Evaluation of Factors Affecting Land Surface Temperature Variation: The Case of Denizli

Abstract

Climate change has caused significant increases in urban surface temperatures, prioritizing discussions on urban resilience and sustainability. This study aims to analyze surface temperature changes in the central districts of Denizli, identify the factors contributing to temperature increases, and provide recommendations for future adaptation strategies. A mixed-methods approach was employed, combining fieldwork and the analysis of secondary data. In the first stage, Landsat satellite images and CORINE land cover data from 1990 and 2018 were examined. Subsequently, detailed evaluations were conducted on urban grids selected based on various criteria to identify urban and environmental factors. Ten sample areas representing five different land use and settlement types within the urbanized area (western periphery, commercial area, residential area, eastern periphery, and industrial zone) were analyzed in terms of geographical, urban, structural, and environmental factors. The findings reveal that surface temperatures in the city center increased by an average of 4°C from 1990 to 2018, with hotspots concentrated primarily in areas characterized by continuous urban structures and industrial zones. The results demonstrate that, in addition to changes in land cover, urban texture elements significantly influence surface temperatures. Urban land use types, the quality and continuity of green spaces, and geographical factors emerged as key determinants. This study provides a unique contribution by analyzing urban heat island effects at a micro scale, comparing data from different years, and examining spatial and climatic changes. It offers insights for developing climate-sensitive urban planning strategies. Its significance is further enhanced by serving as a concrete example for rapidly growing Anatolian cities like Denizli.

Keywords

• Climate Change
• Urban Heat Island
• Land Use Change
• Remote Sensing
• Urban Planning

Yeryüzü Sıcaklık Değişimini Etkileyen Faktörlerin İncelenmesi: Denizli İli Örneği

Abstract

Kentler, yoğun nüfus ve ekonomik faaliyetlerin merkezi olması nedeniyle doğal ve sosyal risklerle karşı karşıya kalmaktadır. Özellikle iklim değişikliğiyle birlikte kentlerin yer yüzü sıcaklıklarında ciddi artışlar yaşanmakta, bu durum kentsel dayanıklılık ve sürdürülebilirlik tartışmalarını öncelikli hale getirmektedir. Bu çalışmanın amacı, Denizli il merkezindeki yeryüzü sıcaklık değişimlerini analiz ederek sıcaklık artışına neden olan faktörleri belirlemek ve gelecekte uygulanabilecek uyum stratejileri için öneriler sunmaktır. Çalışmada saha çalışması ve ikincil verilerin analizini içeren karma bir yöntem kullanılmıştır. İlk aşamada 1990 ve 2018 yıllarına ait Landsat uydu görüntüleri ve CORINE arazi örtüsü verileri incelenmiş, devamında kentsel ve çevresel faktörlerin belirlenebilmesi için çeşitli kriterlere göre seçilen kentsel dokular üzerinden detaylı değerlendirme yapılmıştır. Kentsel yerleşik alanda 5 farklı arazi kullanım ve yerleşim türünü temsilen 10 adet örneklem alan seçilmiş (batı kent çeperi, ticaret alanı, yerleşik alan, doğu kent çeperi, sanayi), coğrafi, kentsel, yapısal ve çevresel faktörler bakımından değerlendirmeye alınmıştır. Elde edilen bulgular, kent merkezindeki yeryüzü sıcaklıklarının 1990 yılına kıyasla 2018 yılında ortalama 4°C arttığını, sıcak bölgelerin özellikle sürekli şehir yapısı ve endüstriyel alanlarda yoğunlaştığını göstermektedir. Arazi örtüsü değişiminin yanı sıra kentsel doku unsurlarının da yüzey sıcaklıkları üzerinde belirgin bir rol oynadığı ortaya konmuştur. Bu bağlamda kentsel arazi kullanım türü, yeşil alanların nitelik ve sürekliliği ile coğrafi faktörler ön plana çıkmaktadır. Bu çalışma, kentsel ısı adası etkilerinin mikro ölçekte analiz edilmesi, farklı yıllara ait verilerin karşılaştırılması ile mekânsal-iklimsel değişimin incelenmesi ve iklime duyarlı kentsel planlama stratejileri geliştirilmesi açısından özgün bir katkı sunmaktadır. Özellikle Denizli gibi hızlı büyüyen Anadolu kentleri için somut bir örnek olması, çalışmanın önemini artırmaktadır.

