بررسی و برآورد بیلان تشعشع تغییرات اقلیمی با استفاده از سری تصاویر ماهواره ای لندست (مطالعه موردی: شهرستان اصلاندوز)

ملکی معصوم آباد, لطف اله; محمدزاده شیشه گران, مریم

بررسی و برآورد بیلان تشعشع تغییرات اقلیمی با استفاده از سری تصاویر ماهواره ای لندست (مطالعه موردی: شهرستان اصلاندوز)

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

لطف اله ملکی معصوم آباد ¹ ^¶

مریم محمدزاده شیشه گران ²

¹ استادیار گروه جغرافیا و برنامه ریزی روستایی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل ایران

² دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

زمینه و هدف: مطالعات نشان می‌دهد که نقش سنجش ‌از دور حرارتی در مطالعه و برآورد دمای سطح زمین بسیار حائز اهمیت است. حرارت سطح زمین شاخص بسیار مهمی در مطالعه مدل‌های تعادل انرژی در سطح زمین در مقیاس منطقه‌ای و جهانی است. با توجه به محدودیت ایستگاه‌های هواشناسی، سنجش از دور می‌تواند جایگزین مناسبی برای برآورد حرارت سطح زمین باشد. هدف اصلی از این تحقیق پایش دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای در سال های 2003، 2013، 2023 داشته باشد، می‌باشد. به همین منظور ابتدا تصاویر مربوطه اخذ شد و پیش‌پردازش‌های لازم بر روی هر کدام اعمال شد. سپس نسبت به مدل‌سازی و تعیین مقدار بیلان تشعشع و حرارت تصاویر اقدام شد. در نهایت به منظور پایش دمای سطح زمین نقشه دمای سطحی شهرستان اصلاندوز استخراج شد.
روش شناسی: در این پژوهش برای بررسی و امکان سنجی استفاده از انرژی تابشی خورشید از تصاویر ماهواره‌ی لندست در مربوط به سال 2003 ، 2013 و 2023 استفاده گردید. از نرمافزارENVI برای انجام محاسبات مربوط از نرم‌افزار ArcGIS جهت تهیه نقشه استفاده گردید. یکی از کاربردهای تصاویر حرارتی تهیه نقشه های حرارتی به منظور تعیین محدوده های هم دما می باشد.
یافته‌ها و نتایج: نتایج نشان داد که در سال 2003 دمای سطح زمین 10/40 به 49/42 در سال 3013 افزایش پیدا کرد و در نهایت به علت تغییرات اقلیمی و همچنین دخالت سریع و شدید انسان در طبیعت در سال 2023 به 92/49 افزایش شدیدی پیدا کرد. نتایج نشان داد مناطق با پوشش گیاهی بالا و مناطق آبی دارای درجه حرارت پایین بودند و مناطق عاری از پوشش گیاهی دارای بالاترین دما در هر سال است . که نشان دهنده این دخالت انسان و نابودی جنگل و مرتع و گسترش شهر نسبت به 20 سال قبل تمرکز حرارت نیز افزایش یافته است. زیرا پوشش گیاهی همواره به صورت مانع ورود حرارت بوده است و دارای رطوبت تعدیل کننده است و همچنین رابطه معکوسی با حرارت سطح زمین دارد.

کلیدواژه‌ها

بیلان تشعشع

تغییرات اقلیمی

دمای سطح زمین

اصلاندوز

تصاویر لندست

موضوعات

برنامه ریزی روستایی

عنوان مقاله English

Investigating and estimating the radiation balance of climate change using Landsat satellite image series (Case study : Aslandoz Towhship)

نویسندگان English

lotfollah Maleki Masoomabad ¹

Maryam Mohammadzadeh ShishehGaran ²

¹ Assistant Professor, Department of Geography and Rural Planning, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

² PhD student in Geomorphology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran

چکیده English

Background and Objective: Studies show that the role of thermal remote sensing in the study and estimation of land surface temperature is very important. Land surface temperature is a very important indicator in the study of energy balance models at the land surface on a regional and global scale. Given the limitations of meteorological stations, remote sensing can be a suitable alternative for estimating land surface temperature. The main goal of this research is to monitor land surface temperature using satellite images in the years 2003, 2013, and 2023. For this purpose, the relevant images were first obtained and the necessary pre-processing was applied to each. Then, modeling and determination of the radiation and heat balance of the images were carried out. Finally, in order to monitor land surface temperature, a surface temperature map of Aslandoz Towhship was extracted.
Methodology: In this study, Landsat satellite images from 2003, 2013, and 2023 were used to investigate and assess the feasibility of using solar radiation energy. ENVI software was used to perform the relevant calculations, and ArcGIS software was used to prepare the map. One of the applications of thermal images is to prepare thermal maps to determine isothermal zones.
Results and Findings: The results showed that in 2003, the earth's surface temperature increased from 40.10 to 42.49 in 2013, and finally, due to climate change and rapid and severe human intervention in nature, it increased sharply to 49.92 in 2023. The results showed that areas with high vegetation cover and water areas had low temperatures, and areas without vegetation had the highest temperatures each year. This indicates that this human intervention, the destruction of forests and pastures, and the expansion of the city have also increased the concentration of heat compared to 20 years ago. Because vegetation has always been a barrier to heat, has a moderating moisture, and also has an inverse relationship with the temperature of the earth's surface.

