Examination of the Impact of Local Climate Zones (LCZs) on the Urban Heat Island (UHI) Effect: The Case of Denizli

Abstract

The urban heat island phenomenon is considered a local manifestation of global climate change. In this context, through studies supported by time-series analyses of climate data, policies, strategies, and action plans are being developed by considering urbanization dynamics in the built environment and a sustainable ecosystem approach in the natural environment. This study aims to determine local climate zones and examine the effects of local climate zones on the urban heat island (UHI) in central districts of Denizli province. A three-stage methodology is adopted. In the first stage, a comprehensive database is created, and statistical analyses in study area are performed using Geographic Information Systems (GIS) tools. The second stage involves spatial analyses in study area, examining the relationship between local climate zones and the UHI effect through a literature review. In the third and final stage, based on the findings, policies and strategies are formulated to mitigate the UHI effect and adapt to climate change, considering the distinct characteristics of the different local climate zones.

Keywords

• Urban heat island (UHI)
• Local climate zone (LCZ)
• Urban planning
• Geographic Information Systems (GIS)
• Remote Sensing (RS)

Yerel İklim Bölgelerinin Kentsel Isı Adası (KIA) Etkisi Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi: Denizli Örneği

Abstract

Kentsel ısı adası olgusu, küresel iklim değişikliğinin yerel düzeydeki bir tezahürü olarak ele alınmaktadır. Bu bağlamda, iklim verilerinin zaman serisi analizleriyle desteklendiği çalışmalar aracılığıyla yapılaşmış çevredeki kentleşme dinamikleri ve doğal çevrede sürdürülebilir ekosistem yaklaşımı dikkate alınarak politika, strateji ve eylem planları geliştirilmektedir. Çalışmada Denizli kentinin merkez ilçelerinde yerel iklim bölgelerinin belirlenmesi ve yerel iklim bölgelerinin kentsel ısı adası üzerindeki etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Üç aşamalı bir yöntemin benimsendiği çalışmada; ilk aşamada ilgili kurumlardan temin edilen verilerle Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) kullanılarak kapsamlı bir veri tabanı oluşturulmuş ve çalışma alanında istatistiksel analizler gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada, çalışma alanında mekânsal analizler yapılmış ve literatür taraması sonucunda yerel iklim bölgeleri ile kentsel ısı adası etkisi arasındaki ilişki irdelenmiştir. Üçüncü ve son aşamasında ise, elde edilen bulgular ışığında, yerel iklim bölgelerinin farklılaşan özellikleri dikkate alınarak kentsel ısı adası etkisinin azaltılması ve iklim değişikliğine uyum sağlanmasına yönelik politikalar ve stratejiler üretilmiştir.

Keywords

• Kentsel ısı adası (KIA)
• Yerel iklim bölgeleri (YİB)
• Şehir planlama
• Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS)
• Uzaktan Algılama (UA)

References

1. Auer, A. H. Jr. (1978). Correlation of land use and cover with meteorological anomalies. Journal of Applied Meteorology, 17(5), 636–643. https://www.jstor.org/stable/26178517
2. Belge, R. (2018), Denizli kent kimliğini oluşturan coğrafi öğeler, Ege Coğrafya Dergisi, 27(2), 167-181. https://dergipark.org.tr/tr/pub/ecd/article/499233
3. Canan, F. (2017). Kent geometrisine bağlı olarak kentsel ısı adası etkisinin belirlenmesi: Konya örneği. Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlik Fakültesi Dergisi, 32(3), 69-80. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.357202
4. Chandler, T. J. (1965). The climate of London. Hutchinson. Progress in Physical Geography, 33(3), 437–442.
5. Cheela, V. S., John, M., Biswas, W. & Sarker, P. (2021). Combating urban heat island effect—A review of reflective pavements and tree shading strategies. Buildings, 11(3), 93. https://doi.org/10.3390/buildings11030093
6. Copernicus İklim Değişikliği Servisi (CCCS) (2023). Küresel yüzey sıcaklığı değişimleri. https://www.iisd.org/impact-areas/topics, Erişim Tarihi: Ekim 2025.
7. Çilek Ünal, M. (2022). Kentsel yüzey ısı adalarının belirlenmesinde yer yüzey sıcaklık verilerinin kullanımı. Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (33), 213-222. https://doi.org/10.31590/ejosat.1039572
8. Çobanyilmaz, P. & Yüksel, Ü. D. (2013). Kentlerin iklim değişikliğinden zarar görebilirliğinin belirlenmesi: Ankara örneği. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 17(3), 39-50. https://dergipark.org.tr/en/pub/sdufenbed/article/221982?issue_id=20802

