Investigating the Relationship Between Heat Waves and Thermal Islands of the City (Case Study: Abadan City)

Document Type : Research Article

Authors

• Kobra Shojaeizadeh ¹
• Shahriar Khaledi ²
• Tayebeh Akbari Irani ³

¹ Ph.D. Student in Climatology, Department of Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

² Professor, Department of Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

³ Assistant Professor, Department of Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

10.22067/geoeh.2021.70560.1063

Abstract

Numerous human and natural factors are involved in the creation of thermal islands. Accordingly, the purpose of this study was is to analyze the occurrence of heat wave in Abadan city and its impact on thermal islands. Heat waves were identified using the 95th percentile index and its application to daily maximum temperature data during the period 1985-2017. Among the heat waves that had occurred, two waves with more continuity during the hot and cold seasons of the years were selected and their satellite images were received from the MYD11A2 MODIS during the day and night. Then, using image processing techniques, Earth surface temperature map was extracted and used for determining thermal islands of Abadan city. Land use map with 4 land use classes was extracted from MOD12Q1 MODIS by supervised classification method. The results showed that the average incidence of hot flashes in each month of the year is between 3 and 8 waves. The most persistent heat waves occurred in the period of 6/11/2010 to 6/16/2010 and 19/3/2008 to 27/3/2008 with a duration of 6 and 8 days, respectively. Thermal islands in Abadan have specific spatial and temporal fluctuations and the surface temperature is higher in the warm season. The high temperature in barren lands is due to the increase of fuel consumption of 2 hours per day and in the industrial area due to the burning of fossil fuels and the production of polluting gases, which cause the greenhouse effect, heat intensification and, eventually, the high density of the heat islands and intensity of the effects of heat waves.

Graphical Abstract

Keywords

• Heat Waves
• Thermal Islands
• Modis Products
• Abadan

20.1001.1.23221682.1400.10.4.10.1

---

References

 احمدی، محمود؛ عاشورلو، داوود؛ نارنگی فرد، مهدی؛ 1391. تغییرات زمانی و مکانی الگوهای حرارتی و کاربری شهر شیراز با استفاده از داده‌های سنجندهETM+ & TM. سنجش‌ازدور و GIS ایران. سال چهارم. شماره 4.68-55.

 احمدی، محمود؛ فرهمند، قاسم؛ 1394. واکاوی تغییرات مکانی هسته‌های جزایر حرارتی شهر ارومیه از سال (1392-1395. فصلنامه مطالعات عمران شهری. دور اول. شماره 2. 60-37.

بابائیان، ایمان؛ نجفی نیک، زهرا؛ زابلی عباسی، فاطمه؛ حبیبی نوخندان، مجید؛ ادب، حامد؛ ملبوسی، شراره؛ 1388. ارزیابی تغییر اقلیم کشور در دوره 2039 -2010 میلادی با استفاده از ریزمقیاس نمایی داده‌های مدل گردش عمومی جو G-ECHO. جغرافیا و توسعه. شماره16. 152-135

جواد زرین، ایمان؛ علوی پناه، سید کاظم؛ 1395. بررسی تغییرات الگوی حرارتی در بازه زمانی 30 ساله با استفاده از باندهای حرارتی تصاویر ماهواره لندست (مطالعه موردی: اراضی جنوبی جزیره آبادان). اولین همایش بین‌المللی مخاطرات طبیعی و بحران‌های زیست‌محیطی ایران، راهکارها و چالش‌ها. تهران.

رضایی راد، هادی؛ رفیعیان، مجتبی؛ 1395. برآورد تغییرات فضایی- زمانی شدت جزیره حرارتی کلان‌شهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای LANDSAT8 و ASTER. فصلنامه برنامه‌ریزی منطقه‌ای. سال 7. شماره27.60-47.

شمسی‌پور، علی‌اکبر؛ مهدیان، مهرافروز؛ حسین پور، زینب؛ 1391. واکاوی تغییرات مکانی هستۀ جزیرۀ گرمایی شهر تهران‌. پژوهش‌های جغرافیایی طبیعی. سال44. شماره 3. 65-54.

شکیبا، علیرضا؛ ضیائیان فیروزآبادی، پرویز؛ عاشورلو، داوود؛ نامداری، سودابه؛ 1388. تحلیل رابطه کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران با استفاده از داده‌های + ETM. سنجش‌ازدور و GIS ایران. سال اول. شماره 1. 39-56.

 کاشکی، عبدالرضا؛ کرمی، مختار؛ باعقیده، محمد؛ علیمرادی، محمدرضا؛ 1398. واکاوی آماری امواج گرمایی زابل. دگرگونی‌ها و مخاطرات آب و هوایی. سال اول. شماره یک. 55-41.

مولودی، گلاله؛ خورانی، اسدالله؛ مرادی، عباس؛ 1395. اثر تغییر اقلیم بر امواج گرمایی سواحل شمالی خلیج فارس. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی. سال سوم. شماره1. 14-1.

محمدرضائی، الهه؛ گلی، فریناز؛ سلطانی نیا، شاهرخ؛ موزون، مجید؛ 1395. راهکارهای سهم بنا در کاهش پدیده جزایر گرمایی شهرها در اقلیم گرم و خشک. ششمین کنفرانس بین‌المللی توسعه پایدار و عمران شهری. تهران.

