Yer Yüzeyi Sıcaklıkları ile Kentsel Arazi Kullanımı Arasındaki İlişkinin Belirlenmesi: Şanlıurfa, Diyarbakır ve Mardin Örneği

Year 2023, Volume: 4 Issue: 2, 125 - 150, 28.09.2023

Ömer Ünsal Vedat Avci

https://doi.org/10.48123/rsgis.1195902

Abstract

Çalışma, yer yüzeyi sıcaklıklarındaki (YYS) değişimlerin kent sınırları ve arazi kullanımı ile ilişkisinin Güneydoğu Anadolu Bölgesi’ndeki Şanlıurfa, Diyarbakır ve Mardin kentlerinde ortaya konmasını amaçlamıştır. YYS’de en belirgin artış kent yüzeylerinde meydana gelmektedir. Bu nedenle kentler çevresine göre daha sıcak ortamlar (ısı adası) olarak belirmektedir. Kentlerde farklı arazi kullanımlarına göre YYS de değişmektedir. Bu çalışmada kullanılan veriler 2019 yılı için Landsat 8 (OLI-TIRS), 1990 yılı için Landsat TM 5 uydu görüntüleri, kentsel alan sınırları, CORINE ve kentsel arazi örtüsü/arazi kullanım (AÖ/AK) sınıflarıdır. Literatürde önerilen formüller kullanılarak YYS haritaları oluşturulmuştur. 1990-2019 yılları arasında YYS’de meydana gelen değişim üretilen fark haritaları ile bulunmuştur. YYS değerleri ile arazi kullanım sınıfları örneklem noktaları kullanılarak karşılaştırılmış, meydana gelen YYS değişiminin nedenleri irdelenmiştir. Diyarbakır kentsel alanının %50’sinde, Şanlıurfa’nın %36’sında, Mardin’in %54’ünde kente özgü YYS fark ortalamasının üzerinde YYS değerleri tespit edilmiştir. Ayrıca üç kentte de 1990 yılı kent sınırının genel olarak YYS fark ortalamasının üstünde kaldığı saptanmıştır. Kente ve bölgeye özgü önerilerin yanı sıra aktif ve nitelikli yeşil altyapı çalışmaları ile kent çekirdeklerinde koruma-kullanma dengesi gözetilerek iklim projeksiyonlarına uygun ve yenilikçi çözümlerin uygulanması tavsiye edilmektedir.

Keywords

Yer yüzeyi sıcaklığı, Arazi kullanımı, Kentleşme, Kentsel ısı adası

Determining the Relationship Between Land Surface Temperatures and Urban Land Use: The Example of Şanlıurfa, Diyarbakır, and Mardin

Abstract

This study aims to reveal the relationship between changes in land surface temperatures (LST) and land use in Şanlıurfa, Diyarbakır, and Mardin urban boundary in the Southeastern Anatolia Region of Türkiye. The most significant increase in LST occurs on urban surfaces. For this reason, cities appear as warmer environments (heat island) compared to their surroundings. Also, LST changes according to different land usage in cities. The data used in this study are Landsat 8 for 2019, Landsat 5 satellite images for 1990, urban area boundaries, CORINE and urban land use/land cover (LU/LC) classes. LST maps were created using the formulas suggested in the literature. The change in LST was found with different maps between 2019-1990. LST values and land use classes were compared using sampling points, and the reasons for the LST change were examined. In 50% of the Diyarbakır urban area, 36% of Şanlıurfa, and 54% of Mardin, temperature values above the city-specific LST difference average were determined. Also, it was determined that the urban border of 1990 in all three cities was generally above the average of the LST difference. In addition to urban and region-specific suggestions, it is recommended to implement climate-smart and innovative solutions by considering the protection-utilization balance in urban cores with active and qualified green infrastructure works.

