پایش تغییرات کاربری‌اراضی و ارتباط آن با دمای سطح‌زمین و شاخص پوشش ‌گیاهی در نواحی جنوبی استان اردبیل (مطالعه موردی: حوضه آبریز گیوی چای)

پیشینه و هدف گسترش شهری بی رویه و برنامه ریزی نشده به پراکندگی شهری معروف است و با تراکم کم، توسعه حمل ونقل محور و گسترش وسیع به سمت حاشیه مراکز تاسیس شده شهری مشخص می شود. به طورکلی اعتقاد بر این است که اصلاح ریخت شناسی منظر شهری منجر به افزایش دمای شهری و پدیده جزیره گرمای شهری (urban heat island, uhi) می شود. خصوصیات بیوفیزیکی فضای شهری عوامل تعیین کننده آب وهوای محلی شهری است. هنگامی که تغییرات قابل توجهی مانند جایگزینی پوشش گیاهی و سطوح تبخیری با سطوح غیر قابل نفوذ وجود داشته باشد، مقدار انرژی سطح تغییراتی را تجربه می کند که منجر به گرم شدن در مقیاس محلی می شود. اغلب دانشمندان بر این باورند که دمای کره زمین از قرن 19 میلادی در حال افزایش است. در این میان، پدیده ای به نام جزیره گرمایی درکلان شهرها (uhi) باعث افزایش سریع تر دما در این خرد اقلیم ها گردیده و در سال های آینده روند سریع شهرنشینی نیز بر شیب افزایش دما در شهرها خواهد افزود. مطابق آمار ارائه شده توسط سازمان ملل تا سال 2025 بیش از 80% جمعیت جهان در شهرها ساکن خواهند بود و این مسئله با گرم شدن هرچه بیشتر شهرها بر وخامت شرایط می افزاید. دمای سطح زمین (lst) یکی از مهم ترین پارامترهای زیست محیطی است که تحت تاثیر تغییرات کاربری زمین قرار دارد. هدف از انجام این تحقیق تجزیه وتحلیل تغییر کاربری زمین در دو دوره 1987 و 2019، برآورد و بررسی تغییرات lst و ndvi در همان دوره و تجزیه وتحلیل تاثیر تغییرات کاربری زمین در lst و ndvi مشاهده شده و نیز رابطه بین هر سه پارامتر است.مواد و روش ها در این پژوهش، از تصاویر ماهواره لندست 8 که از سنجنده oliبه منظور استخراج نقشه کاربری اراضی و شاخص پوشش گیاهی و سنجنده tirs به منظور استخراج دمای سطح زمین برای سال 2019 استفاده شد و همچنین تصویر سنجندِه لندست 5 برای تهیه نقشه کاربری اراضی و شاخص پوشش گیاهی با استفاده از باندهای مرئی، مادون قرمز و مادون قرمز نزدیک و سنجندِه tm برای استخراج دمای سطح با استفاده از باندهای حرارتی برای سال 1987 مورداستفاده قرار گرفت. از نرم افزار ecognition برای طبقه بندی شیء پایه استفاده شد. برای ارزیابی صحت طبقه بندی از ماتریس خطا و آماره های مربوطه (صحت کلی، ضریب کاپا، دقت کاربر و تولیدکننده هر کلاس) استفاده شد و درنهایت برای تجزیه وتحلیل همبستگی بین lst و ndvi از تحلیل همبستگی پیرسون و برای ارزیابی تاثیر کاربری زمین بر دمای سطح از شاخص مشارکت استفاده شد.نتایج و بحث بررسی تغییرات کاربری اراضی و ارتباط آن با دمای سطح زمین و شاخص پوشش گیاهی، مستلزم تعیین نوع کاربری اراضی و برآورد دقیق دمای سطح زمین و شاخص پوشش گیاهی است. تهیه نقشه کاربری راضی با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست و اعمال روش طبقه بندی شیءگرا از دقت نسبتاً بالایی برخوردار است. صحت طبقه بندی نقشه کاربری اراضی سال 1987، 82.5 و در سال 2019، 96.1 نشان دهنده صحت بالای روش طبقه بندی کاربری اراضی و نقشه کاربری اراضی است. بررسی تغییرات کاربری اراضی در سال های 1987 و 2019 در حوضه آبریز گیوی چای نشان داد که کاربری مرتع به ترتیب با مساحت 1224.18 و 1046.59 کیلومترمربع طبقه غالب کاربری زمین است درحالی که در سال 1987 کاربری مسکونی با مساحت 3.66 کیلومترمربع و در سال 2019 کاربری آب با مساحت 3.77 کیلومترمربع کمترین مساحت را داشتند همچنین بیشترین کاربری تغییریافته کاربری مرتع به کشاورزی دیم (181 کیلومترمربع) بوده است که نشان دهنده تخریب مراتع است. نتایج دمای سطح زمین در طی دوره 33 ساله ارزیابی شد که نشان داد متوسط دمای سطح زمین در سال 1987 از 28.39 درجه سانتی گراد به 38.86 درجه سانتی گراد و در سال 2019 از 34.35 درجه سانتی گراد به 46.62 درجه سانتی گراد افزایش یافته است به گونه ای که متوسط دمای کل منطقه موردمطالعه در 33 سال حدود 7.11 درجه سانتی گراد افزایش یافته است. این امر نشان از توسعه شهری در منطقه موردمطالعه است. بیشترین دمای ثبت شده در هر دو دوره متعلق به کاربری کشاورزی دیم (به ترتیب با 38.86 و 46.62 درجه سانتی گراد) است که نشان از تمرکز حرارت در این مناطق است. خشک بودن و برداشت محصول در این زمان می تواند علت اصلی دمای زیاد این کاربری باشد. کاربری های باغ، جنگل و آب نسبت به دیگر کاربری ها دمای سطح پایین تری را در هر دو دوره نشان دادند. مناطق دارای پوشش گیاهی به علت تبخیر و تعرق، نقش تعدیل کننده دما رادارند و مناطق دارای حداقل دما را در هر دو دوره به وجود آورده اند.

