واکاوی اثربخشی راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت در کاهش شدت جزیرة گرمایی شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی فضای سبز، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 گروه جغرافیای طبیعی، دانشکدة جغرافیا، دانشگاه تهران، تهران، ایران

10.22059/jtcp.2025.387194.670487

چکیده

روند سریع شهرنشینی به طور قابل توجهی الگوهای کاربری و پوشش اراضی (LULC) را تغییر داده و با جایگزینی مناظر طبیعی، با سطوح نفوذناپذیر، شدت اثر جزیرة گرمایی شهری (UHI) را افزایش داده است. این مطالعه اثربخشی راه‌حل‌های مبتنی بر طبیعت (NBS) را در کاهش شدت UHI در شهر قائم‌شهر ایران با استفاده از داده‌های دورسنجی و مدل سرمایش شهری InVEST (UCM) ارزیابی می‌کند. نقشه‌های LULC برای سال‌های 2003، 2013، و 2023 از تصاویر ماهواره‌ای لندست استخراج و پیش‌بینی‌های سال 2033 تحت سناریوهای توسعة پایه (BAU) و مبتنی بر طبیعت (NBS) با استفاده از مدل CA-Markov انجام شد. مدل UCM برای تحلیل تغییرات مکانی شاخص کاهش گرما (HMI) با در نظر گرفتن ویژگی‌های زیست‌فیزیکی فضاهای سبز و آبی شهری مانند سایه، تبخیر‌ـ تعرق، و بازتاب به کار گرفته شد. نتایج نشان داد از سال 2003 تا 2013 پوشش درختی (2/15 کیلومترمربع) و پهنه‌های آبی (8/3 کیلومترمربع) به طور قابل توجهی کاهش یافته؛ درحالی‌که اراضی کشاورزی (5/55 کیلومترمربع) و ساخت‌وسازهای انسانی (3/26 کیلومترمربع) افزایش داشته‌اند. تا سال 2023 تنها 67 درصد منطقه دارای ظرفیت خنک‌کنندگی بالا (CC>0.9) بود؛ درحالی‌که این مقدار در سال 2003 حدود 91 درصد بود. پیش‌بینی‌ها نشان می‌دهد حتی با اجرای NBS، در سناریوی BAU، ظرفیت خنک‌کنندگی منطقه تا سال 2033 حدود 23 درصد کاهش خواهد یافت. بیشترین اثر خنک‌سازی متعلق به پوشش درختی با کاهش میانگین دمای 32/3 درجة سانتی‌گراد بود و مراتع با کاهش 21/3 درجه در رتبة بعدی قرار گرفتند. یافته‌های این پژوهش بر اهمیت اجرای راهکارهای NBS مانند توسعة پوشش گیاهی شهری و استفاده از بام‌ها و دیوارهای سبز در کاهش اثر جزیرة گرمایی شهری و دستیابی به توسعة شهری پایدار تأکید دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


اصغری سراسکانرود، صیاد و اصغرپور، اسما (1403). بررسی روند تغییرات جنگل‌های شهرستان نمین و پیش‌بینی روند آیندة آن. آمایش سرزمین، 16 (1)، 207 - 222.
شجاع، فائزه؛ صادقی، سلیمه و شمسی‌پور، علی‌اکبر (1404). کمّی‌سازی ظرفیت تعدیل گرما تحت تأثیر چشم‌انداز‌های سبز- آبی در کلانشهر تهران. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 25 (78).
صفرراد، طاهر؛ یوسفی، یداله و رضایی طالعی، عاطفه (1400). واکاوی تغییرات سطوح نفوذناپذیر و دمای سطح زمین در قائم شهر. تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 21 (62)، 183 – 199.
محمدیاری، فاطمه (1402). ارزیابی آثار تغییرات کاربری اراضی بر خدمات اکوسیستم بر اساس مدل InVEST (مطالعة موردی: استان چهارمحال و بختیاری). آمایش سرزمین، 15 (2)، 327 - 342.
ویسی نبی کندی، بهمن؛ راست خدیو، آرمان و شجاع، فائزه (1403). مدل‌سازی تأثیر تغییر کاربری اراضی/پوشش زمین بر تاب‌آوری اکولوژیک شهری در برابر سیلاب‌ (مطالعة شهر رشت). محیط زیست طبیعی، 77 (3)، 385 – 400.
ویسی نبی‌کندی، بهمن و شهبازی، فرزین (1403). تعیین محتوی ذخیرة کربن در مخزن‌های مختلف تحت کاربری‌های متفاوت در منطقة میاندوآب با استفاده از دورسنجی و مدل InVEST. محیط زیست طبیعی، 77 (2)، 241 - 253.
Abdulateef, M. F. & Al-Alwan, H. A. (2022). The effectiveness of urban green infrastructure in reducing surface urban heat island. Ain Shams Engineering Journal, 13 (1), 101526.
