چکیده:
لایه مرزی جو بخشی از جو است که مستقیما تحت تاثیر شرایط سطحی است و به واداشتهای سطحی در کوتاه مدت پاسخ میدهد. هدف از این مطالعه بررسی نقش تغییرات توسعه شهری کرمانشاه بر ارتفاع لایه مرزی می باشد. در این راستا دادههای مربوط به ارتفاع لایه مرزی از پایگاه داده ECMWF برای دوره آماری 1990 تا 2015 اخذ گردید. دادههای مربوط به کاربری شهری از تصاویر چند زمانه لندست(ETM،TM و OLI) نیز طی دوره آماری 1990 تا 2015 اخذ شد. برای تحلیل ارتباط دادههای مذکور، از تحلیل همبستگی پیرسون در سطح معنی داری 95/0درصد(P_value=0/05) استفاده گردید. در نهایت به ارزیابی تاثیر میزان توسعه شهری در ارتفاع لایه مرزی در دو دوره گرم و سرد سال پرداخته شد. نتایج این تحقیق بیانگر آن بود که طی دوره آماری مورد بررسی یعنی از سال1990 تا 2015 رشد شهر از 41 کیلومتر مربع بوده در سال 1990 به 71 کیلومتر مربع در سال 2015 رسیده است و رشد دو برابری را نشان داده است. نتایح تحلیل همبستگی نشان داد تاثیر میکرو اقلیمی گسترش کاربری شهری، بر تغییرات لایه مرزی در زمستان مشهودتر از تابستان بود زیرا در تابستان گرمایش شدید سطح زمین به طور یکسان، تا حدود زیادی تاثیر میکرواقلیم را کمرنگ تر کرده و باعث کاهش همبستگی تغییرات زمانی ارتفاع لایه مرزی با توسعه رشد شهر شده است به طوری که در این فصل ارتباط معنیداری مشاهده نشد (0/17) اما در فصل سرد ارتباط معنی داری بین توسعه کاربری شهری و ارتفاع لایه مرزی مشاهده گردید به طوری که با افزایش رشد شهر ارتفاع لایه مرزی نیز در پاسخ به این تغییرات کاربری یک روند صعودی را طی کرده است.
Introduction
Atmospheric boundary layer (ABL), is the lowest part of the atmosphere. Its behavior is directly influenced by its contact with earth surface. On earth it usually responds to changes in surface radiative forcing in an hour or less. In this layer physical quantities such as flow velocity, temperature, moisture, etc., display rapid fluctuations (turbulence) and vertical mixing is strong. Above the ABL is the "free atmosphere" where the wind is approximately geostrophic while within the ABL the wind is affected by surface drag and turns across the isobars. The land use/cover changes affecting the surface radiative forces lead to ABL spatio-temporal variation. The main object of this study is to analysis the association among ABL height and built-up spatial growth in Kermanshah city. Data and methods: Multi-temporal satellite images from Landsat imagery data for 1990 to 2015 series of sensors TM, and OLI (Landsat 5 and 8) were taken from USGS database. Data of the Atmospheric Boundary layer height (ABL height) for the city of Kermanshah also were taken during 1990- 2015 from ECMWF – Eran-Intrim website at 0.0125 ° spatial resolution. Firstly, we analysis the temporal trends of ABL height of Kermanshah in summer and winter using linear regression in 0.95 confidence level (P_value = 0.05). The built up area of Kermanshah has been extracted from TM and OLI images using supervised classification method and maximum likelihood classification(MLC) algorithm in GIS image analysis. The Pearson correlation analysis has been used to reveal the relationship between annual ABL height variation and built-up growth of Kermanshah.
Result
The results of long term trend of Built up growth of Kermanshah that extracted using MLC algorithm as can be seen in figure 1 indicated that the built up area in Kermanshah has been growth by 1.02 square kilometer annually.According the figure 2, The results of annual trend of ABL height in summer and winter also reveals that in summer there is no significant trends in ABL height while in winter the significant increasing long term trend has been observed in ABL height.
خلاصه ماشینی:
این تفاوتها سبب گردیده متوسط درجه حرارت در شهر چند درجه بیشتر از حومه آن باشد که این پدیده به نام جزایر حرارتی شهرها شناخته می شود (ساسان پور و همکاران ،١٣٩٢) طی دهه های اخیر، افزایش جمعیت ، رشد سریع صنعتی شدن ، افزایش آلودگی هوا در ترازهای پایین جو و آثار جزیره گرمایی ، سبب تغییرات قابل ملاحظه ای در وضع هوا و اقلیم محلی شهرهای بزرگ شده است .
پژوهش های انجام شده توسط کاتن و پیلک (and Pielke ١٩٩٥ ,Cotton)، تومانو و همکاران (١٩٩٩ ,Tumanov, et al) ،چانگنون (١٩٩٩ ,Changnon) ، بیک و چون (١٩٩٧ ,Chun&Baike ) آتواتر ( ,Atwater ١٩٧٤) نشان داده است که در بیشتر شهرهای بزرگ و صنعتی ، شهرنشینی تغییرات قابل ملاحظه ای در شاخص های جوی و ویژگیهای سطح زمین بوجود آورده و در نتیجه سبب تغییرات وضع هوا و اقلیم محلی شده است .
فلوچارت مراحل انجام تحقیق 1 European Centre for Medium-Range Weather Forecasts )ECMWF) 2 Built-up 3Supervised Classification 4Maximum Likelihood 5 Ground trothing or Signature شرح و تفسیر نتایج شکل ٣ سری زمانی مساحت کاربری شهری استخراج شده شهر کرمانشاه از تصاویر لندست ٥ و ٨ را طی سالهای ١٩٩٠ تا٢٠١٥ را نشان می دهد همانطور که در شکل مشاهده میگردد، کاربری شهری ( بیلت آپ ) در سال ١٩٩٠ ،٤١ کیلومتر مربع می باشد که با توجه به شکل ٣ این روند تا سال ٢٠١٥ به صورت صعودی در حال افزایش بوده طوریکه در سال ٢٠٠٠ به ٦٠ کیلومتر مربع رسیده و در سال ٢٠١٥ به حدود ٧١ کیلومتر مربع رسیده است .
Remote Sensing Science to Inform Change Mitigation Strategies, Urban Climate, In Press, Accepted Manuscript, Available online 21 March.