بررسی رابطه بین دمای سطح زمین، ویژگی های جغرافیایی و محیطی و شاخص های بیوفیزیکی با استفاده از تصاویر لندست

دمای سطح زمین از شاخص های مهم ارزیابی کیفیت زیستگاه در مقیاس های محلی و جهانی است. در تحقیق حاضر اثرات فاکتورهای کاربری اراضی، سازند زمین‌شناسی، عوامل توپوگرافی و اقلیم بر دمای سطح در منطقه خارستان بررسی شد. در این راستا از تصاویر تیرماه ماهواره لندست 7 و 8 طی دوره 13791396، مدل رقومی ارتفاع، نقشه زمین شناسی و توپوگرافی استفاده شد. دمای سطح از روش پنجره مجزا و کاربری اراضی از روش طبقه‌بندی نظارت‌شده برای سال 1396 استخراج شد. ارتباط بین دمای سطح با متغیرهای ارتفاع، جهت، شیب، پوشش گیاهی، رطوبت سطح خاک و دمای هوا با استفاده از روش‌های آماری بررسی شد. نتایج نشان داد میانگین دمای سطح، 43 درجه سانتی گراد، شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی 0.144 و شاخص تفاضلی رطوبت نرمال شده 0.068 بود. با توجه به طبقه بندی تصاویر با دقت کلی 99.96 درصد و ضریب کاپای 0.96، کاربری مرتع و باغ به ترتیب بیشترین و کمترین مساحت را به خود اختصاص داده‌اند. بیشترین مقدار دمای سطح  c°  53 در اراضی دارای خاک لخت و مناطق مسکونی و کمترین c° 29 در اراضی باغی مشاهده شد. درحالی‌که بیشترین و کمترین مقدار دمای سطح  به ترتیب مربوط به سازندهای پابده گورپی و آسماری بود. در دامنه های آفتابی بیشترین همبستگی 0.5<r2، بین دمای سطح، ارتفاع، دما، پوشش گیاهی و رطوبت سطحی مشاهده شد. درحالی‌که در دامنه های سایه دار دمای سطح بیشترین همبستگی 0.5<r2 را با ارتفاع، دما و پوشش گیاهی داشت. از عوامل ذکرشده ارتفاع و دما بیشترین تاثیر را بر دمای سطح داشتند. همبستگی شاخص نرمال شده تفاضل پوشش گیاهی و شاخص نرمال شده رطوبت با دمای سطح معکوس 0.9< بود. درحالی‌که همبستگی بین دمای سطح و دمای هوا مثبت بود. بنابراین کاربری اراضی، جنس زمین، توپوگرافی، پوشش گیاهی، رطوبت خاک و دمای هوا در تعادل دمایی اکوسیستم موثرند.

An investigation of the relationship between land surface temperatures, geographical and environmental characteristics, and biophysical indices from Landsat images

Land surface temperature (LST) is an important indicator of habitat quality assessment for a local and global scale. In the present study, the effects of multiple factors on land use, geological formations, topographical and climate factors on LST in Kharestan region were investigated. To this end, images of July Landsat 7 and 8 satellites during the period 20002017, digital elevation model, geological map and topography were used. The surface temperature was extracted using a splitwindow method and also land use extracted from the supervised classification method which has been done in 2017. The correlation between surface temperature and elevation, aspect, slope, vegetation, soil moisture, and air temperature variables was investigated using statistical methods. The results indicated that the surface temperature average was 43 °C, Normalized difference vegetation index (NDVI) was 0.144 and Normalized difference moisture index (NDMI) was 0.068. According to the classification of images with an overall accuracy of 99.96% and kappa coefficients of 0.96, pasture and horticultural land cover the highest and lowest area, respectively. The highest surface temperature, 53 °C was observed in bare soil and residential areas and the lowest 29 °C in horticultural land. Moreover, the highest and lowest surface temperatures were related to PabdehGurpi and Asmari formations, respectively. In sunny slopes, the highest correlation, R2>0.5 was observed between surface temperature, elevation, temperature, vegetation, and surface moisture. Furthermore, in shady slopes, the surface temperature had the highest correlation, R2>0.5 with elevation, temperature, and vegetation. Among the above factors, elevation and temperature had the most influence on surface temperature. In addition, the correlation between vegetation index and a normalized moisture index with inverse surface temperature was >0.9. Also, the correlation between surface temperature and the air temperature was positive. Therefore, land use, geology, topography, vegetation, soil moisture, and air temperature are important factors in ecosystem temperature equilibrium.