Asghari Saraskanroud, S. & Asgharpour, A. (2024). Investigating the changes in the forests of Namin city and predicting its future trends. Town and Country Planning, 16 (1), 207-222. (in Persian)
Beroho, M., Briak, H., Cherif, E. K., Boulahfa, I., Ouallali, A., Mrabet, R., ... & Aboumaria, K. (2023). Future scenarios of land use/land cover (LULC) based on a CA-markov simulation model: case of a mediterranean watershed in Morocco. Remote Sensing, 15 (4), 1162.
Cohen-Shacham, E., Andrade, A., Dalton, J., Dudley, N., Jones, M., Kumar, C., ... & Walters, G. (2019). Core principles for successfully implementing and upscaling Nature-based Solutions. Environmental Science & Policy, 98, 20 - 29.
Damaneh, H. E., Khosravi, H., & Damaneh, H. E. (2024). Investigating the land use changes effects on the surface temperature using Landsat satellite data. In Remote Sensing of Soil and Land Surface Processes (155 - 174). Elsevier.
Diem, P. K., Nguyen, C. T., Diem, N. K., Diep, N. T. H., Thao, P. T. B., Hong, T. G., & Phan, T. N. (2023). Remote sensing for urban heat island research: Progress, current issues, and perspectives. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 101081.
El Haj, F. A., Ouadif, L., & Akhssas, A. (2023). Simulating and predicting future land-use/land cover trends using CA-Markov and LCM models. Case Studies in Chemical and Environmental Engineering, 7, 100342.
Grilo, F., Pinho, P., Aleixo, C., Catita, C., Silva, P., Lopes, N., ... & Branquinho, C. (2020). Using green to cool the grey: Modelling the cooling effect of green spaces with a high spatial resolution. Science of the Total Environment, 724, 138182.
Haque, M. N. & Sharifi, A. (2024). Justice in access to urban ecosystem services: A critical review of the literature. Ecosystem Services, 67, 101617.
Hayes, A. T., Jandaghian, Z., Lacasse, M. A., Gaur, A., Lu, H., Laouadi, A., ... & Wang, L. (2022). Nature-based solutions (nbss) to mitigate urban heat island (UHI) effects in Canadian cities. Buildings, 12 (7), 925.
He, T., Wang, N., Tong, Y., Wu, F., Xu, X., Liu, L., ... & Qiao, Z. (2023). Anthropogenic activities change population heat exposure much more than natural factors and land use change: An analysis of 2020− 2100 under SSP-RCP scenarios in Chinese cities. Sustainable Cities and Society, 96, 104699.
Hu, Y., Wang, C., & Li, J. (2023). Assessment of Heat Mitigation Services Provided by Blue and Green Spaces: An Application of the InVEST Urban Cooling Model with Scenario Analysis in Wuhan, China. Land, 12 (5), 963.
Kadaverugu, R., Gurav, C., Rai, A., Sharma, A., Matli, C., & Biniwale, R. (2021). Quantification of heat mitigation by urban green spaces using InVEST model—a scenario analysis of Nagpur City, India. Arabian Journal of Geosciences, 14, 1 - 13.
Kafy, A. A., Saha, M., Fattah, M. A., Rahman, M. T., Duti, B. M., Rahaman, Z. A., ... & Sattar, G. S. (2023). Integrating forest cover change and carbon storage dynamics: Leveraging Google Earth Engine and InVEST model to inform conservation in hilly regions. Ecological Indicators, 152, 110374.
Kamran, J. G., Musa, K. K., & Sadegh, G. F. (2020). An investigation into urban development patterns with sprawl and other corresponding changes: A case study of Babol City. Urban Culture Research, 20 (1), 26 - 43.
Koko, A. F., Yue, W., Abubakar, G. A., Hamed, R., & Alabsi, A. A. N. (2020). Monitoring and predicting spatio-temporal land use/land cover changes in Zaria City, Nigeria, through an integrated cellular automata and markov chain model (CA-Markov). Sustainability, 12 (24), 10452.
Lemoine-Rodríguez, R., Inostroza, L., Falfán, I., & MacGregor-Fors, I. (2022). Too hot to handle? On the cooling capacity of urban green spaces in a Neotropical Mexican city. Urban Forestry & Urban Greening, 74, 127633.
Liang, X., Guan, Q., Clarke, K. C., Liu, S., Wang, B., & Yao, Y. (2021). Understanding the drivers of sustainable land expansion using a patch-generating land use simulation (PLUS) model: A case study in Wuhan, China. Computers, Environment and Urban Systems, 85, 101569.
Marando, F., Heris, M. P., Zulian, G., Udías, A., Mentaschi, L., Chrysoulakis, N., ... & Maes, J. (2022). Urban heat island mitigation by green infrastructure in European Functional Urban Areas. Sustainable Cities and Society, 77, 103564.
Mohammadyari, F. (2023). Evaluation the effects of land use changes on ecosystem services based on the InVEST model (Case study: Chaharmahal and Bakhtiari province). Town and Country Planning, 15 (2), 327-342. (in Persian)
Patel, A., Vyas, D., Chaudhari, N., Patel, R., Patel, K., & Mehta, D. (2024). Novel approach for the LULC change detection using GIS & Google Earth Engine through spatiotemporal analysis to evaluate the urbanization growth of Ahmedabad city. Results in Engineering, 21, 101788.