کلیدواژه‌ها English

Radiation balance

climate change

earth's surface temperature

Aslandoz

Landsat images

Alavi Panah, K., 2009, Thermal Remote Sensing and its Application in Earth Sciences. Second Edition, Tehran, University of Tehran Press.

Akbari, E., Ebrahimi, M., Fiezizadeh, B., and Nezhadsoleimani, H., 2016, Evaluating Land Surface Temperature related to the Land use Change Detection by Satellite Image (Case study: Taleghan Basin). Geography and Environmental Planning, 26(4): 151-170.

Amini Bazyani, S., Zare Abyaneh, H., and Akbari, M., 2014, Estimation of Surface Temperature and Cropping Intensity in Hamedan Province Using Remote Sensing Data. Physical Geography Research Quarterly, 46(3): 333-348.

Chen, Q.J., Ren, Z. and Li, C.Ni. 2009 Urban Heat Island Effect Research in Chengdu City

Based on MODIS Data In Proceedings of 3rd International Bioinformatics and Beijing, China, 11-13 June, 1-5.

Darvishi, S., Soleimani, K., and Rashidpour, M., 2019, Impact of vegetation indices and urban surface characteristics on land surface temperature changes (Case study: Sanandaj city). Journal of RS and GIS for Natural Resources, 10(1): 17-35.

Heydari, A. , Nazari Samani, A. , Farzin, M. and feiznia, S. (2021). Modeling of factors affecting the anomalies of the coastal water temperature of the Persian Gulf in Hormozgan Province and its relevance with geomorphometric indices. Journal of Hydrogeomorphology, 8(27), 161-139. doi: 10.22034/hyd.2021.45107.1582

Feyzolahpour, M. (2023). Investigating the effectiveness of Random Tree Algorithm (RTC), Maximum Likelihood (MLC) and Support Vector Machine (SVM) models in detecting the changes in the water area of Lake Neor and the effect of these changes on the surface temperature. Journal of Hydrogeomorphology, (), -. doi: 10.22034/hyd.2023.58342.1706.

Feyzolahpour, M. (2024). Measuring the spring and autumn fluctuations of land use indices (LULC) using support vector machine (SVM) method and analyzing the correlation relationships of LST with NDBI, MNDWI and NDVI indices (in the Heyran Pass area). Journal of Hydrogeomorphology, 11(38), 39-19. doi: 10.22034/hyd.2023.56988.1699.

feyzolahpour, M. (2024). Measuring the spring and autumn fluctuations of land use indices (LULC) using support vector machine (SVM) method and analyzing the correlation relationships of LST with NDBI, MNDWI and NDVI indices (in the Heyran Pass area). Journal of Hydrogeomorphology, 11(38), 39-19. doi: 10.22034/hyd.2023.56988.1699.

Kakeh Mami, A., Ghorbani, A., Kayvan Behjoo, F., and Mirzaei Mosivand, A., 2017, Comparison of visual and digital interpretation methods of land use/cover mapping in Ardabil province. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 8(3): 121-134.

Khosravi Younes, Heydari Mohammad Ali, Tavakoli Azadeh, Zamani Abbas Ali. Studying the relationship between temporal changes in land surface temperature and spatial patterns of land use changes (case study: Zanjan city). Spatial Planning and Geomatics. 2017; 21 (3): 119-144.

Jafarzadeh, J. and Hassanitabar, S. M. (2022). Application of remote sensing in extracting ground surface temperature and examining its compliance with land use patterns. Remote Sensing and GIS Applications in Environmental Sciences, 1(1), 51-66.

Ronald, C., Estoque, M., and Yuji, M., 2017, Effects of landscape Composition and pattern on land surface temperature An urban heat island study in the megacities of Southeast Asia. National Library of Medicine, 15(577): 349-359.

Sobrino, A., Juan, C., Jimenez-Munoz. Leonardo Paolinib, (2014). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of Environment, 90, 434-440.

https://www.academia.edu/6296133/Land_surface_temperature_retrieval_from_LANDSAT_TM_5Shi, Y., Katzschner, L., Ng, E., 2017, Modelling the fine- scale spatiotemporal pattern of urban heat island effect using land use regression approach in a megacity. Science of the Total Environment, 618(15): 891-904.

Oke, T.R. 1973. City size and the urban heat island. Atmospheric Environment 7.769-779.

https://scholar.google.com/citations?user=x_J2OoQAAAAJ&hl=en .Moradi, M., Salahi, B., and Masoodian, S., 2016, Analysis of land surface temperature gradient of Iran using MODIS Terra and Aqua data. Physical Geography Research Quarterly, 48(4): 517-532.

Zhong, X., Huo, X., Ren, C., Labed, J., and Li, Z, L., 2016, Retrieving Land surface temperature from hyperspectral thermal infrared data using a multi-channel method. Sensors, l5(16): 671-687.