تعیین نقطه ی شکست دمای سالانه با الگوی وابستگی سیستم خاکستری برای تحلیل جزیره حرارتی مشهد

تشکیل جزیره حرارتی در شهرهای بزرگ یکی از مخاطرات محیطی جدید به علت توسعه بی رویه شهرها قلمداد می شود. دمای کره زمین از قرن 19 میلادی در حال افزایش است.  جزیره حرارتی کلان شهرها از دو مولفه گرم شدن جهانی و گرم شدن به علت توسعه شهری (رشد جمعیت، توسعه شهری، تغییر کاربری و ...) به وجود آمده است. بررسی این دو مولفه برای شهر مشهد با آمار دراز مدت دمای 127 ساله هدف این مقاله است. نقطه تغییر دمای سالانه مشهد با روش همبستگی سیستم خاکستری سال 1359 به دست آمد. متوسط دما قبل و بعد از 1359 به ترتیب 13.5 و 15.1 با اختلاف 1.6 درجه سانتیگراد بوده و روند افزایشی دارد. این افزایش حدود 3 درجه افزایش را برای سال 1392 نشان می دهد. معادله خط روند خطی شهر مشهد پس از نقطه شکست با ضریب تعیین  و آماره آزمون 0.0933 (دارای روند) است. در حالی که این آماره قبل از نقطه شکست 0.0035  (بدون روند) می باشد. افزون براین دمای سالانه سه ایستگاه کرتیان، باراریه و النگ اسدی که خارج از مشهد و در مجاورت آن قرار دارندبرای مقایسه وجود جزیره حرارتی نیز بررسی شد. روش همبستگی سیستم خاکستری نقطه شکست این سه ایستگاه را بین سال های 1355 تا 1359 نشان داد. این تحلیل نشان داد که افزایش دمای سالانه در مشهد و سه ایستگاه حومه با اندک تفاوتی تقریبا هم زمان هستند. شیب خط روند این سه ایستگاه محاسبه که با آزمون خط رگرسیون در سطح یک درصد معنی دار شد. تفاضل شیب خط روند گرم شدن شهر مشهد با ایستگاه برون شهری النگ اسدی محاسبه شد. علت انتخاب ایستگاه النگ اسدی هم ارتفاع بودن و مجاور بودن آن با مشهد است. نتیجه نهایی نشان داد که جزیره حرارتی در شهر مشهد از حدود سال 1360 با شیب 0.093 شروع شده است. تفاوت دمای سالانه تا سال 1392 حدود 3+ درجه سانتی گراد است. رابطه بین لگاریتم رشد جمعیت و اختلاف دما  به صورت یک الگوی استاندارد شده ارائه شد که وجود جزیره حرارتی را تایید می کند.

Changepoint Detection of Annual Temperature by using the Grey Relational System for Analyzing Mashhad`s Heat Island

Heat island forming in big cities is one of the modern environmental hazards due to the uncontrolled urban development. The global temperature is increasing slowly from the 19th century. The heat islands of big cities have two components: global warming and urban development (population growth, urban development, land use changes and etc.). The purpose of this paper is to study these components in Mashhad city with 127 years of longterm temperature data. Change point of Mashhad annual temperatures was achieved with Grey relational patternin 1980. Mean annual temperatures before and after 1980 are respectively 13.5 and 15.1 by difference 1.6 which shows increasing trend. This increasing is about 3 degree end to 2013. The linear trend line equation for Mashhad after changepoint has coefficient of determination and the trend test statistic is 0.0993 (show trend), While this statistic before change point is 0.0035 (show no trend). Moreover annual temperatures of three stations: Kortian, Bar and OlangAsadi which located outside of Mashhad and adjacent to it analyzed for comparing heat island too. The grey relational pattern showed that change points of the three stations are between the years of 1976 to 1980.This analysis showed that the increasing in annual temperature of Mashhad and suburb are nearly at the same time.The slop of Mashhad's trend line compared with OlangAsadi. The reason of choosing OlangAsadi is that its elevation similar with Mashhad and it is being adjacent to Mashhad.The final result showed that the heat island in Mashhad began from 1981 with a slope of 0.093. The annual difference temperature of Mashhad is +3 degree from 1981 to 2013. The relation of temperature difference and population growth provided to a standardized pattern that confirms the existence of heat islands.