بررسی ارتباط بین تغییرات مورفولوژی شهری با دمای سطح زمین به‌منظور مدیریت جزیره حرارتی شهری (مطالعه موردی: شهر تهران)

رشد سریع و بدون برنامه‎ریزی مناطق شهری و به‌تبع آن تغییر فرم و هندسه شهری یکی از عوامل موثر بر افزایش دمای سطح زمین در شهرها است که باعث ایجاد جزیره حرارتی می‎شود. این مقاله تاثیر الگوهای مختلف توسعه زمین را بر تغییرات حرارتی، درون محیط ناهمگن شهری ارزیابی می‎کند. از هجده تصویر ماهواره‎ای لندست برای سال‎های 1995، 2008 و 2021 (میانگین تصاویر بدون ابر برای هرسال) استفاده شده است. در ابتدا الگوهای مختلف توسعه زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست در نرم‌افزار ساگا جی آی اس بر اساس روش استوارت و اوک تولید شد. در مرحله دوم دمای سطح زمین با استفاده از الگوریتم تک کانال برای سال‎های 1995، 2008 و 2021 استخراج شد. در مرحله سوم ارتباط بین میانگین دمای سطح زمین و فرم ناهمگن شهر تهران موردبحث قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشترین میزان دمای ثبت شده برای میانگین‎ دما برای سال 1995، 2008 و 2021 در رده‌ها مربوط به رده صنایع سنگین به ترتیب دمای 45/32، 48/18 و 51/87 درجه سانتی‎گراد است. در رتبه دوم بالاترین دمای ثبت شده، رده خاک برهنه یا ماسه و شن قرار دارد که به ترتیب دارای دمای 47/25، 49/25 و 52/36 درجه سانتی‎گراد را داشت. در مورد عامل پایین‎ترین حداقل‎های دمایی؛ پایین‎ترین دمای رده‌ها در میانگین‎ها مربوط به رده آب بود. میانگین دمایی آب به ترتیب برابر 20/5، 22/63 و 23/15 درجه سانتی‎گراد بود. همچنین نتایج بیانگر این بود که ساختمان‎های کوتاه مرتبه متراکم نسبت به ساختمان‎های بلندمرتبه و ساختمان‎های میان مرتبه متراکم دمای بالاتری دارند. به‌طورکلی اختلاف حداقل و حداکثر دما در منطقه موردمطالعه نشان‎دهنده تاثیر قابل‌توجه فرم شهری بر دما است. این یافته‎ها برای درک بهتر محیط‌زیست شهری و همچنین برنامه‎ریزی برای نحوه استفاده از زمین به‌منظور به‌حداقل‌رساندن اثرهای محیط‌زیست شهری مفید است.

The Investigation of the Relationship between Urban Morphology Changes and Land Surface Temperature for Urban Heat Island Management (A Case Study: Tehran)

Alteration of urban forms and geometries due to rapid unplanned urban development can result in localized elevation of land surface temperature - a phenomenon known as urban heat island. This study examins the impact of land development patterns on land surface temperatures in a heterogeneous urban environment. As many as 18 Landsat satellite images for 1995, 2008 and 2021 (average cloudless images per year) were used in this sutdy. First, land development patterns were generated from the processing of Landsat satellite images in SAGA GIS using the method of Stewart and Oke. At the second stage, land surface temperatures for 1995, 2008, and 2021 were extracted using the single-channel algorithm. At the third stage, the relationship between mean value of land surface temperatures and the heterogeneous form of Tehran was analyzed. The results showed that among all LCZs, the highest mean value of land surface temperatures belonged to the Heavy Industry LCZ with the average temperatures of 5.32, 48.18, and 51.87°C for 1995, 2008, and 2021, followed by the Bare Soil/Sand LCZ with the average temperatures of 47.25, 49.25 and 52.36°C for the same years. The lowest mean value of land surface temperatures belonged to the Water LCZ with the average temperatures of 20.5, 22.63, and 23.15°C for 1995, 2008, and 2021, respectively. It was also found that the Compact Low-Rise LCZ had higher mean value of land surface temperatures than both Compact High-Rise and Compact Mid-Rise LCZs. The differences observed between the highest and lowest land surface temperatures in the study area are indicative of the significant impacts of urban form on land surface temperatures. The findings can contribute to our understanding of urban environments and help to devise better plans for minimizing the adverse effects of land use and development on these environments.