monitoring land use changes and its relationship with land surface temperature and vegetation index in the southern areas of ardabil province (case study: kiwi chay catchment)

background and objective irregular and unplanned urban expansion is known as urban sprawl and is characterized by low-density, transport-driven development, spreading out over large swathes of land towards the fringes of established urban centers. it is generally held that morphological modification of the urban landscape results in rising urban temperatures and the urban heat island (uhi) phenomenon. the biophysical properties of the urban space are determinants of the local urban climate. when there is significant alteration such as the replacement of vegetation and evaporating surfaces with impervious surfaces, the surface energy budget experiences fluxes which leads to warming at the local scale. most scientists believe that the earth's temperature has been rising since the 19th century. meanwhile, a phenomenon called heat island in metropolitan areas (uhi) has caused a faster rise in temperature in these micro-climates, and in the coming years, the rapid urbanization trend will also increase the slope of temperature rise in cities. according to statistics provided by the united nations, by 2025, more than 80% of the world's population will live in cities, and this will worsen the situation as cities become warmer. surface temperature (lst) is one of the most important environmental parameters that is affected by land use change. the purpose of this study is to analyze the land use change in the two periods of 1987 and 2019, to estimate and study the changes in lst and ndvi in the same period, and to analyze the impact of land use change in lst and ndvi and the relationship between all three parameters.materials and methods in this study, landsat 8 satellite images were used from the oli sensor to extract the land use map and vegetation index, and the tirs sensor was used to extract ground surface temperature for 2019 also landsat 5 oli sensor image was used to prepare land use map and vegetation index. using visible, near-infrared, and infrared bands, the tm sensor was used to extract the surface temperature using thermal bands for 1987. ecognition software was used to classify the object. error matrices and related statistics (overall accuracy, kappa coefficient, user and producer accuracy of each class) were used to evaluate the classification accuracy. finally, pearson correlation analysis was used to analyze the correlation between lst and ndvi, and the contribution index was used to evaluate the impact of land use on surface temperature.results and discussion investigating land use changes and their relationship with land surface temperature and vegetation index requires determining the type of land use and accurate estimation of land surface temperature and vegetation index. preparing a satisfied land use map using landsat satellite images and applying the object classification method oriented has a relatively high accuracy. the accuracy of land use map classification in 1987, 82.5, and in 2019, 96.1 shows the high accuracy of the land use classification method and land use map. the study of land use changes in 1987 and 2019 in the givi chay catchment showed that rangeland use with an area of 1224.18 and 10469.59 square kilometers is the dominant land use, while in 1987, residential use with an area of 66.63 square kilometers and in 2019, water use with an area of 3.77 square kilometers had the lowest area. also, the most modified use of rangeland use was dryland agriculture (181 square kilometers), which indicates the destruction of rangelands. the results of surface temperature during the 33-year period were evaluated which showed that the average surface temperature in 1987 from 28.39 °c to 38.86 °c and in 2019 from 34.35 °c to 46.62. the temperature has increased so that the average temperature of the whole study area in 33 years has increased by about 7.11 degrees celsius.