Nivar

Nivar

Detection of the Effect of Climate Change on the Mechanism of Heat Islands in Tehran Province

Document Type : Original Article

Authors
Niloofar Mohammadi 1
Zahra Hejazizadeh 2
Parviz Zeaiean Firouzabadi 3
Alireza Karbalaee 4
1 P.hd student in Climatology, Department of Climatology, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.
2 Professor Department of Climatology Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
3 Associate Professor of the Department of Remote Sensing and GIS, at o, Kharazmi University, Tehran, Iran
4 Assistant Professor Department of Climatology Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran
10.30467/nivar.2024.442784.1281
Abstract
Global climate has had significant changes and consequences during the last century with the development of urbanization. So the combination of urbanization development and climate change has caused cities globally to become hotter and more dangerous places. Iran is a country that has become extremely vulnerable to the effects of climate change, this vulnerability will probably become more severe in the future in industrial metropolises, including Tehran. Therefore, the aim of this research was to reveal the effect of climate change on the mechanism of thermal islands in Tehran province. In the first step, the data of the common daily period of the synoptic stations (Mehrabad, Shemiran, Abali, Firouzkoh, Chitgar, and Geophysics) of Tehran province in the period (1996-2020) were obtained from the Meteorological Organization. In this research, the Mann-Kendall test was used to examine the trend of temperature and precipitation, and the LARS-WG7 model was used to predict temperature and precipitation, in order to identify the changes in the temperature of the earth's surface in the time period (2000-2023) from the data of satellite images. Modis was used in Google Earth Engine. Examining the trend of the temperature time series with Mann-Kendall test of all stations showed an increasing trend, in the exam of the rainfall time series of the stations (Abali, Shemiran and Mehrabad) in the months of October and November, it was accompanied by sudden changes and jumps, which due to the increase in extreme events It is justifiable. in the HadGEM3 model according to the SSP5 scenario; The temperature forecast of Mehrabad station during the period (2060 to 2021) has shown the highest temperature compared to the base period in July with a 5% increase; And the most rainy period is projected to early autumn and winter in the period (2021-2060). According to the analysis with MODIS satellite images, the night temperature changes in the northern areas of Tehran were an increasing trend. Examining the changes in the average night temperature, except for the northern and northeastern areas of Tehran, other areas showed an increase in temperature due to high density and expansion of urbanization. So, this increase in average temperature is shown more in the west of Tehran than in the central and eastern areas of Tehran. that the heat island effect is more in these areas. Tehran has faced climate change caused by global warming. Considering Tehran's new climate, it is necessary to develop a national climate change action plan to reduce emissions, pay attention to the future urban temperature, and adapt to global warming.
Keywords
Climate change
Heat island
Scenario
MODIS
Mann-Kendall
LARS Model
Subjects
  1. اصغری سراسکانرود، ص، و زینالی، ب. (1394). مطالعه تاثیرات اقلیمی توسعه شهری درشهرستان تهران. علوم جغرافیایی (جغرافیای کاربردی)، 11(22)، 58-70.
