Analysis of the Relationship Between Earth Surface Temperature and Vegetation in the Formation of Heat Island and its hazards (Case Study: Isfahan Metropolis)

Document Type : Applied Article

Authors

1 Meteorology, Department of Geography, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran

2 Department of Natural Geography, Faculty of Geography, University of Tehran, Tehran, Iran

3 Department of Geography, Ahvaz Branch, Islamic Azad University, Ahvaz, Iran

4 Department of Geography, Science and Research Unit, Islamic Azad University, Tehran, Iran

10.22059/jhsci.2023.349481.749

Abstract

Urban expansion leads to the creation of urban heat islands, which can create risks for human health and the environment. Knowledge of the state of vegetation, changes in land use and temperature of each region over time is very important and is used in micro and macro planning. Therefore, the purpose of this research is to investigate the relationship between temperature and vegetation in creating a thermal island in Isfahan city. In this regard, the use of Landsat ETM satellite images during the period of 1990-2019, LST and NDVI indices, and land use were studied and investigated. The results of the investigations show an increase in the size of the city and a decrease in the size of garden lands and marginal pastures of the city. Areas without vegetation are located in the urban area and residential areas and in the southern and eastern heights of Isfahan city. The maximum NDVI index is also in the western and southeastern areas of Isfahan city. The intensity of heat islands is more than other land uses according to the minimum and maximum level and average temperature in urban land and with the increase in the area of ​​residential uses and urban development, the intensity of heat islands has increased. On the other hand, the lowest temperature intensity of heat islands is observed in irrigated agricultural lands and gardens. In general, it can be said that in the city of Isfahan, the high temperature is mostly in the central core of the city, and the surroundings of the city are covered by the middle temperature layer. Low temperatures have also been observed in agricultural use. Parks and urban green spaces also have medium temperature classes due to their proximity to urban uses and being influenced by them. During the studied period, the largest area was related to average temperature and this trend will continue in the coming years.