Keywords

Land surface temperature, Land use, Urbanization, Urban heat island

References

• Akbari, H., Pomerantz, M., & Taha, H. (2001). Cool surfaces and shade trees to reduce energy use and improve air quality in urban areas. Solar Energy, 70(3), 295-310.
• Aksu, V., & Ulu, F. (2004). Kentsel mekanlarda açık ve yeşil alanların önemi ve Trabzon kenti ölçeğinde değerlendirilmesi (DKOA Yayın No: 21). Trabzon: Doğu Karadeniz Ormancılık Araştırma Enstitüsü.
• Almeida C. Rd., Teodoro A. C., & Gonçalves A. (2021). Study of the Urban Heat Island (UHI) using remote sensing data/techniques: A systematic review. Environments, 8(10), 105. doi: 10.3390/environments8100105.
• Avdan, U., & Jovanovska G. (2016). Algorithm for automated mapping of land surface temperature using LANDSAT 8 satellite data. Journal of Sensors, 2016, 1480307. doi: 10.1155/2016/1480307.
• Barsi, J. A., Schott, J. R., Hook, S. J., Raqueno, N. G., Markham, B. L., & Radocinski, R. G. (2014). Landsat 8 thermal infrared sensor (TIRS) vicarious radiometric calibration. Remote Sensing, 6(11), 11607-11626.
• Bektaş Balçık, F., (2014). Determining the impact of urban components on land surface temperature of Istanbul by using remote sensing indices. Environmental Monitoring and Assessment, 186, 859-872.
• Carnahan, W. H., & Larson, R. C. (1990). An analysis of an urban heat sink. Remote Sensing of Environment, 33(1), 65-71.
• Chander, G., & Markham, B. (2003). Revised Landsat-5 TM radiometric calibration procedures and postcalibration dynamic ranges. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 41(11), 2674-2677.
• Coll, C., Galve, J. M., Sánchez, J. M., & Caselles, V. (2010). Validation of Landsat-7/ETM+ thermal band calibration and atmospheric correction with ground-based measurements. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 48(1), 547-555.
• Copernicus. (2012, Ocak 27). Urban atlas supplement I. Retrieved from https://acp.copernicus.org/preprints/acp-2019-127/acp-2019-127-supplement.pdf.
• Copernicus. (2022, Kasım 15). CORINE land cover. Retrieved from https://land.copernicus.eu/pan-european/corine-land-cover.
• Costanzo, V., Evola, G., & Marletta, L. (2016). Energy savings in buildings or UHI mitigation? Comparison between green roofs and cool roofs. Energy and Buildings, 114(2016), 247-255.
• Çiçek, İ., & Doğan, U. (2005). Ankara’da şehir ısı adasının incelenmesi. Coğrafi Bilimler Dergisi, 3(1), 57-72.
• ÇŞİDB. (2019, Aralık 24). Urban atlas. Retrieved from http://ecbsservis.csb.gov.tr/arcgis/rest/services/YAYIN/ urbanatlas_ondokuz/MapServer.
• Dihkan, M., Karsli, F., Guneroglu, N., & Guneroglu, A. (2018). Evaluation of urban heat island effect in Turkey. Arabian Journal of Geosciences, 11, 186. doi: 10.1007/s12517-018-3533-3.
• Ekinci Yelen, K. (2019, Kasım 28). Çevre ve Şehircilik Bakanlığı CBS Genel Müdürlüğü kentsel alanlarda arazi kullanım haritası. Retrieved from https://www.basarsoft.com.tr/download/konferans2019/kubra-ekinci-konferans-2019-sunum.pdf.
• ESRI. (2022, Aralık 12). Environmental Systems Research Institute. Retrieved from https://www.esri.com/en-us/home.
• Fahmy, M. El-Hady, H., Mahdy, M., & Abdelalim, M. F. (2017). On the green adaptation of urban developments in Egypt; predicting community future energy efficiency using coupled outdoor-indoor simulations. Energy and Buildings, 153(2017), 241-261.
• Giannini, M.B., Belfiore, O.R., Parente, C., & Santamaria, R. (2015). Land surface temperature from landsat 5 TM images: comparison of different methods using airborne thermal data. Journal of Engineering Science and Technology Review, 8(3), 83-90.