Keywords

• İklim Değişikliği
• Kentsel Isı Adası
• Arazi Örtüsü Değişimi
• Uzaktan Algılama
• Kentsel Planlama

References

1. Adıgüzel, F., Sert, E. B., & Çetin, M. (2022). Kentsel alanda kullanılan zemin malzemelerinden kaynaklanan yüzey sıcaklığı artışının önlenmesinde ağaçların etkisinin belirlenmesi. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi, 27(1), 18-26. https://doi.org/10.37908/mkutbd.1024883
2. Akyürek, Ö. (2020). Termal Uzaktan Algılama Görüntüleri İle Yüzey Sıcaklıklarının Belirlenmesi: Kocaeli Örneği. Doğal Afetler Ve Çevre Dergisi, 6(2), 377-390. https://doi.org/10.21324/dacd.667594
3. Alkan, A., Adıgüzel, F., & Kaya, E. (2017). Batman Kentinde Kentsel Isınmanın Azaltılmasında Yeşil Alanların Önemi. Coğrafya Dergisi, (34), 62-76.
4. Altınok, G. K. (2022). Kentsel büyüme dinamiklerinin iklim değişikliği etkileri çerçevesinde yeniden irdelenmesi. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 1(1), 174-198.
5. An, S. M., Kim, B. S., Lee, H. Y., Kim, C. H., Yi, C. Y., Eum, J. H., & Woo, J. H. (2014). Three-dimensional point cloud based sky view factor analysis in complex urban settings. International Journal of Climatology, 34(8). https://doi.org/10.1002/joc.3868
6. Aşıcı, G., Hazar, D., K., & Aygün Oğur, A., (2022). Analyzing the Rural-Urban Fringe From the Perspective of Climate Change: The Case of Denizli. IDUPEM’22 International Landscape Planning and Design Research Symposium “Ecosystem Restoration” Proceeding Book, s. 13-30. 2-4 December 2022 / Izmir Democracy University
7. Aşıcı, G., Aygün Oğur, A., & Hazar, D. (2025). Kır-Kent Çeperinde İklime Duyarlı Planlama Yaklaşımı: Denizli Örneği. Planning, 35(1), 0-0. https://doi.org/10.14744/planlama.2024.10438
8. Aygün, A., & Baycan, T. (2020). Risk assessment of urban sectors to climate change in Istanbul. Economic and Social Changes-Facts Trends Forecast. 13(3), 211–227. https://doi.org/10.15838/esc.2020.3.69.14