Keywords

References

  1. اسماعیل‌پور، نجما؛ اسمعیل‌پور، فاطمه؛ یامی، مجتبی؛ و امیرعضدی، حسین (1400). بررسی رابطۀ تغییرات پوشش زمین و جزیرۀ حرارتی با استفاده از الگوریتم تک‌پنجره و روش مفهومی درخت تصمیم (نمونۀ موردی: شهر اهواز). جغرافیا و برنامه‌ریزی، 25(78)، 21-41.
  2. اسدی، یاسمن؛ حمزه، سعید؛ و کیاورز مقدم، مجید (1399). بررسی تأثیرات کاربری زمین و پوشش گیاهی بر جزایر گرمایی شهری با استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین (مطالعة موردی: منطقة 6 تهران). پژوهش‌های جغرافیای انسانی،‌ 52(2)، 759-773.
  3. احمدی، عبدالمجید؛ اکبری، ابراهیم؛ جمال‌آبادی، جواد؛ و آل محمد، مریم (1401). تأثیر کاربری اراضی و پوشش گیاهی بر شکل‌گیری جزایر حرارتی نمونۀ موردی: شهر قائن. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 22(64)، 79-93.
  4. انتظاری، علیرضا؛ زندی، رحمان؛ و خسرویان، مریم (1398). ارزیابی تغییرات فضایی پوشش گیاهی و دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر لندست و مادیس، مطالعۀ موردی: استان فارس ۱۹۸۶-۲۰۱۷. مهندسی و مدیریت آبخیز، 11(4)، 929-940. 22092/IJWMSE.2018.122914.1528
  5. پوردیهیمی، شهرام؛ تحصیل‌دوست، محمد؛ و عامری، پوریا (1398). تأثیر پوشش گیاهی بر کاهش شدت جزایر حرارتی شهری: نمونۀ موردی کلانشهر تهران. پژوهش‌های سیاستگذاری و برنامه‌ریزی انرژی، 5(16)، 97-122.
  6. تقی‌زاده، زهرا؛ و مزیدی، احمد (1398). بررسی تغییرپذیری مخاطرۀ جزیرۀ گرمایی با توجه به تغییرات کاربری اراضی و پوشش زمین در شهر اصفهان. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 6(3)، 103-120.
  7. حلبیان، امیرحسین؛ پروین، نادر؛ و نقیب‌زاده، رؤیا (1400). تحلیل تغییرات مکانی- زمانی الگوهای حرارتی شهر اراک با پردازش تصاویر ماهواره‌ای و GIS. اطلاعات جغرافیایی سپهر، 30(119)، 121-139.
  8. خدمت‌زاده، علی؛ موسوی، میرنجف؛ محمدی ترکمانی، حجت؛ و محمدی، میرصادق (1400). تحلیلی بر تغییرات کاربری زمین و شکل‌گیری جزایر حرارتی در حریم شهر ارومیه با استفاده از سنجش از دور. برنامه‌ریزی منطقه‌ای، 11(41)، 121-134.
  9. عبدی، کمیل؛ کامیابی، سعید؛ و زندمقدم، محمدرضا (1400). بررسی نقش پوشش فضای سبز شهری بر روند تغییرات دمای سطح محیط‌های شهری (مطالعۀ موردی: شهر ساری). علوم و تکنولوژی محیط زیست، 23(2)، 135-146.
  10. محمدی، مجتبی؛ و عفیفی، محمدابراهیم (1400). بررسی وقوع پدیدۀ جزایر حرارتی شهری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ASTER (منطقۀ مورد مطالعه: شهر شیراز). جغرافیا و مطالعات محیطی، 10(37)، 21-44.
  11. محمودزاده، حسن؛ نقدبیشی، افسانه؛ و مؤمنی، سحر (1397). تأثیر کاربری‌های شهری در ایجاد جزایر حرارتی (مطالعۀ موردی: شهر مشهد). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 7(3)، 105-119.
  12. متکان، علی‌اکبر؛ نوحه‌گر، احمد؛ میرباقری، بابک؛ و ترک‌چین، ناهید (1393). تحلیل نقش کاربری اراضی در شکل‌گیری جزایر حرارتی با استفاده از داده‌های چندزمانة سنجندة ASTER (مطالعة موردی: شهر بندرعباس). سنجش از دور و سامانۀ اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 5(4)، 1-14.
  13. مغانی رحیمی، فریبا؛ مزیدی، احمد؛ و غفاریان مالمیری، حمیدرضا (1401). بررسی توسعۀ شهری و تغییرات پوشش اراضی محدودۀ شهر ابرکوه با استفاده از تلفیق باندهای تصاویر ماهواره‌های لندست 7 و 8. اطلاعات جغرافیایی سپهر، 31(121)، 127-141.
  14. مریانجی، زهره؛ درویشی، مسلم؛ و عباسی، حامد (1397). کاربرد مدل‌های آماری و تصاویر ماهواره‌ای در واکاوی جزیرۀ حرارتی در شهر همدان. تحقیقات جغرافیایی، 33(3)، 126-136.
  15. مجنونی توتاخانه، علی؛ و رمضانی، محمدابراهیم (1398). بررسی و ارزیابی وضعیت جزیرۀ حرارتی کلانشهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. محیط زیست طبیعی، 72(1)، 29-43.
  16. مسعودیان، ابوالفضل؛ و منتظری، مجید (1399). رفتار زمانی- مکانی جزیرۀ گرمایی کلانشهر اصفهان. مخاطرات محیط طبیعی، 9(24)، 35-46.
  17. نجفیان گرجی، محمدرضا؛ مقیمی، ابراهیم؛ و محمدی، حسین (1396). ارزیابی روند تغییرات دما، الگوی جزیرۀ حرارتی و پوشش گیاهی ایام گرم شهر تهران. جغرافیای طبیعی، 10(38)، 1-17.
  18. نیلیه بروجنی، مرضیه؛ و احمدی ندوشن، مژگان (1398). بررسی رابطۀ پوشش گیاهی شهری و درجۀ حرارت سطح زمین با استفاده از تصویرهای ماهواره‌ای لندست TM و OLI و سنجۀ LST در شهر اصفهان. علوم محیطی، 17(4)، 163-178.
  19. ناصحی، سعیده؛ یاوری، احمدرضا؛ و صالحی، اسماعیل (1401). بررسی ارتباط بین تغییرات مورفولوژی شـهری بـا دمـای سـطح زمـین به‌منظور مدیریت جزیرۀ حرارتی شهری (مطالعۀ موردی: شهر تهران). جغرافیا و پایداری محیط، 12(3)، 107-130.
