Detection of Temperature Differences due to Urban and Suburban Land Use Changes (Case Study: Urmia City)

Document Type : Research Article

Authors

• Nasrin Sadat Bazmi ¹
• Zahra HejaziZadeh ²
• Parviz Zeaiean Firuzabadi ³
• Gholamreza Janbaz Ghobadi ⁴

¹ PhD in Urban Climate, Islamic Azad University, Nour, Iran

² Professor in Climatology, Kharazmi University, Tehran, Iran

³ Associate Professor of GIS and Remote Sensing, Kharazmi University,Tehran, Iran

⁴ Associate Professor, Department of Geography, Islamic Azad University, Noor, Iran

10.22067/geoeh.2022.76651.1224

Abstract

The study aimed to explore land use changes and their relationship with the surface temperature using Landsat satellite images from 1990 to 2019. For this purpose, the urban land uses were classified and analyzed using 50 land sample positions from the visible composition of the Landsat  images using the supervised classification algorithm in the GIS. The results showed that urban lands had undergone significant changes. The surface temperature of the different uses using the glow temperature algorithm showed that free lands at 33.5°C had the highest temperature, while the lowest average temperature at 25.4°C was for the use of gardens. In terms of temperature variability, the gardens at 7.5°C had the most variable average temperature, while the water agricultural zone at 2.1°C had the lowest level of temperature standard deviation. The results of correlation analysis between temperature difference and land use change showed that the correlation coefficient between temperature changes and urban areas was 0.86 and 0.82 in the irrigated agricultural zone. Regarding the use of gardens, waste lands, and marsh areas, the correlation between periodic land use changes and temperature changes was more than 0.8, which is significant at the reliability of 0.95. But at the level of rangelands, rain fed agriculture and water zone, the correlation or significant connection were not observed at the level of confidence.

Graphical Abstract

Keywords

• Urmia
• Temperature Changes
• Satellite Images
• Land Use
• Correlation Coefficient

Main Subjects

• تغییر اقلیم

---

References

- المدرسی، سیدعلی؛ مهدی، محمدپور؛ ۱۳۹۳. بررسی و پهنه‌بندی آلودگی ناشی از زباله‌های محل دفن بر خاک و کاربری‌های اراضی با استفاده از مدل رگرسیون لجستیک (مطالعه موردی: شهر یزد)، فصلنامه علوم و مهندسی محیط‌زیست، ۱ (۴)، ۵۱-۶۲ magiran.com/p1408038                                                                                   .

- ذرتی پور، امین؛ فیروزی نژاد، مرجان؛ دلفان حسن‌زاده، خلیل؛ 1398. تأثیر کاربری اراضی بر تغییرات شاخص حرارتی زمین در حوضه‌های شهری (مطالعه‌ موردی: بندر امام خمینی، خوزستان). مرتع و آبخیزداری (منابع طبیعی ایران)، 72(1)، 82-69.                                        https://doi.org/10.22059/jrwm.2019.255212.1244

- ساسانپور، فرزانه؛ ضیاییان، پرویز؛ بهادری، مریم؛ 1392. بررسی رابطه کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران. جغرافیا، 22 (34)، 455- 465.                https://www.sid.ir/paper/484353/fa#downloadbottom

- شنانی هویزه، سیده مائده؛ زراعی حیدر؛ 1395. بررسی تغییرات کاربری اراضی طی دو دهه دوره زمانی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز ابوالعباس). پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز،7(14)، 244-237.

http://dx.doi.org/10.29252/jwmr.7.14.244

- علوی پناه، سید کاظم؛ 1387. سنجش‌ازدور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین، چاپ اول، تهران، انتشارات دانشگاه تهران.

- علوی پناه، سیدکاظم؛ 1392. کاربرد سنجش‌ازدور در علوم زمین (خاک). تهران، انتشارات دانشگاه تهران.

- قادرمزی، حامد؛ ۱۳۸۳.  نقش روستا شهرها در توسعه روستاهای پیرامونی؛ مطالعه موردی روستاشهر دهگلان، پایان‌نامه دوره کارشناسی ارشد رشته جغرافیا و برنامه‌ریزی روستایی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.

- کریمی فیروزجایی، محمد؛ کیاورز، مجید؛ علوی پناه، سید کاظم؛ 1396. پایش و پیش­بینی شدت جزیره حرارتی شهر بابل با توجه به گسترش شهری و تغییرات کاربری اراضی در بازه زمانی 1394-1364. مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، 5 (3)، 151-123.                                           http://dx.doi.org/10.29252/jgit.5.3.123

- کاویانی، حمیدرضا؛ 1387. میکروکلیماتولوژی، تهران، انتشارات سمت.