Qiu, X., Kil, S. H., Jo, H. K., Park, C., Song, W., & Choi, Y. E. (2023). Cooling effect of urban blue and green spaces: A case study of Changsha, China. International journal of environmental research and public health, 20 (3), 2613.
Rendana, M., Idris, W. M. R., Rahim, S. A., Abdo, H. G., Almohamad, H., Al Dughairi, A. A., & Al-Mutiry, M. (2023). Relationships between land use types and urban heat island intensity in Hulu Langat district, Selangor, Malaysia. Ecological Processes, 12 (1), 33.
Sadat, M., Zoghi, M., & Malekmohammadi, B. (2020). Spatiotemporal modeling of urban land cover changes and carbon storage ecosystem services: case study in Qaem Shahr County, Iran. Environment, development and sustainability, 22 (8), 8135 - 8158.
Sanusi, R. & Jalil, M. (2021, November). Blue-Green infrastructure determines the microclimate mitigation potential targeted for urban cooling. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 918 (1), 012010. IOP Publishing.
Sarli, R., Roshan, G., & Grab, S. (2019). Evaluation and prediction of vegetation changes of Mazandaran, Iran from 2005 to 2017 using Markov chain method and Geographical Information Systems (GIS). Scientific-Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR) 28, 149 - 162.
Shoja F, Sadeghi S, Shamsipour. (2025). Quantifying the Heat Mitigation Capacity of Green-Blue Infrastructures in the Metropolis of Tehran. jgs. 25(78). (in Persian)
Singh, P., Kikon, N., & Verma, P. (2017). Impact of land use change and urbanization on urban heat island in Lucknow city, Central India. A remote sensing based estimate. Sustainable cities and society, 32, 100 - 114.
Sultana, S. & Satyanarayana, A. N. V. (2020). Assessment of urbanisation and urban heat island intensities using landsat imageries during 2000–2018 over a sub-tropical Indian City. Sustainable Cities and Society, 52, 101846.
Tamiminia, H., Salehi, B., Mahdianpari, M., Quackenbush, L., Adeli, S., & Brisco, B. (2020). Google Earth Engine for geo-big data applications: A meta-analysis and systematic review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 164, 152 - 170.
USGS, 2022. The United States Geological Survey, Land Cover Class Legend. https://www.usgs.gov/media/images/land-cover-class-legend.
Veisi Nabikandi, B. & Shahbazi, F. (2024). Determining carbon storage content at different pools under various land uses in Miandoab region using remotely-sensed data and InVEST model. Journal of Natural Environment, 77 (2), 241 - 253. (in Persian)
Veisi Nabikandi, B., Rastkhadiv, A., & Shoja, F. (2024). Modeling of land use/land cover change impact on urban ecological flood resilience: A case study of Rasht city. Journal of Natural Environment, 77 (3), 385 - 400. (in Persian)
 Veisi Nabikandi, B., Rastkhadiv, A., Feizizadeh, B., Gharibi, S., & Gomes, E. (2025). A scenario-based framework for evaluating the effectiveness of nature-based solutions in enhancing habitat quality. GeoJournal90(2), 55.
Veisi Nabikandi, B., Shahbazi, F., Hami, A., & Malone, B. (2024). Exploring carbon storage and sequestration as affected by land use/land cover changes toward achieving sustainable development goals. Soil Advances, 2, 100017.
Wang, K., Aktas, Y. D., Stocker, J., Carruthers, D., Hunt, J., & Malki-Epshtein, L. (2019). Urban heat island modelling of a tropical city: Case of Kuala Lumpur. Geoscience Letters, 6 (1), 1 -11.
World Health Organization (2023). The State of Food Security and Nutrition in the World 2023: Urbanization, agrifood systems transformation and healthy diets across the rural–urban continuum, 2023. Food & Agriculture Org., 2023.
Wu, C., Li, J., Wang, C., Song, C., Chen, Y., Finka, M., & La Rosa, D. (2019). Understanding the relationship between urban blue infrastructure and land surface temperature. Science of the Total Environment, 694, 133742.
Yadav, N., Rajendra, K., Awasthi, A., Singh, C., & Bhushan, B. (2023). Systematic exploration of heat wave impact on mortality and urban heat island: A review from 2000 to 2022. Urban Climate, 51, 101622.
Yue, W., Liu, X., Zhou, Y., & Liu, Y. (2019). Impacts of urban configuration on urban heat island: An empirical study in China mega-cities. Science of the Total Environment, 671, 1036-1046.
Zardo, L., Geneletti, D., Pérez-Soba, M., & Van Eupen, M. (2017). Estimating the cooling capacity of green infrastructures to support urban planning. Ecosystem services, 26, 225-235.
Zawadzka, J. E., Harris, J. A., & Corstanje, R. (2021). Assessment of heat mitigation capacity of urban greenspaces with the use of InVEST urban cooling model, verified with day-time land surface temperature data. Landscape and Urban Planning, 214, 104163.
Zhou, X. & Chen, H. (2018). Impact of urbanization-related land use land cover changes and urban morphology changes on the urban heat island phenomenon. Science of the Total Environment, 635, 1467 - 1476.