Investigating the Ecological Situation of Jiroft Region according to Land Use Change over a 30-year Period

Document Type : Research Article

Authors

• Maryam Doustaky ¹
• Ardavan Kamali ²
• Mohsen Bagheri Bodaghabadi ³
• Hossin Shirani ⁴

¹ PhD Candidate in Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran

² Associate Professor in of Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran

³ Soil and Water Research Institute, Agricultural Extension and Education Organization (AREEO), Karaj, Iran

⁴ Professor in Soil Sciences, Vali-e-Asr University of Rafsanjan, Rafsanjan, Iran

10.22067/geoeh.2023.78332.1270

Abstract

This research was conducted with the aim of investigating the ecological assessment of Jiroft region under the influence of land use changes. For this purpose, from the satellite image in 1990 (Landsat 5-TM) and 2020 (Landsat 8-OLI) to extract land surface temperature with the help of single-band algorithm and land use map with the support vector machine (SVM) classification method. used. Next, to investigate the role of land cover in the creation of thermal islands, the contribution index (CI) and UTFVI index were used to evaluate the ecological situation. The results showed that in 2020, barren areas had the highest land-use change since 90 and decreased by 7,300 hectares, but man-made, agricultural, and irrigated land uses increased the most. The water area has increased with the construction of water dam in the region. The reduction of barren areas and the increase of water levels, agricultural use and gardens have improved the ecological situation compared to 1990, while the temperature of the earth's surface has increased by 11 degrees in 2020, which can be attributed to the increase in global warming. It can be said that although the ecological situation of the region is in a better state than in 1990, the presence of desert lands and rocky outcrops around Jiroft has caused the formation of thermal islands in Jiroft region.

Graphical Abstract

Keywords

• Ecological Index
• Heat Islands
• Land Cover
• Land Use
• Land Surface Temperature

---

References

احمدی، بهروز؛ قربانی، اردوان؛ صفرراد، طاهره؛ سبحانی، بهروز؛ 1393. بررسی دمای سطح زمین در رابطه با کاربری و پوشش اراضی با استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور. مجله سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، سال 6، شماره 1، 77-61. https://journals.iau.ir/article_516774.html

آرخی، ص؛ ادیب­نژاد، م، 1390. ارزیابی کارایی الگوریتم­های ماشین بردار پشتیبان جهت طبقه­بندی کاربری اراضی با استفاده از داده­های ماهواره­ای ETM⁺  لندست (مطالعه موردی: حوزه سد ایلام). فصلنامة علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران. جلد 18، شمارة 3، صفحة 440- 420 .  https://www.sid.ir/paper/107095/#downloadbottom

امیدوار، کمال؛ مویدفر، سعیده؛ فاطمی، مهران؛ نارنگی فرد، مهدی؛ 1399. ارزیابی ارتباط کاربری اراضی شهری و جزایر حرارتی مطالعه موردی: شهر بیابانی یزد. فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال سیزدهم، شماره 4، 17-1. https://journals.iau.ir/article_674239.html

انصاری، محمدرضا؛ نوروزی، آذین؛ 1400. بررسی تغییرات دمای سطح زمین با کاربری اراضی در کانون گردوغبار جنوب شرق اهواز با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 8. مجله تحقیقات آب‌وخاک ایران، دوره 52، شماره 7، 1840-1826. https://doi.org/10.22059/ijswr.2021.324040.668978

بابایی‌فینی، ام‌السلمه؛ 1394. بررسی رابطه دمای سطح زمین و شاخص بهنجار شده پوشش گیاهی در محیط شهری (مطالعه موردی: کلانشهر اصفهان). فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال 8، شماره 29، 90-75. https://dorl.net/dor/20.1001.1.20085656.1394.8.29.5.6

جمالی، زهرا؛ اونق، مجید؛ سلمان‌ماهینی، عبدالرسول؛ 1398. تحلیل ارتباط دمای سطح زمین با کاربری اراضی و شاخص اختلاف گیاهی نرمال شده در دشت گرگان. مجله برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دوره 23، شماره 3، 194-176.