  20. Adeyeri O.E., Akinsanola, A.A., & Ishola K.A. (2017). Investigating Surface Urban Heat Island Characteristics over Abuja, Nigeria: relationship between land surface temperature and multiple vegetation indices. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 7, 57-68.
  21. Bek, M.A., Azmy, N., & Elkafrawy, S. (2018). the effect of unplanned growth of urban areas on heat island phenomena, Ain Shams Enginnering Journal, (9), 3169-3177.
  22. Camara, M., Jamil, N.R.B., Abdullah, A.F.B., & Hashim, R.B. (2020). Integrating cellular automata Markov model to simulate future land-use change of a tropical basin. Global Journal of Environmental Science and Management, 6(3), 403-414.
  23. El-Hattab, M., Amany, S. M., & Lamia, G. E. (2018). Monitoring and assessment of urban heat islands over the Southern region of Cairo Governorate, Egypt. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 21(3), 311-323
  24. Fathizad, H., Tazeh, M., Kalantari, S., & Shojaei, S. (2017). The investigation of spatiotemporal variations of land surface temperature based on land use changes using NDVI in southwest of Iran. Journal of African Earth Sciences, 134, 249-256.
  25. Hosseini, F. (2010). Analyzing the relationship between land use changes and urban heat island using remote sensing techniques (Case study: Yazd), Msc. Thesis, Yazd university.
  26. Kayet, N., Pathak, K., Chakrabarty, A., & Sahoo, S. (2016). Urban heat island explored by co-relationship between land surface temperature vs multiple vegetation indices. Spatial Information Research, 24(5), 515-529.
  27. Karakuş, C. B. (2019). The Impact of Land Use/Land Cover (LULC) Changes on land surface temperature in Sivas city center and its surroundings and assessment of urban heat island. Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences, 55(4), 669-684.
  28. Khamchiangta, D. & Dhakal, S. (2020). Time series analysis of land use and land cover changes related to urban heat island intensity: Case of Bangkok Metropolitan Area in Thailand. Journal of Urban Management, 9(4), 383-395.
  29. Khawaldah, H. A., Farhan, I., & Alzboun, N.M. (2020). Simulation and prediction of land use and land cover change using GIS, remote sensing and CA-Markov model. Global Journal of Environmental Science and Management, 6(2), 215-232.
  30. Muro, J., Strauch, A., Heinemann, S., Steinbach, S., Thonfeld, F., Waske, B., & Diekkruger, B. (2018). Land surface temperature trends as indicator of land use changes in wetlands. Int Journal Appl Earth Obs Geoinformation, 70, 62-71.
  31. Naserieh, M. (2016). Spatial-temporal variations of thermal island of Kermanshah and its relation to air pollution using satellite imagery, M.Sc. thesis, Razi University.
  32. Pal, S., & Ziaul, S. K. (2017). Detection of land use and land cover change and land surface temperature in English Bazar urban centre, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Science, 20(1), 125-145.
  33. Shafiei Sabet, N., Shakiba A., & Mohammadi, A. (2019). Detection and prediction of land-use changes using the Ca-Markov model (case study: Damavand metropolitan area). Journal of Geographical Information, 28(1), 1-16 (in Persian).
  34. H.T., & Chan N.W. (2004). The urban heat island phenomenon in Penang Island: Some observations during the wet and dry season. Bangui world Conference on Environmental Management; Facing Changing Conditions. Bangui, Malaysia, 1(2), 504-516.
  35. Tepanosyan, G., Muradyan, V., Hovsepyan, A., Pinigin, G., Medvedev, A., & Asmaryan, S. (2021). Studying spatial-temporal changes and relationship of land cover and surface Urban Heat Island derived through remote sensing in Yerevan, Armenia. Building and Environment, 187,
  36. Xiao, j., & Moody, A. (2005). A Comparison of Methods for Estimating Fractional Green Vegetation Cover Within a Desert-to-Upland Transition Zone in Central New Mexico. USA Remote Sensong of Environment, 98 (2-3), 237- 250.
  37. Yacouba, Diallo., Guangdao, Hu., & Xingping, Wen. (2010). Assessment of Land Use Cover Changes Using NDVI and Dem in Puer and Simao Counties, Yunnan Province, China. World Rural Observations, 1(2), 1-11.

 

Environmental Management Hazards
Volume 9, Issue 4
January 2023
Pages 341-354

Files

Share

How to cite

Statistics