• Good, E. J. (2016). An in situ-based analysis of the relationship between land surface “skin” and screen-level air temperatures. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 121(15), 8801-8819.
• GEE. (2022, Ekim 16). Google Earth Engine. Retrieved from https://earthengine.google.com/timelapse/
• Güzel, A. (2020). Şanlıurfa ili doğal coğrafya özellikleri. Uluslararası Sosyal Araştırmalar Dergisi, 13(71), 195-215.
• IPCC. (2022, Şubat 27). Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Retrieved from https://report.ipcc.ch/ar6/wg2/IPCC_AR6_WGII_FullReport.pdf
• Kaçmaz, G., & Gürbüz, E. (2022). Arazi örtüsü değişiminin arazi yüzey sıcaklığına etkisinin uzaktan algılama ve CBS entegrasyonu ile belirlenmesi: Aksaray ili örneği. Harita Dergisi, 88(167), 38-54.
• Karadoğan, S., & Kavak, M. T. (2017). Diyarbakır havzasında iklim üzerinde etkili olan yer şekilleri ve litolojik faktörlerin MODIS uydu görüntüsü verileri ile incelenmesi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 60(4), 557-568.
• Kırkık Aydemir, K. P., Kazancı Altınok, G., & Ünsal, Ö. (2022). Determining UHI effect by remote sensing method in Bolu city centre, Turkey. International Journal of Architecture and Planning, 10(2), 735-758.
• Kuşak, L., & Küçükali, U. F. (2020, November). Evaluation of the change of Istanbul Anatolian Side land surface temperature values with CORINE data. In 1st Intercontinental Geoinformation Days, 2020. Proceedings. (pp. 64-67).
• Mercan, Ç. (2020). Yer yüzey sıcaklığının termal uzaktan algılama görüntüleri ile araştırılması: Muş ili örneği. Türkiye Uzaktan Algılama Dergisi, 2(2), 42-49.
• MGM. (2022). Şanlıurfa, Diyarbakır ve Mardin illerinin sıcaklık ve yağış verileri. Retrieved from https://mevbis.mgm.gov.tr/mevbis/ui/index.html#/Workspace.
• Li, D., Liao, W., Rigden, A. J., Liu, X., Wang, D., Malyshev, S., & Shevliakova, E. (2019). Urban heat island: Aerodynamics or imperviousness?. Science Advances, 5(4). Eaaau4299. doi: 10.1126/sciadv.aau429.
• Oğuz, H. (2015). ASTER uydu görüntüsünden yer yüzey sıcaklığını hesaplayan bir yazılım aracı geliştirilmesi. Journal of Agricultural Sciences, 21(4) , 471-482.
• OSM. (2022, Ekim 12). Open Street Map. Retrieved from https://www.openstreetmap.org/#map=14/37.8972/41.1272
• Orhan, O., Ekercin, S., & Dadaşer Çelik, F. (2014). Use of Landsat land surface temperature and vegetation indices for monitoring drought in the Salt Lake Basin Area, Turkey. The Scientific World Journal, 2014, 142939. doi: 10.1155/2014/142939.
• Orhan, O. & Yakar, M. (2016). Investigating land surface temperature changes using Landsat data in Konya, Turkey. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, XLI-B8, 285–289.
• Özmekik İ. M., Ersoy Tonyaloğlu E., & Göktuğ T.H. (2022). Kent atlası verilerinden kentsel saçaklanmanın belirlenmesi: Samsun ili örneği. Turkish Journal of Landscape Research, 5(2), 102-111.
• Peng, S., Piao, S., Ciais, P., Friedlingstein, P., Ottle C., Bréon, F. M., Nan, H., Zhou, L., & Myneni, R. B. (2012). Surface urban heat island across 419 global big cities. Environmental Science & Technology, 46(2), 696-703.
• Polat, N. (2020). Mardin ilinde uzun yıllar yer yüzey sıcaklığı değişiminin incelenmesi. Türkiye Uzaktan Algılama Dergisi, 2(1), 10-15.
• Rosenfeld, A. H., Akbari, H., Bretz, S., Fishman, B. L., Kurn, D. M., Sailor, D., & Taha, H. (1995). Mitigation of urban heat islands: materials, utility programs, updates. Energy and Buildings, 22(3), 255-265.