 https://hsmsp.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-48803-1&slc_lang=fa&sid=21

درویشی، شادمان؛ رشیدپور، مصطفی؛ سلیمانی، کریم؛ 1398. بررسی ارتباط تغییرات کاربری اراضی با دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای مطالعه موردی: شهرستان مریوان. مجله جغرافیا و توسعه، شماره 54. 162-143. https://doi.org/10.22111/gdij.2019.4361

زارع، محمد؛ تیموریان، تیمور؛ جوری، محمدحسن؛ 1395. پایش تغییرات کاربری اراضی/ پوشش با استفاده از شاخص‌های شدت تغییرات، درجه پویایی و مقایسه پس از طبقه‌بندی. فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، دوره 8، شماره 1. 123-136. https://neijournal.nour.iau.ir/article_533200.html

ساسانپور، فرزانه؛ ضیائیان، پرویز؛ بهادری، مریم؛ 1392. بررسی رابطه کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران. فصلنامه بین‌المللی انجمن جغرافیای ایران، دوره جدید، سال یازدهم، شماره 39، 270-257. https://www.sid.ir/fA/Journal/ViewPaper.aspx?id=201846

سرحدی، جواد؛ شریف، مهری؛ 1399. ضرورت مدیریت خاص در خاکهای منطقه جیرفت و کهنوج. نشریه فنی 590، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، موسسه تخقیقات آب و خاک.

 http://www.swri.ir/fa-IR/DouranPortal/1/Articles/view/14965/141

سودایی زاده، حمید؛ جبالی، عاطفه؛ 1398. پایش تغییرات سطح اراضی کشاورزی تحت سیستم اگروفارستری در باغباغوئیه جیرفت. نشریه مدیریت اراضی، جلد 8، شماره 1، 14-26.  https://www.sid.ir/paper/963488/fa

شعبانی، مرتضی؛ درویشی، شادمان؛ سلیمانی، کریم؛ 1398. بررسی آثار تغییرات کاربری اراضی بر الگوهای زمانی - مکانی دمای سطح زمین و جزایر حرارتی؛ مطالعه موردی: شهرستان سقز. جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، 30 (73)،  54-37.                                         https://www.sid.ir/fa/Journal/ViewPaper.aspx?id=507253

شمس الدینی، جواد؛ مزیدی، احمد؛ 1394. بررسی تغییرات آب و هوایی و تاثیرات آن بر خرمای جیرفت، دومین کنفرانس ملی کشاورزی و توسعه، تهران.                                        https://civilica.com/doc/431620

عادلی ساردوئی، محسن؛ اسدی، علی؛ کلانتری، خلیل؛ براتی، علی اکبر؛ خسروی، حسن؛ 1399. بررسی تغییرات کاربری اراضی دشت جیرفت در دوره حال و آینده (با نگاهی بر تناسب کاربری اراضی کشاورزی). مجله منابع طبیعی ایران، مرتع و آبخیزداری، دوره 73، شماره 4، 913-893.

https://doi.org/10.22059/jrwm.2020.307198.1522

عبدلی­لاکتا­سرایی، مهسا؛ حقیقی­خمامی، مریم؛ 1399. مقایسه روش­های طبقه­بندی ماشین­ بردار پشتیبان و شبکه عصبی مصنوعی در تهیه­ی نقشه کاربری اراضی (مطالعه موردی: پارک ملی بوجاق). مجله پژوهش و فناوری محیط زیست، 5(8)، 60-47.                         https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=250103  

علوی­پناه، کاظم؛ 1385. سنجش‌ازدور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین. انتشارات و چاپ دانشگاه تهران، چاپ دوم. 453 صفحه.