  2. بارانی، ن، و کرمی، آ. (1398). تحلیل روند سالانه پارامترهای اقلیمی دما و بارش در نواحی ده‌گانه زراعی-اکولوژیکی ایران. علوم محیطی، 17(4 )، 75-90.
  3. بینش، ن، نیک‌سخن، م، و سارنگ، ا. (1396). آشکارسازی روند تغییرات دما و بارش سالانه و فصلی تهران طی دوره 1984-2014. نیوار، 41(96-97)، 36-45.
  4. بابائیان، ا، مدیریان، ر، خزانه‌داری، ل، کریمیان، م، کوزه‌گران، س، کوهی، م، فلامرزی، ی، و ملبوسی، ش. (1400). پیش‌نگری بارش کشور با استفاده از مقیاس‌کاهی آماری برونداد مدل‌های CMIP6، پروژه داخلی پژوهشکده اقلیم‌شناسی، مشهد.
  5. بندار، ح، موسوی بایگی، م، و قهرمان، ب. (1400). بررسی و تفکیک جزیره حرارتی و گرمایش جهانی در دشت مشهد. آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 35(1 )، 137-151.
  6. پناهی، ع، و خرم‌آبادی، ف. (1399). ارزیابی دقت داده‌های CSIRO و مدل LARS-WG در شبیه‌سازی متغیرهای اقلیمی استان آذربایجان شرقی. دگرگونی ها و مخاطرات آب و هوایی، 1(2)، 139-163.
  7. چمانه‌فر، س، موسوی بایگی، م، بابائیان، ا، و مدرسی، ف. (1401). پیش‌نگری شاخص‌های حدی بارشی و دمایی در دوره 2100-2026 بر اساس برونداد مدل‌های CMIP6 (مطالعه موردی: مشهد). نشریه آبیاری و زهکشی ایران، 16(5)، 963-976.
  8. حق‌طلب، ن، گودرزی، م، حبیبی نوخندان، م، یاوری، ا، و جعفری، ح. (1392). مدل‌سازی اقلیم استان‌های تهران و مازندران با استفاده از مدل اقلیمی LARS-WG و مقایسه تغییرات آن در جبهه‌های شمالی و جنوبی البرز مرکزی. علوم و تکنولوژی محیط زیست، 15(1 (56))، 37-49.
  9. حجازی‌زاده، ز، اکبری، م، ساسان‌پور، ف، حسینی، ع، و محمدی، ن. (1401). بررسی اثرات تغییر اقلیم بر بارش‌های سیل‌آسا در استان تهران. مدل سازی و مدیریت آب و خاک، 2(2)، 87-105.
  10. حشمتی، س، و رمضانی اعتدالی، ه. (1400). پیش ‏بینی وضعیت خشک‏سالی در دوره‌‏های آتی با استفاده از مدل LARS-WG (مطالعة موردی: شهرستان کرمانشاه). مجله علمی " آمایش سرزمین "، 13(2)، 647-669.
  11. خواجه امیری‌خالدی، چ، خسروی، م، طاوسی، ت، حمیدیان‌پور، م، و کیانی مقدم، م. (1401). صحت‌سنجی عملکرد برونداد مدل‌ اقلیمی CMIP6 با داده‌های مشاهده‌ای کرانه‌های مکران. نشریه هواشناسی و علوم جوّ، 5(1)، 22-41.
  12. رنجبر سعادت‌آبادی، ع، بیدختی، ع، و حسینی، س. (1385). آثار جزیره گرمایی و شهرنشینی روی وضع هوا و اقلیم محلی در کلان شهر تهران. محیط شناسی، 32(39).
  13. روشنی، ا، و حمیدی، م. (1400). پیش‌بینی اثرات سناریوهای تغییر اقلیم بر دما و بارش بر اساس مدل‌های CMIP6 (مطالعه موردی: ایستگاه ساری). مدیریت آب و آبیاری، 11(4)، 781-795.
  14. سلیقه، م. (1394). تغییر آب و هوا و مخاطرات آب و هوایی شهر تهران. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 2(3 )، 15-32.
  15. سپاسی زنگی‌آبادی، س، شمسی‌پور‌، ع، و حسینی، ع. (1402). پهنه‌بندی آب وهوای محلی کلان شهر تهران بر پایه ساختار فیزیکی. فصل‌نامه مطالعات شهری،12(48).
  16. سادات طباطبایی، ش. (1392). بررسی مدیریت شهری-زیست محیطی تهران در طی سه دوره تاریخی قاجار، پهلوی، انقلاب اسلامی. فصل‌نامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی « سپهر»، 22(88)، 69-74.
  17. شکیبا، ع، ضیائیان فیروزآبادی، پ، عاشورلو، د، و نامداری، س. (1388). تحلیل رابطه کاربری و پوشش اراضی و جزایر حرارتی شهر تهران، با استفاده از دادهای ETM+. نشریه سنجش از دور و GIS ایران، 1(1).
  18. صفرراد، ط. (1400). تحلیل تغییرات زمانی شدت جزیره حرارتی شبانه شهر تهران. پژوهش‌های تغییرات آب و هوایی، 2(8)، 55-65.
  19. طاوسی، ت، خواجه امیری خالدی، چ، وسالاری فنودی، م. (1399). بازنگری طبقه‌بندی اقلیمی کشور ایران بر پایۀ متغیرهای اقلیمی. مدیریت بیابان، 8(16)، 17-36.
  20. عزیزی، ق. (1383). تغییر اقلیم (چاپ اول)، تهران: نشرقومس.
  21. علی‌محمدی، ع، و غفاریان، ح. (1388). تحلیل وضعیت اقلیم استان تهران معاونت برنامه‌ریزی استان‌داری تهران: طرح تهیه و تدوین برنامه آمایش استان تهران، مطالعات منابع طبیعی و محیط زیست.
  22. عزیزی، ق، شمسی‌پور، ع، مهدیان ماهفروزی، م، و میری، م. (1392). تأثیرپذیری شدت جزیرة گرمایی شهری تهران از الگوهای همدیدی جو. محیط شناسی، 39(4)، 55-66.