9. Dai, Z., Guldmann, J. M. & Hu, Y. (2018). Spatial regression models of park and land-use impacts on the urban heat island in central Beijing. Science of the total environment, 626, 1136-1147. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.165
10. Debbage, N. & Shepherd, J.M. (2015). The urban heat ısland effect and city contiguity. Computers, Environment and Urban Systems, 54, 181-194. https://doi.org/10.1016/j.compenvurbsys.2015.08.002
11. Duman Yüksel, Ü. & Yılmaz, O. (2008). Ankara kentinde kentsel ısı adası etkisinin yaz aylarında uzaktan algılama ve meteorolojik gözlemlere dayalı olarak saptanması ve değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 23(4), 937-952. https://dergipark.org.tr/tr/pub/gazimmfd/article/88558
12. Duymuş, E., Karaca, M. & Yılmaz, H. (2025). Urban heat island mitigation strategies for sustainable cities: A comprehensive review. Sustainable Cities and Society, 85, 104532.
13. Ellefsen, R. (1991). Mapping and measuring buildings in the canopy boundary layer in ten U.S. cities. Energy and Buildings, 15–16, 1025–1049. https://doi.org/10.1016/0378-7788(91)90097-M
14. Estoque, R. C., Murayama, Y. & Myint, S. W. (2021). Monitoring urban heat ısland effects using landsat data. Remote Sensing of Environment, 256, 112313.
15. Feyisa, G. L., Dons, K. & Meilby, H. (2014). Efficiency of parks in mitigating urban heat island effect: An example from Addis Ababa. Landscape and Urban Planning, 123, 87-95. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2013.12.008
16. Field, A. (2018). Discovering statistics using IBM SPSS Statistics (5th ed.). Sage Publications.
17. Google Earth (2025). Uydu görüntüleri. Erişim Tarihi: Eylül 2025.
18. Gunawardena, K. R., Wells, M. J. & Kershaw, T. (2017). Utilising green and bluespace to mitigate urban heat island intensity. Science of the Total Environment, 584, 1040-1055. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.158
19. Jabbar, M., Yusoff, M. M. & Shafie, A. (2023). Assessing urban heat island effects and mitigation strategies in tropical cities. Urban Climate, 48, 101417.
20. Kara, H. (2011). Denizli şehrinde gecekondulaşmanın önlenmesi ve toplu konutlar, Doğu Coğrafya Dergisi, 15 (23), 103 – 118.
21. Keleş, R. (2012). Kentleşme Politikası (12. Baskı). İmge Kitabevi.
22. Li, W., Cao, Q., Lang, K. & Wu, J. (2017). Linking potential heat source and sink to urban heat island: Heterogeneous effects of landscape pattern on land surface temperature. Science of the Total Environment, 586, 457-465. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.01.191
23. Liu, Y., Huang, X., Yang, H. & Zhong, T. (2014). Environmental effects of land-use/cover change caused by urbanization and policies in Southwest China Karst area–A case study of Guiyang. Habitat International, 44, 339-348. https://doi.org/10.1016/j.habitatint.2014.07.009
24. Meteoroloji Genel Müdürlüğü (2021). Denizli İli İklim Sınıflandırması. https://www.mgm.gov.tr/. Accessed date: 23 Şubat 2023.
25. Meteoroloji Genel Müdürlüğü (2025). Resmi İklim İstatistikleri. https://mgm.gov.tr/veridegerlendirme/il-ve-ilceler-istatistik.aspx?m=DENIZLI. Erişim Tarihi: Şubat 2025. Mills, G. (2008). Luke Howard and the climate of London. Weather, 63(6), 153-157. https://doi.org/10.1002/wea.195
