urban land surface temperature forecasting: A data-driven approach using regression and neural network models. Geocarto International, 39(1): 2299145.
Hunt, K.M.R., Turner, A.G. and Shaffrey, L.C. (2020) The impacts of climate change on the winter water cycle of the western Himalaya. Climate Dynamics, 55(7): 2287-2307.
Kafy, A.A., Dey, N.N., Al Rakib, A., Rahaman, Z.A., Nasher, N.M.R. and Bhatt, A. (2021) Modeling the relationship between land use/land cover and land surface temperature in Dhaka, Bangladesh using CA-ANN algorithm. Environmental Challenges, 4, 100190.
Kafy, A.A., Rahman, M.S., Faisal, A.-A., Hasan, M.M. and Islam, M. (2020) Modelling future land use land cover changes and their impacts on land surface temperatures in Rajshahi, Bangladesh. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 18: 100314.
Kafy, A.A., Saha, M., Faisal, A.-A., Rahaman, Z.A., Rahman, M.T., Liu, D., Fattah, M.A., Al Rakib, A., AlDousari, A.E., Rahaman, S.N., Hasan, M.Z. and Ahasan, M.A.K. (2022) Predicting the impacts of land use/land cover changes on seasonal urban thermal characteristics using machine learning algorithms. Building and Environment, 217: 109066.
Li, Z.-L., Tang, B.-H., Wu, H., Ren, H., Yan, G., Wan, Z., Trigo, I.F. and Sobrino, J.A. (2013) Satellite-derived land surface temperature: Current status and perspectives. Remote Sensing of Environment, 131: 14-37.
Naim, M.N.H. and Kafy, A.-A. (2021) Assessment of urban thermal field variance index and defining the relationship between land cover and surface temperature in Chattogram city: A remote sensing and statistical approach. Environmental Challenges, 4: 100107.
Nimish, G., Chandan, M. C., & Bharath, H. A. (2018) Understanding current and future landuse dynamics with land surface temperature alterations: A case study of Chandigarh. ISPRS Annals of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 4: 79-86.
Saha, M., Kafy, A.A., Bakshi, A., Faisal, A.-A., Almulhim, A.I., Rahaman, Z.A., Al Rakib, A., Fattah, M.A., Akter, K.S., Rahman, M.T., Zhang, M. and Rathi, R. (2022) Modelling microscale impacts assessment of urban expansion on seasonal surface urban heat island intensity using neural network algorithms. Energy and Buildings, 275: 112452.
Salam, M., Islam, M.K., Jahan, I. and Chowdhury, M.A. (2024) Assessing the impacts of vegetation loss and land surface temperature on Surface Urban Heat Island (SUHI) in Gazipur District, Bangladesh. Computational Urban Science, 4(1): 24-24.
Shakhawat Hossain, M., Arshad, M., Qian, L., Zhao, M., Mehmood, Y. and Kächele, H. (2019) Economic impact of climate change on crop farming in Bangladesh: An application of Ricardian method. Ecological Economics, 164: 106354.
Taiwo, B.E., Kafy, A.A., Samuel, A.A., Rahaman, Z.A., Ayowole, O.E., Shahrier, M., Duti, B.M., Rahman, M.T., Peter, O.T. and Abosede, O.O. (2023) Monitoring and predicting the influences of land use/land cover change on cropland characteristics and drought severity using remote sensing techniques. Environmental and Sustainability Indicators, 18: 100248.
Zhao, Q., Haseeb, M., Wang, X., Zheng, X., Tahir, Z., Ghafoor, S., Mubbin, M., Kumar, R.P., Purohit, S., Soufan, W. and Almutairi, K.F. (2024) Evaluation of land use land cover changes in response to land surface temperature with satellite indices and remote sensing data. Rangeland Ecology and Management, 96: 183-196.