  23. فدایی، ه. (1399). بررسی جزایر گرمایی شهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. فصل‌نامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی «سپهر»، 29(116)، 119-130.
  24. میرزایی حسنلو، ا، عبقری، ه، و عرفانیان، م. (1399). تحلیل روند بارندگی و شاخص تمرکز بارش در ایستگاه‌های سینوپتیک حوضۀ دریا چۀ ارومیه. نشریه جغرافیا و توسعه، 18(59)، 21-40.
  25. ملکی، س، شجاعیان، ع، و فرهمند، ق. (1397). ارزیابی تغییرپذیری فضایی - زمانی جزایر حرارتی در ارتباط با کاربری‌های شهری - مطالعه موردی: شهر ارومیه. فصل‌نامه علمی- پژوهشی اطلاعات جغرافیایی « سپهر»، 27(105)، 183-197.
  26. محمدی، ن (1400). اثرات تغییر ‌اقلیم بر بارش‌های سیل‌آسا در استان تهران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه خوارزمی تهران. بازیابی از: https://ganj.irandoc.ac.ir
  27. محمدی ن، حجازی‌زاده، ز . (1402). بررسی اثرات گرمایش جهانی بر افزایش ریسک آتش‌سوزی جنگل‌های ایران. دانش پیشگیری و مدیریت بحران. ۱۳ (۳) :۳-۳
  28. مقیمی، ا، محمدی، ح، و نجفیان گرجی، م. (1396). ارزیابی روند تغییرات دما، الگوی جزیره حرارتی و پوشش گیاهی ایام گرم شهر تهران. جغرافیای طبیعی، 10(4 (پیاپی 38) )، 1-18.
  29. منصوری، س، خالدی، ش، برنا، ر، و اسدیان، ف. (1400). نقش جزیره گرمایی در روند تغییرات دمایی منطقه یک شهری تهران. جغرافیایی سرزمین، 18(70)، 65-84.
  30. مجنونی توتاخانه، ع، و رمضانی، م. (1398). بررسی و ارزیابی وضعیت جزیره حرارتی کلان‌شهر تهران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. نشریه محیط زیست طبیعی، 72(1)، 29-43.
  31. مرکز پژوهش‌های اتاق ایران. (1402). تغییرات اقلیمی و آینده تجارت جهانی، بخش مدیریت اقتصاد کلان و آینده‌پژوهی.
  32. نجفیان گرجی، م، مقیمی، ا، و محمدی، ح. (1396). ارزیابی روند تغییرات دما، الگوی جزیره حرارتی و پوشش گیاهی ایام گرم شهر تهران. جغرافیای طبیعی، 10(38)، 1-18.
  33. یرگین، د. (2021). انرژی ، آب و هوا و نزاع ملت‌ها، مترجم: ابوالفضل مالکی (1401). تهران: ستاره جاوید.
  34. یوسفی، ی. (1399). بررسی تغییرپذیری دمایی فضاهای شهری بابلسر برای شناخت جزیره حرارتی. مطالعات ساختار و کارکرد شهری، 7(25)، 179-191.
  35. Alizadeh-Choobari, O., Ghafarian, P., and Adibi, P. 2016. Inter-annual variations and trends of the urban warming in Tehran. Atmospheric Research, 170, 176-185.
  36. Andrade, C., Fonseca, A., and Santos, J. A. 2023. Climate Change Trends for the Urban Heat Island Intensities in Two Major Portuguese Cities. Sustainability, 15(5), 3970.
  37. Chapman, S., Watson, J. E., Salazar, A., Thatcher, M., and McAlpine, C. A. 2017. The impact of urbanization and climate change on urban temperatures: a systematic review. Landscape Ecology, 32, 1921-1935.
  38. Faqe Ibrahim, G. R. 2017. Urban land use land cover changes and their effect on land surface temperature: Case study using Dohuk City in the Kurdistan Region of Iraq. Climate, 5(1), 13.
  39. Hyman, A. H. 1996. Information presentation for new sensors: a focus on selected sensors of the Earth Observing System (EOS). Progress in physical geography, 20(2), 146-158.
  40. Huang, Q., and Lu, Y. 2015. The effect of urban heat island on climate warming in the Yangtze River Delta urban agglomeration in China. International journal of environmental research and public health, 12(8), 8773-8789.
  41. He, F., Liu, L., Huang, Y., Bedra, K. B., and Zhang, M. 2023. Investigating the Spatial Heterogeneity of Urban Heat Island Responses to Climate Change Based on Local Climate Zones. Sustainability, 15(7), 6298.
  42. 2007. Climate change 2007: Synthesis report. In Contribution of Working Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, Pachauri RK, Reisinger A. (eds.) IPCC: Geneva, Switzerland. http://www.ipcc.ch/publications and data/publications ipcc fourth assessment report synthesis report.htm (accessed 1 February 2014).