26. Monteiro, M. V., Doick, K. J., Handley, P. & Peace, A. (2016). The impact of greenspace size on the extent of local nocturnal airtemperature cooling in London. Urban Forestry ve Urban Greening, 16, 2016, 160–169.
27. Nuruzzaman, M. (2015). Urban heat island: Causes, effects, and mitigation measures - A review. International Journal of Environmental Monitoring and Analysis, 3(2), 67-73.
28. Oğuz, K., Oğuz, E., & Coşkun, M. (2016). Coğrafi Bilgi Sistemleri İle Taşkın Risk Alanlarının Belirlenmesi: Artvin İli Örneği. 4. Ulusal Taşkın Sempozyumu, 23 – 25 Kasım 2016, Rize, Türkiye.
29. Oke, T. R. (1973). City size and the urban heat island. Atmospheric Environment, 7, 769— 779.
30. Oke, T. R. (2004). Initial guidance to obtain representative meteorological observations at urban sites. World Meteorological Organization (WMO), Instruments and Observing Methods Report No. 81.
31. Özcan, N.S. (2017). Denizli Kentinin Kaçınılmaz Sorunu: Kentsel Hava Kirliliği, Perspektifler - 2017 Denizli Dosyası, Pamukkale Üniversitesi Yayınları, 1. Baskı, Denizli.
32. Özcan, O. (2008). Sakarya Nehri alt havzası’nın taşkın riski analizinin uzaktan algılama ve cbs ile belirlenmesi. Doktora Tezi, Bilişim Enstitüsü, İstanbul Teknik Üniversitesi.
33. Pancar, Z. B. & Gökçe, D. (2022). Hidro - meteorolojik karakterli afet riski bulunan alanlardaki mevcut mekânsal planlama kararları: Serik (Antalya) örneği, Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 13(2), 229-245. https://doi.org/10.29048/makufebed.1139695
34. Peng, J., Xie, P., Liu, Y. & Ma, J. (2016). Urban thermal environment dynamics and associated landscape pattern factors: A case study in the Beijing metropolitan region. Remote Sensing of Environment, 173, 145-155.
35. Phelan, P. E., Kaloush, K., Miner, M., Golden, J., Phelan, B., Silva, H. & Taylor, R. A. (2015). Urban heat island: Mechanisms, implications, and possible remedies. Annual Review of Environment and Resources, 40, 285-307.
36. Şahin, Ü. & Türkeş, M. (2021). İklim değişikliği ve kentler: Türkiye’de iklim değişikliği ile mücadelede kentsel politikaların rolü. İklim Değişikliği ve Çevre, 10(1), 1-12.
37. Şanlı, C. & Kara, H. (2019), Determination of thermal tourism potential in Karahayıt, Denizli: A study on local tourists, lnternational Journal of Geography And Geography Education, 266-282.
38. Somuncu, D.H. (2021). Kentsel ısı adası etkisinin yerel iklim bölgeleri sınıflandırma sistemi kullanılarak irdelenmesi: Ankara kent merkezi örneği. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Şehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı, Ankara.
39. Spearman, C. (1904). The proof and measurement of association between two things. American Journal of Psychology, 15(1), 72-101.
40. Stewart, I. D. & Oke, T. R. (2012). Local climate zones for urban temperature studies. Bulletin of the American Meteorological Society, 93(12), 1879-1900.
41. Stone Jr, B., Vargo, J., Liu, P., Hu, Y. & Russell, A. (2013). Climate change adaptation through urban heat management in Atlanta, Georgia. Environmental Science and Technology, 47(14), 7780-7786.
42. Sundborg, Å. (1950). Local climatological studies of the temperature conditions in an urban area. Tellus, 2(3), 222–232.