- کرمپور، مصطفی؛ شجاعی مقدم، رحمت الله؛ نصیری، بهروز؛ طهماسبی پور، ناصر؛ 1397. بررسی و تحلیل چرخه‌ها و الگوی خودهمبستگی فضایی بارش‌های ماهانه ایران، فصلنامه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 18(51): 235-251.                                                                      http://dx.doi.org/10.29252/jgs.18.51.235

- مزیدی، احمد؛ نارنگی فرد، مهدی؛ 1395. تأثیر توسعه شهری و تغییرات کاربری بر عناصر آب‌وهوایی  شهر شیراز و فسا، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 16(4)، 55-69.

http://dorl.net/dor/20.1001.1.22287736.1395.16.40.7.8

- موسوی سیدحجت؛ رنجبر، ابوالفضل؛ حاصلی، مهدی؛ ۱۳۹۵. پایش و روندیابی تغییرات کاربری اراضی حوضه ابرکوه با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای ۲۰۱۴ - ۱۹۷۶، فصلنامه اطلاعات جغرافیایی (سپهر)، 25(97)، 146-130.

https://doi.org/10.22131/sepehr.2016.20141

- نارنگی فرد، مهدی؛ مزیدی، احمد؛ عبدلی، اسماعیل؛ ۱۳۹5. واکاوی الگوهای دمایی در ارتباط با کاربری‌های شهری با بکارگیری داده‌های سنجش‌ازدور (مطالعه موردی: شهر کرمانشاه)، مجله مطالعات برنامه­ریزی سکونتگاه­های انسانی، ۱۱(۳۵)، 31-17.                                    https://journals.iau.ir/article_525304.html?lang=en

- هاشمی دره بادامی، سیروس؛ علوی پناه، سید کاظم؛ کاظم زاده، علی؛ ۱۳۹۴. تحلیل زمانی- مکانی جزیره حرارتی شهر مشهد با توجه به گسترش شهر و تغییرات کاربری- پوشش زمین، فصلنامه پژوهش­های جغرافیایی برنامه ریزی شهری، ۳ (۱)، ۱-۱۷.                                        https://doi.org/10.22059/jurbangeo.2015.54436

- یاراحمدی؛ داریوش؛ زارعی چقابلکی، زهرا؛ حلیمی، منصور؛ ۱۳۹۷. آشکار سازی تأثیر کاربری اراضی در تغییر پذیری زمانی مکانی سالانه ارتفاع لایه مرزی (مطالعه موردی شهر کرمانشاه)، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ۵ (۳): ۵۳-۶۶.                                                  http://dx.doi.org/10.29252/jsaeh.5.3.53

- He, T., Liang, S., Wang, D., Cao, Y., GAO, F., Yu, Y., Feng, M., 2018. Evaluating land surface albedo estimation from Landsat MSS, TM, ETM+, and OLI data based on the unified direct estimation approach. Remote Sensing of Environment, 204: 181-196. https://www.sciencedirect.com/science/article/am/pii/S0034425717304947.

- Jiang, J., Tian, G., 2010. Analysis of the impact of land use/land cover change on land surface temperature with remote sensing. Procedia environmental sciences, 2: 571-575.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1878029610000952.

- Jun P K., Jean M G., 2014. Land Use Planning and urban heat Island. Environment and planning, 41(6):1-35.

https://journals.sagepub.com/doi/10.1068/b130091p. 

- Prafull Singh, Pradipika Verma., 2017. Impact of Land use Change and Urbanization on Urban Heat Island in Lucknow City, Central India. A Remote Sensing Based Estimate. 32(16), 1-33.   https://www.researchgate.net/publication/315728541.

- Ridd, M.K., Liu, J., 1998. A Comparison of Four Algorithms for Change Detection in an Urban Environment. Journal of Remote Sensing Environment, 63, 95-100.

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0034425797001120.

- Song, Y., Wu, C., 2016. Examining the impact of urban biophysical composition and neighboring environment on surface urban heat island effect. Advances in Space Research, 57(1), 96-109. https://www.researchgate.net/publication/284077575.

- Srivastava, P.K., Majumdar, T.J., Bhattacharya, A. K., 2009. Surface Temperature Estimation in Singhbhum Shear Zone of India using Landsat-7 ETM⁺ Thermal Infrared Data, Advances in Space Research, 4(3), 1563-1574. https://journals.ut.ac.ir/article_85218. 

- Tan, Jianguo., Youfei Zheng, Xu Tang, Changyi Guo, Liping Li, Guixiang Song, Xinrong Zhen, Dong Yuan, Adam J Kalkstein, Furong Li., 2010. The urban heat island and its impact on heat waves and human health in Shanghai. International journal of biometeorology, 54(1), 75-84. https://www.researchgate.net/publication/26787109. 

- Wong E, Akbari H, Bell R, Cole D., 2011. Reducing Urban Heat Islands: Compendium of Strategies. Environmental Protection Agency retrieved May 12, 20-31.

https://www.epa.gov/heatislands/heat-island-compendium.

- Zhao k, and Jackson R B., 2014. Biophysical forcings of land-use c hanges from potential forestry activities in nor th Amer ica, Ecological Monog raphs, 84(2), 329–353.

https://www.jstor.org/stable/43187893.