  43. 2013. Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., D. Qin, G.-K. Plattner, M. Tignor, S.K. Allen, J. Boschung, A. Nauels, Y. Xia, V. Bex and P.M. Midgley (eds.)]. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 1535 pp.
  44. Johns, T. C., Durman, C. F., Banks, H. T., Roberts, M. J., McLaren, A. J., Ridley, J. K., and Searl, Y. 2006. The new Hadley Centre climate model (HadGEM1): Evaluation of coupled simulations. Journal of climate, 19(7), 1327-1353.
  45. Li, G., Zhang, X., Mirzaei, P. A., Zhang, J., and Zhao, Z. 2018. Urban heat island effect of a typical valley city in China: Responds to the global warming and rapid urbanization. Sustainable cities and society, 38, 736-745.
  46. Madec, G., and M. Imbard. 1996. A global ocean mesh to overcome the north pole singularity. Climate Dynamics, vol 12, p381-388.
  47. McCarthy, M. P., Best, M. J.,and Betts, R. A. 2010. Climate change in cities due to global warming and urban effects. Geophysical research letters, 37(9).
  48. Pohlert, T. 2020. Non-parametric trend tests and change-point detection. CC BY-ND, 4, 1-18.
  49. Rao, P., Tassinari, P., and Torreggiani, D. 2023. Exploring the land-use urban heat island nexus under climate change conditions using machine learning approach: A spatio-temporal analysis of remotely sensed data. Heliyon, 9(8).
  50. R, Fareeq Hussein and D. A., Bleej. 2022. Spatiotemporal analysis of relative humidity using gis, idw inter polation methode and mann-kendal test for kurdistan region of Iraq, International Journal of Applied Science and Engineering Review (IJASER) 3 (6): 153-172.
  51. Stewart, I. D., and Mills, G. 2021. The Urban Heat Island. Elsevier, https://doi.org/10.1016/C2017-0-02872-0
  52. Sachindra, D. A., Ng, A. W. M., Muthukumaran, S., and Perera, B. J. C. 2016. Impact of climate change on urban heat island effect and extreme temperatures: a case‐study. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 142(694), 172-186.
  53. Sharma, R., Hooyberghs, H., Lauwaet, D., and De Ridder, K. 2019. Urban heat island and future climate change—Implications for Delhi’s heat. Journal of Urban Health, 96, 235-251.
  54. Semenov, M.A. and Barrow, A. 2002 LARS-WG: A Stochastic Weather Generator for Use in Climate Impact Studies. Hertfordshire, UK.
  55. Salami, T., Maatta, A., Anttila, P., Ruoho-Airola, T., and Amnell, T. 2002. Detecting trends of annual values of atmospheric pollutants by the Mann-Kendall test and Sen’s slope estimates. Publications on Air Quality, (31).
  56. Thanvisitthapon, N., Nakburee, A., Khamchiangta, D., and Saguansap, V. 2023. Climate change-induced urban heat Island trend projection and land surface temperature: A case study of Thailand's Bangkok metropolitan. Urban Climate, 49, 101484.
  57. While, A., and Whitehead, M. 2013. Cities, urbanisation and climate change. Urban Studies, 50(7), 1325-1331.
  58. World Meteorological Organization. 2024. State of the Climate in Asia 2023, Geneva. Available at

https://wmo.int/publication-series/state-of-climate-asia-2023

  1. Zargari, M., Mofidi, A., Entezari, A., and Baaghideh, M. 2024. Climatic comparison of surface urban heat island using satellite remote sensing in Tehran and suburbs. Scientific Reports, 14(1), 643.
  2. https://www.metoffice.gov.uk/research/approach/modelling-systems/unified-model/climate models/hadgem3#:~:text=The%20HadGEM3%20family%20includes%20a,ocean%20biology%20and%20atmospheric%20chemistry.

 

 

Nivar
Volume 48, 124-125 - Serial Number 124
September 2024
Pages 203-224

  • Receive Date 11 February 2024
  • Revise Date 29 May 2024
  • Accept Date 12 June 2024
  • Publish Date 20 March 2024