کاویانی راد، مراد؛ آفتابی، زکیه؛ ولی زاده، حوا؛ 1398. تبین نسبت امنیت غذایی و امنیت زیست محیطی با تغییر اقلیم
نمونه پژوهی: شهرستان جیرفت. مجله دگرگونی‌ها و مخاطرات آب و هوایی، سال اول، شماره دوم، 40-22.

https://cccd.znu.ac.ir/article_44662.html 

کریمی‌فیروزجایی، محمد؛ کیاورز، مجید؛ علوی‌پناه، 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. نشریه علمی پژوهشی مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، دوره 5، شماره 3، 151-123.         https://www.sid.ir/paper/230031/fa

مختاری، زهرا؛ برق جلوه، شهیندخت؛ سیاح نیا، رومینا؛ 1400. بررسی الگوی ناهمگنی محیط حرارتی شهر و ارزیابی اکولوژیک آن در منطقه شهری کرج. جغرافیا و پایداری محیط، دوره 11، شماره 4. 37-58. https://doi.org/10.22126/ges.2021.6654.2418

مرادی، ساجده؛ رضائی مقدم، محمدحسین؛ 1399. تحلیل زمانی _مکانی جزیر حرارتی شهر ارومیه با استفاده از سنجش‌ازدور و سیستم اطلاعات جغرافیایی. مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره سی و چهارم، 99-83. https://doi.org/10.22067/geo.v9i2.87137 

هاشمی، م.؛ علوی­پناه، س.ک.؛ دیناروندی، م؛ 1391. ارزیابی توزیع مکانی دمای سطح زمین در محیط­ زیست­شهری با کاربرد سنجش‌ازدور حرارتی، محیط شناسی، 39 (1)، 81-92.

https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=195323

 

Abdolalizadeh, Z., Ghorbani, A., Mostafazadeh, R. et al., 2020. Rangeland canopy cover estimation using Landsat OLI data and vegetation indices in Sabalan rangelands, Iran. Arabian Journal of Geosciences13, 245. http://dx.doi.org/10.1007/s12517-020-5150-1

Abdulla-Al Kafy A, Huda Naim M N., 2021. Assessment of urban thermal field variance index and defining the relationship between land cover and surface temperature in Chattogram city: A remote sensing and statistical approach. Journal of Environmental Challenges, 4(100107): 1-14. https://doi.org/10.1016/j.envc.2021.100107

Al- Faisal, A., Al Kafy, A., Al Rakib, A., Shaleha Akter, K., Jahir, D.M., Sikdar, M.S., Ashrafi, T. J., Mallik, S., Rahman, M.M., 2021. Assessing and predicting land use/land cover, land surface temperature and urban thermal field variance index using Landsat imagery for Dhaka Metropolitan area. Journal of Environmental Challenges, 4 (100192). 1-20.

http://dx.doi.org/10.1016/j.envc.2021.100192

Alavipanah, S.K., 2003. Study of Lut desert surface temperature using field measurements and satellite thermal data. Desert. 1(7): 85-99. https://jast.modares.ac.ir/article-23-555-en

Alfraihat R, Mulugeta G, Gala T S., 2016. Ecological evaluation of urban heat island in Chicago City, USA. Journal of Atmospheric Pollution, 4(1): 23-29. http://pubs.sciepub.com/jap/4/1/3

Ali Akbar, T., K. Hassan, Q., Ishaq, S., Batool, M., Butt, H. J., Jabbar, H., 2019. Investigative Spatial Distribution and Modelling of Existing and Future Urban Land Changes and Its Impact on Urbanization and Economy. Journal of Remote sensing, 11(105), 1-15. https://doi.org/10.3390/rs11020105

Artis DA, Carnahan WH., 1982. Survey of emissivity variability in thermography of urban areas. Remote Sens. Environ. 12: 313–329. https://doi.org/10.1016/0034-4257(82)90043-8

Clapham, W.B., 2005. Quantitive classification as tool to show change in an urbanizing watershed. International journal remote sensing. 26: 4923-4939.

 https://doi.org/10.1080/01431160500222665

Congalton RG and K, Green., 2009. Assessing the accuracy of remotely sensed data: principles and practices. CRC Press, Boca Raton, Florida, 137 p.

