بررسی تغییرات ماهانه جزایر حرارتی شبانه شهرستان اصفهان در دو دهه اخیر با استفاده از فرآورده های چندزمانه سنجنده مودیس

سابقه و هدف: در دهه های اخیر، هم زمان با توسعه فیزیکی شهرها و افزایش جمعیت ناشی از مهاجرت، کاهش پوشش گیاهی، مصرف زیاد سوخت های فسیلی، انتشار گازهای گلخانه ای و استفاده از مصالح نامناسب در ساخت و ساز شهری، پدیده جزایر حرارتی در کلان شهرهایی مانند شهرستان اصفهان اهمیت قابل توجهی پیدا کرده است که با استفاده از روش های نوین سنجش از دوری و ماهواره ای می توان با دقت بالا در زمان اندک، این پدیده را مورد پایش قرار داد. لذا هدف اصلی پژوهش حاضر، بررسی تغییرات ماهانه جزایر حرارتی شهرستان اصفهان با استفاده از سنجنده مودیس (modis)، ماهواره ترا (terra) و روش تحلیل مولفه اصلی (pca) است. با این تکنیک می توان زمان هایی که دمای سطح زمین و جزیره حرارتی افزایش بیشتری در شهرستان اصفهان دارد، شناسایی کرد.مواد و روش ها: در این راستا، پژوهش حاضر در نظر دارد تغییرات ماهانه این پدیده را در شهرستان اصفهان طی بازه زمانی 20 ساله (از ژانویه 2000 تا دسامبر 2020 میلادی) مورد واکاوی قرار دهد. برای دستیابی به این منظور از داده های دمای سطح زمین (lst) که توسط سنجنده مودیس و ماهواره ترا استخراج شده است، بهره گرفته شد. همچنین با روش تحلیل مولفه اصلی فصول و ماه هایی که بیشترین تاثیرگذاری را در روند رخداد جزایر حرارتی دارند، مورد شناسایی قرار گرفت و جهت تحلیل روند این پدیده نیز، از آزمون من-کندال و آزمون کلموگروف-اسمیرنوف استفاده گردید.نتایج و بحث: یافته های پژوهش حاکی از این است که دامنه تغییرات شبانه دمای سطح زمین طی 20 سال اخیر در شهرستان اصفهان روندی افزایشی با نرخ 4 درصدی داشته است. هرچند که این روند در مراکز جمعیتی و شهری، کاملاً متفاوت از مناطق پیرامونی شهرستان اصفهان بوده است. از نظر پراکنش مکانی نیز، بیشترین میزان دمای شبانه سطح زمین در بخش جرقویه علیا بویژه روی تالاب گاو خونی و بخش مرکزی شهر اصفهان در نزدیکی به شهرک صنعتی سپیددشت، شهرک صنعتی ورزنه، شهرک صنعتی رامشه و تغییر کاربری اراضی کشاورزی به صنعتی و مسکونی و همچنین در منطقه شمال غرب (شامل محمودآباد و شهر اصفهان) به دلیل افزایش گرمایش انسان ساخت ناشی از افزایش مصرف سوخت های فسیلی، رشد واحدهای مسکونی، صنعتی و تجاری مشاهده شده است. کمترین دمای سطح زمین در قسمت شمالی شهرستان، قسمتهای از بخش کوهپایه، مرکزی، جلگه و بن رود واقع شده است. همچنین نتایج نشان داد که شدت جزیره گرمایی در زمستان بیش از تابستان است و شدیدترین زمان رخداد آن مربوط به ژانویه است و کمترین زمان وقوع آن در ماه دسامبر ثبت شده است. نتیجه گیری: به طور کلی؛ میانگین بلند مدت نمایه ی جزیره ی گرمایی شبانه نشان می دهد که فصل گرم سال موجب تضعیف جزیره گرمایی شبانه شده و دوره ی سردسال، موجب نیرومندتر شدن جزیره گرمایی شبانه می شود. بخش های از جنوب شهرستان اصفهان  در طول شب به دلیل وسعت بالای اراضی بایر، کشاورزی و پوشش گیاهی، دمای سطحی کمتری دارند ولی در مناطق شرقی روی تالاب گاو خونی به علت ظرفیت حرارتی بالای آب، همجواری با مناطق شهری به ویژه شهر اصفهان و به دلیل نزدیکی شهرک های صنعتی و کارخانجات تولیدی، روند افزایشی دما و جزایر گرمایی مشهود است. به نظر می رسد شهرستان اصفهان نیز مانند اغلب شهرهای دنیا، یکپارچه تحت تاثیر تغییرات اقلیم جهانی قرار دارد اما بسته به موقعیت جغرافیایی و مکان گزینی متمرکزی که صنایع در هر بخش از این استان دارد، دمای سطح زمین و روند رخداد جزایر حرارتی متفاوت است. افزایش شهرنشینی، مهاجرت پذیری، افزایش مصرف سوخت های فسیلی، کاهش پوشش گیاهی، تشدید خشک سالی در سال های اخیر و تغییر کاربری ها نقش اساسی در افزایش رخداد این پدیده در شهرستان اصفهان دارد.