• Schwaab, J., Meier, R., Mussetti, G., Seneviratne, S., Bürgi, C., & Davin, E. L. (2021). The role of urban trees in reducing land surface temperatures in European cities. Nature Communications, 12(1), 6763. doi: 10.1038/s41467-021-26768-w.
• Shao, H., & Kim, G. (2022). A Comprehensive Review of Different Types of Green Infrastructure to Mitigate Urban Heat Islands: Progress, Functions, and Benefits. Land, 11(10), 1792. doi: 10.3390/land11101792.
• Sharma, A., Conry, P., Fernando, H. J. S., Hamlet, A. F., Hellman, J. J., & Chen, F. (2016). Green and cool roofs to mitigate urban heat island effects in the Chicago metropolitan area: evaluation with a regional climate model. Environmental Research Letters, 11(6), 064004. doi: 10.1088/1748-9326/11/6/064004.
• Sobrino, J. A., Jiménez-Muñoz, J. C., & Paolini, L. (2004). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of Environment, 90(4), 434-440.
• Sobrino, J. A, Jiménez-Muñoz, J, C., Guillem, Sòria, M., Luis Guanter, R., Moreno J., Plaza, A., & Martínez., P. (2008). Land surface emissivity retrieval from different VNIR and TIR sensors. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 46(2), 316-327.
• Soydan, O. (2020). Effects of landscape composition and patterns on land surface temperature: Urban heat island case study for Nigde, Turkey. Urban Climate, 34, 100688. doi: 10.1016/j.uclim.2020.100688
• TOB. (2023, Nisan 8). CORINE projesi. T.C. Tarım ve Orman Bakanlığı. Retrieved from https://corine.tarimorman.gov.tr/ corineportal/araziortususiniflari.html.
• Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8(2), 127-150.
• Uğur, A., & Aliağaoğlu, A. (2019). Şehir coğrafyası. İstanbul: Nobel Akademik Yayıncılık.
• USGS. (2021, Aralık 9). United states geological survey using the USGS Landsat level-1 data product. Retrieved from https://www.usgs.gov/landsat-missions/using-usgs-landsat-level-1-data-product.
• USGS. (2022, Ekim 12). Earth explorer. Retrieved from https://earthexplorer.usgs.gov.
• Uysal, M., & Polat, N. (2015). An Investigation of the relationship between land surface temperatures and biophysical indices retrieved from Landsat TM in Afyonkarahisar (Turkey). Tehnicki Vjesnik-Technical Gazette, 22(1), 177-182.
• Ünal Çilek, M., & Çilek, A. (2021). Analyses of land surface temperature (LST) variability among local climate zones (LCZs) comparing Landsat-8 and ENVI-met model data. Sustainable Cities and Society, 69, 102877. doi: 10.1016/j.scs.2021.102877.
• Ünal Çilek, M. (2022). Kentsel yüzey ısı adalarının belirlenmesinde yer yüzey sıcaklık verilerinin kullanımı. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, 33, 213-222. doi: 10.31590/ejosat.1039572.
• Wang, X., Dallimer, M., Scott, C. E., Shi, W., & Gao, J. (2021). Tree species richness and diversity predicts the magnitude of urban heat island mitigation effects of greenspaces. Science of The Total Environment, 770, 145211. doi: 10.1016/j.scitotenv.2021.145211.
• World Bank Group. (2022, Ekim 18). Türkiye country climate and development report. Retrieved from http://hdl.handle.net/10986/37521.
• Yıldırım, M. (2020). Shading in the outdoor environments of climate-friendly hot and dry historical streets: The passageways of Sanliurfa, Turkey. Environmental Impact Assessment Review, 80(2020), 106318. doi: 10.1016/j.eiar.2019.106318.
• Yücel, T. (1987). Türkiye coğrafyası. Ankara: Türk Kültürünü Araştırma Enstitüsü.