 https://doi.org/10.1201/9781420055139

Guan D, Li H, Inohae T, Su W, Nagaie T, Hokao K., 2011. Modeling urban land use change by the integration of cellular automaton and Markov model. Ecol. Model. 222 (20): 3761 –3772. https://doi.org/10.1016/j.ecolmodel.2011.09.009

https://www.scirp.org/(S(czeh2tfqw2orz553k1w0r45))/reference/referencespapers.aspx?referenceid=1411719

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://doi.org/10.1016/j.proenv.2010.10.062

Karimi Firozjaei M, Kiavarz M, Alavipanah S K, Lakes T, Qureshi S., 2018. Monitoring and forecasting heat island intensity through multi-temporal image analysis and cellular automata-Markov chain modelling: A case of Babol city, Iran. Journal of Ecological Indicators 91: 155–170. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2018.03.052

Li W, Cao Q, Lang K, Wu J., 2017. Linking potential heat source and sink to urban heat island: Heterogeneous effects of landscape pattern on surface temperature. Science of the Total Environment, 586: 457-465. http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.191

Liu L, Zhang Y., 2011. Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data: A case study in Hong Kong. Remote Sensing, 3: 1535-1552.

 https://doi.org/10.3390/rs3071535

Liu L, Zhang Y., 2011. Urban heat island analysis using the Landsat TM data and ASTER data: A case study in Hong Kong. Remote Sensing, 3: 1535-1552.

https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.191

Mansour, S., Al-Belushi, M., Al-Awadhi, T. 2020. Monitoring land use and land cover changes in the mountainous cities of Oman using GIS and CA-Markov modelling techniques. Journal of Land Use Policy, 91 (104414). 1-15. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2019.104414

Pao, Y.H., 1989. Adaptive pattern recognition and neural networks. Addison-Wesley Longman Publishing Co.,Inc. https://www.scirp.org/(S(vtj3fa45qm1ean45vvffcz55))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceI =9369

Rehman A, Qin J, Pervez A, Sadiq Khan M, Ullah S, Ahmad KH, Ur Rehman N. 2022. Land-Use/Land Cover Changes Contribute to Land Surface Temperature: A Case Study of the Upper Indus Basin of Pakistan. Journal of Sustainability 14(934): 1-15. 

https://doi.org/10.3390/su14020934

Rouse JW, Haas RH, Schell JA, Deering DW., 1974. Monitoring vegetation systems in the Great Plains with ERTS, In: S.C. Freden, E.P. Mercanti, and M. Becker (eds) Third Earth Resources Technology Satellite–1 Syposium, 1: 309-317.

Sobrino JA, Jimenez-Munoz JC, Paolini L., 2004. Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing Environment. 90 (4): 434 –440.

https://doi.org/ 10.1016/j.rse.2004.02.003

Talebi Khiavi, H., Mostafazadeh, R., 2021. Land use change dynamics assessment in the Khiavchai region, the hillside of Sabalan mountainous area. Arabian Journal of Geosciences 14, 2257. http://dx.doi.org/10.1007/s12517-021-08690-z.

Walawender, J.P., Szymanowski, M., Hajto, M.J. and Bokwa, A., 2014. Land surface temperature patterns in the urban agglomeration of Krakow (Poland) derived from Landsat-7/ETM+ data. Pure and Applied Geophysics Geophys, 171 (6), 913-940. https://link.springer.com/article/10.1007/s00024-013-0685-7

Zhang Y., 2006. Land surface temperature retrieval from CBERS-02 IRMSS thermal infrared data and its applications in quantitative analysis of urban heat island effect. Journal of Remote Sensing, 10: 789-797. https://doi.org/10.11834/jrs.200605117

Zho H, Zhang H, Miao G, Ye X, Min M., 2018. Linking Heat Source–Sink Landscape Patterns with Analysis of Urban Heat Islands: Study on the Fast-Growing Zhengzhou City in Central China. Remote Sens, 10: 1268. https://doi.org/10.3390/rs10081268