monthly changes of night heat islands analysis in isfahan county in the last two decades using the multi-temporal products of the modis sensor

introduction: in recent decades, along with the physical development of cities and population increase due to immigration, heat islands, which are mainly the result of human made activities, have gained significant importance. so, the reduction of vegetation cover, the high consumption of fossil fuels, the emission of greenhouse gases and the use of inappropriate materials in urban construction have created the microclimate of a heat island above the metropolis of the world. finally, it causes an increase in the land surface temperature, atmospheric stability, persistence and stabilization of pollutants and an increase in respiratory diseases. today, by using remote sensing methods and using digital satellite images, it is possible to examine the land surface temperature with high accuracy and in a short period using modis sensors and terra satellite images. therefore, the main objective of the current research was to analyze the temporal and spatial variations of heat islands of isfahan using the principal component analysis method. with this technique, it is possible to identify the seasons and months when the land surface temperature and the heat island increased. material and methods: in this regard, the present research considered analyzing the temporal and spatial variations of this phenomenon in isfahan during a period of 20 years (from 2000 to 2020 ad). to achieve this purpose, the land surface temperature (lst) data extracted by modis sensor and terra satellite was used. these data are available for the whole world with a time resolution of 8 days and a spatial resolution of 1x1 km in a sinusoidal grid with dimensions of 1200x1200 km. therefore, for isfahan, 913 images were extracted from the modis sensor. then, with the principal component analysis (pca) method, the seasons and months that have the most influence on the occurrence of heat islands were identified and in order to analyze the trend of this phenomenon, the mann-kendall and the kolmogorov-smirnov tests were used.results and discussion: the findings of the research indicated that the land surface temperature in the last 20 years in isfahan had an increasing trend with a rate of 4%. however, this trend in the population and urban centers has been completely different from the surrounding areas of isfahan. in terms of spatial distribution, the highest occurrence of heat islands has been registered in the eastern and southeastern parts (including hassan abad and jolgeh) due to proximity to the hot deserts of kavir-lout, proximity to sepiddasht, varzaneh, shahrak ramsheh industrial towns and changes in the land use of agricultural to industrial and residential. also in the north-west region (including mahmudabad and isfahan city) due to the increase in man-made heating caused by the increase in the consumption of fossil fuels, the growth of residential, industrial and commercial units, temperature has risen. in addition, the results showed that the intensity of the heat island in winter is higher than in summer, and the most intense time of its occurrence was recorded in january and the least in november.conclusion: isfahan is integrally affected by global climate conditions, but depending on the geographical location of each part of this province, the land surface temperature and the occurrence of heat islands are different, so that, eastern and central parts, adjacent to kavir-lout and close to industrial towns, have an increasing trend. moreover, the southern parts have a decreasing rate of temperature and heat islands due to less urban population, larger agricultural lands and more vegetation. the increase in urbanization, migration, and the increase in fossil fuel consumption, the decrease in vegetation, the aggravation of drought, and the change in land use have a fundamental role in increasing the occurrence of this phenomenon.