43. Takebayashi, H. & Senoo, M. (2018). Analysis of the relationship between urban size and heat island intensity using WRF model. Urban Climate, 24, 287-298.
44. Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) (2023). Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi Sonuçları, 2022. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Adrese-Dayali-Nufus-Kayit-Sistemi-Sonuclari-2022-49685, Erişim Tarihi: Ocak 2026.
45. Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) (2024). Türkiye İstatistik Kurumu (TÜİK) Adrese Dayalı Nüfus Kayıt Sistemi, İller Göre Nüfus ve Nüfus Artış Hızı. https://data.tuik.gov.tr/Bulten/Index?p=Adrese-Dayali-Nufus-Kayit-Sistemi-Sonuclari-2024-53783. Erişim Tarihi: Mart 2025.
46. Unger, J., Lelovics, E. & Gál, T. (2014). Local Climate Zone mapping using GIS methods in Szeged. Hungarian Geographical Bulletin, 63(1), 29-41. https://doi.org/10.15201/hungeobull.63.1.3
47. United Nations (UN) (2022). World urbanization prospects: The 2022 revision. Erişim Tarihi: Aralık 2024. Wang, J., Huang, B., Fu, D. & Atkinson, P. M. (2015). Spatiotemporal variation in surface urban heat island intensity and associated determinants across major Chinese cities. Remote Sensing, 7(4), 3670-3689. https://doi.org/10.3390/rs70403670
48. Wu, L.Y. (2010). Applicability of the resource-based and dynamic-capability views under environmental volatility. Journal of Business Research, 63, 27-31. https://doi.org/10.1016/j.jbusres.2009.01.007
49. Yao, L., Sun, S., Song, C., Wang, Y. & Xu, Y. (2022). Recognizing surface urban heat ‘island’effect and its urbanization association in terms of intensity, footprint, and capacity: A case study with multi- dimensional analysis in Northern China. Journal of Cleaner Production, 372, 133720.
50. Yavuzçehre, P.S. (2017). Denizli kentsel mekanında değişim. İdealkent Kent Araştırmaları Dergisi. https://dergipark.org.tr/en/pub/idealkent/article/417447
51. Yılmaz, S. & Öztürk, D. (2023). Evaluation of green infrastructure solutions for urban heat island effect in Turkish cities. Journal of Environmental Management, 330, 117185.
52. Yin, Z., Liu, Z., Liu, X., Zheng, W. & Yin, L. (2023). Urban heat islands and their effects on thermal comfort in the US: New York and New Jersey. Ecological Indicators, 154, 110765.
53. Yüksel, Ü. D. (2006). İklim değişikliği ve kentsel ısı adası etkileşimi: İstanbul örneği. İTÜ Dergisi, 5(2), 45-58.
54. Zheng, Y., Ren, C., Xu, Y., Wang, R., Ho, J., Lau, K. & Ng, E. (2018). GIS-based mapping of Local Climate Zone in the high-density city of Hong Kong. Urban Climate, 24, 419- 448. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2017.05.008
55. Zhou, D., Zhao, S., Liu, S., Zhang, L. & Zhu, C. (2014). Surface urban heat island in China’s 32 major cities: Spatial patterns and drivers. Remote Sensing of Environment, 152, 51-61. https://doi.org/10.1016/j.rse.2014.05.017
56. Zullo, F., Fazio, G., Romano, B., Marucci, A. & Fiorini, L. (2019). Effects of urban growth spatial pattern (UGSP) on the land surface temperature (LST): A study in the Po Valley (Italy). Science of The Total Environment, 650, 1740-1751. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.331