ولیزاده کامران؛ خلیل، غلام نیا؛ خلیل، عینالی، گلزار؛ موسوی، محمد؛ 1396. ﺑﺮآورد دﻣﺎی ﺳﻄﺢ زﻣﻴﻦ و اﺳﺘﺨﺮاج ﺟﺰاﻳﺮ ﺣﺮارﺗﻲ ﺑـﺎ اﺳـﺘﻔﺎده از اﻟﮕـﻮرﻳﺘﻢ ﭘﻨﺠﺮه ﻣﺠﺰا و ﺗﺤﻠﻴﻞ رﮔﺮﺳﻴﻮن ﭼﻨﺪ ﻣﺘﻐﻴﺮه (ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻣﻮردی ﺷﻬﺮ زﻧﺠﺎن). ﭘﮋوﻫﺶ و برنامه‌ریزی ﺷﻬﺮی. ﺳﺎل ﻫﺸﺘﻢ. شماره 30. 50-35.

 

 Alexandre, R.S., Felicio, S.O., Aderbal, G.S., Jose Marinaldo, G., Wantuelfer, G., Giselle Lemos, M., 2017. Spatial and temporal distribution of urban heat islands. Sci. Total Environment. 605–606, 946–956.

André, C., Ottlé, C., Royer, A., & Maignan, F., 2015. Land surface temperature retrieval over circumpolar Arctic using SSM/I–SSMIS and MODIS data. Remote Sensing of Environment, 162: 1-10.

Basara, J. B., Basara, H. G., Illston, B. G., & Crawford, K. C., 2010. The impact of the urban heat island during an intense heat wave in Oklahoma City. Advances in Meteorology, 2010.

Camilloni, I., & Barros, V. 1997. On the urban heat island effect dependence on temperature trends. Climatic Change, 37(4), 665-681.

de Faria Peres, L., de Lucena, A. J., Rotunno Filho, O. C., & de Almeida França, J. R., 2018. The urban heat island in Rio de Janeiro, Brazil, in the last 30 years using remote sensing data. International journal of applied earth observation and geoinformation, 64, 104-116.

Founda, D., & Santamouris, M., 2017. Synergies between Urban Heat Island and Heat Waves in Athens (Greece), during an extremely hot summer., 2012. Scientific reports, 7(1), 1-11.

Gartland, L. M., 2012. Heat islands: understanding and mitigating heat in urban areas. Routledge.

Karl, T. R., Diaz, H. F., & Kukla, G., 1988. Urbanization: Its detection and effect in the United States climate record. Journal of climate, 1(11), 1099-1123.

Keikhosravi, Q., 2019. The effect of heat waves on the intensification of the heat island of Iran's metropolises (Tehran, Mashhad, Tabriz, Ahvaz). Urban Climate, 28, 100453.

Kim, Y. H., & Baik, J. J., 2004. Daily maximum urban heat island intensity in large cities of Korea. Theoretical and Applied Climatology, 79(3), 151-164.

Kim, Y. H., & Baik, J. J., 2005. Spatial and temporal structure of the urban heat island in Seoul. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 44(5), 591-605.

Meehl, G. A., & Tebaldi, C., 2004. More intense, more frequent, and longer lasting heat waves in the 21st century. Science, 305(5686), 994-997.

Oleson, K. W., Bonan, G. B., Feddema, J., & Jackson, T., 2011. An examination of urban heat island characteristics in a global climate model. International Journal of Climatology, 31(12), 1848-1865.

Park, H. S., 1986. Features of the heat island in Seoul and its surrounding cities. Atmospheric Environment (1967), 20(10), 1859-1866.

Quattrochl, D. A., Luvall, J. C., Rickman, D. L., Estes Jr, M. G., Laymon, C. A., & Howell, B. F., 2000. A decision support information system for urban landscape management using thermal infrared data. PE&RS, Photogrammetric Engineering & Remote Sensing, 66(10), 1195-1207.

Ramamurthy, P., & Bou‐Zeid, E., 2017. Heatwaves and urban heat islands: a comparative analysis of multiple cities. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 122(1), 168-178.

Ramamurthy, P., Li, D., & Bou-Zeid, E., 2017. High-resolution simulation of heatwave events in New York City. Theoretical and applied climatology, 128(1-2), 89-102.

 Rchid, A., 2012. The effects of green spaces (Palme trees) on the microclimate in arides zones, case study: Ghardaia, Algeria. Energy Procedia, 18: 10-20.

Sobrino, J. A., Oltra-Carrió, R., Sòria, G., Jiménez-Muñoz, J. C., Franch, B., Hidalgo, V., ... & Paganini, M., 2013. Evaluation of the surface urban heat island effect in the city of Madrid by thermal remote sensing. International journal of remote sensing, 34(9-10), 3177-3192.

Tan, J., Zheng, Y., Tang, X., Guo, C., Li, L., Song, G., ... & Chen, H., 2010. The urban heat island and its impact on heat waves and human health in Shanghai. International journal of biometeorology, 54(1), 75-84.

U.S.EPA., 2007. Basic Information about Heat Island. Available online from following website: http://www.epa.gov/heatisland/about/index.html.

Voogt, J. A., & Oke, T. R., 2003. Thermal remote sensing of urban climates. Remote sensing of environment, 86(3), 370-384.

Weng, Q., Lu, D., & Schubring, J., 2004. Estimation of land surface temperature–vegetation abundance relationship for urban heat island studies. Remote sensing of Environment, 89(4), 467-483.

Xian, G., & Crane, M., 2006. An analysis of urban thermal characteristics and associated land cover in Tampa Bay and Las Vegas using Landsat satellite data. Remote Sensing of environment, 104(2), 147-156.