9. Blackford, A., Cowan, T., Nair, U., Phillips, C., Kaulfus, A., & Freitag, B. (2024). Synergy of urban heat, pollution, and social vulnerability in one of America's most rapidly growing cities: Houston, we have a problem. GeoHealth, 8(9). https://doi.org/10.1029/2024GH001079
10. Bourbia, F., & Boucheriba, F. (2010). Impact of street design on urban microclimate for semi arid climate (Constantine). Renewable Energy, 35(2), 343-347. https://doi.org/10.1016/j.renene.2009.07.017
11. Canan, F. (2017). Kent Geometrisine Bağlı Olarak Kentsel Isı Adası Etkisinin Belirlenmesi: Konya Örneği. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 32(3), 69-80. https://doi.org/10.21605/cukurovaummfd.357202
12. Cetin, M., Ozenen Kavlak, M., Senyel Kurkcuoglu, M. A., Bilge Ozturk, G., Cabuk, S. N., & Cabuk, A. (2024). Determination of land surface temperature and urban heat island effects with remote sensing capabilities: the case of Kayseri, Türkiye. Natural Hazards, 120(6), 5509-5536. https://doi.org/10.1007/s11069-024-06431-5
13. Copernicus (2024). Copernicus Land Monitoring Service. land.copernicus.eu Son Erişim: 27.11.2024.
14. Çiçek, İ. (2005). Ankara'da Şehir ve Kırsal Sıcaklık Farklarındaki Değişiklikler (1970-2002). Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Dergisi, 15(2), 1-16.
15. Demircan, M., Alan, İ., ve Şensoy, S. (2011). Coğrafî Bilgi Sistemleri kullanarak sıcaklık haritalarının çözünürlüğünün artırılması. TMMOB Harita ve Kadastro Mühendisleri Odası, 13, 18-22.
16. DSÖ, (2024). Heat and Health. https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/climate-change-heat-and-health. Son Erişim: 25.11.2024
17. Eliasson, I. (1990). Urban geometry, surface temperature and air temperature. Energy and Buildings, 15(1-2), 141-145. https://doi.org/10.1016/0378-7788(90)90125-3
18. Erdoğan, G., Simsar, S., Sakal, S. D., Kor, Ö., Kardoğan, G., Parıltı, C., Kaya, Y.D., & Gündoğdu, B. (2022). Dirençli şehirler tasarlamak: uygulama kılavuzu arayışı İzmir-Torbalı örneği. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 1(2), 165-202.
19. Geçen, R., (2021). Dağlık Alanlarda Yer Yüzey Sıcaklığının Değişimi ve Üzerinde Etkili Olan Faktörler: Kaçkar Dağı ve Yakın Çevresi Örneği. S. Birinci, Ç.K. Kaymaz ve Y. Kızılkan (Eds) içinde, Coğrafi Perspektifle Dağ ve Dağlık Alanlar II (Sürdürülebilirlik-Yönetim-Örnek Alan İncelemeleri) (s. 189-214). Kriter Yayınları.
20. Geletič, J., Lehnert, M., & Dobrovolný, P. (2016). Land surface temperature differences within local climate zones, based on two central European cities. Remote Sensing, 8(10), 788. https://doi.org/10.3390/rs8100788
21. Gencer, E., Folorunsho, R., Linkin, M., Wang, X., Natenzon, C. E., Wajih, S., ... & Solecki, W. (2018). Disasters and risk in cities. In Climate Change and Cities (ARC 3-2). Second Assessment Report of the Urban Climate Change Research Network (pp. 61-98). Cambridge University Press.
22. Güneş, C., Pekkan, E., & Tün, M. (2021). Eskişehir Kent Merkezinde Yer Alan Üniversite Kampüslerindeki Kentsel Isı Adası Etkilerinin Landsat-8 Uydu Görüntüleri Üzerinden Araştırılması. Ulusal Çevre Bilimleri Araştırma Dergisi, 4(1), 22-32.
23. Güney Ege Kalkınma Ajansı, (2023). 2023 Faaliyet Raporu Kasım 2024.
24. Hepcan, Ç. C. (2022). Doğa temelli çözümler ve kentsel dirençlilik. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 1(2), 19-40.
25. Husain, M. A., Kumar, P., & Gonencgil, B. (2023). Assessment of Spatio-Temporal Land Use/Cover Change and Its Effect on Land Surface Temperature in Lahaul and Spiti, India. Land, 12(7), 1294. https://doi.org/10.3390/land12071294
26. Jiang, J., & Tian, G. (2010). Analysis of the impact of land use/land cover change on land surface temperature with remote sensing. Procedia Environmental Sciences, 2, 571-575. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2010.10.062
27. Kavuncuoğlu, D., & Kiraz, E. D. E. (2022). Hastalık Yüküne Yeni Yük: İklim Değişikliğinin Sağlık Etkileri. Climate and Health Journal, 2(2), 22-30.
28. Kim, J., Lee, D. K., Brown, R. D., Kim, S., Kim, J. H., & Sung, S. (2022). The effect of extremely low sky view factor on land surface temperatures in urban residential areas. Sustainable Cities and Society, 80. https://doi.org/10.1016/j.scs.2022.103799
29. Kuşçu Şimşek, Ç., & Şengezer, B. (2012). İstanbul Metropoliten Alanında Kentsel Isınmanın Azaltılmasında Yeşil Alanların Önemi. Megaron, 7(2), 116-128.
30. Lai, S., Zhao, Y., Fan, Y., & Ge, J. (2021). Characteristics of daytime land surface temperature in wind corridor: A case study of a hot summer and warm winter city. Journal of Building Engineering, 44. https://doi.org/10.1016/j.jobe.2021.103370
31. Li, L., Z., & Duan, S., B., (2018). Earth’s Energy Budget. Comprehensive Remote Sensing, Editör: Shunlin Liang, Elsevier.
32. Liu, Y., Chu, C., Zhang, R., Chen, S., Xu, C., Zhao, D., Meng, C., Ju, M., & Cao, Z. (2024). Impacts of high-albedo urban surfaces on outdoor thermal environment across morphological contexts: A case of Tianjin, China. Sustainable Cities and Society, 100, Article No: 105038. https://doi.org/10.1016/j.scs.2023.105038
33. Mercan, Ç., (2020). Yer Yüzey Sıcaklığının Termal Uzaktan Algılama Görüntüleri ile Araştırılması: Muş İli Örneği. Türkiye Uzaktan Algılama Dergisi, 2(2), 42-49.
34. Miao, C., Yu, S., Hu, Y., Zhang, H., He, X., & Chen, W. (2020). Review of methods used to estimate the sky view factor in urban street canyons. Building and Environment, 168, Article No: 106497. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2019.106497
35. Oğuz, D., & Tonyaloğlu, E. E. (2024). Kentsel Isı Adası ve Açık Yeşil Alan Deseni. Türkiye Peyzaj Araştırmaları Dergisi, 7(2), 165-175. https://doi.org/10.51552/peyad.1603123
36. Oke, T. R. (1981). Canyon geometry and the nocturnal urban heat island: comparison of scale model and field observations. Journal of Climatology, 1(3), 237-254. https://doi.org/10.1002/joc.3370010304
37. Okumus, D. E., & Terzi, F. (2021). Evaluating the role of urban fabric on surface urban heat island: The case of Istanbul. Sustainable Cities and Society, 73, Article No: 103128. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103128
38. Okumus, D. E.; Terzi, F. (2023). Ice floes in urban furnace: Cooling services of cemeteries in regulating the thermal environment of Istanbul’s urban landscape. Urban Climate, 49, 101549. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2023.10154
39. Orhan, O. (2021). Mersin ilindeki kentsel büyümenin yer yüzey sıcaklığı üzerine etkisinin araştırılması. Geomatik, 6(1), 69-76. https://doi.org/10.29128/geomatik.679858
40. Ortaçeşme, V., & Altunbey, P. Z. (2022). İklim Adaptasyonunun Anahtarı Olarak Yeşil Altyapı: Kentsel Doğa ve İklim Değişikliği. Peyzaj, 4(2), 123-132. https://doi.org/10.53784/peyzaj.1220747
41. Özdemir, Z., & Özkaynak, M. (2023). Kentsel Yeşil Alanları Sürdürülebilir Kentleşme Üzerinden Okumak: Amasya Kenti Örneği. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 2(3), 270-292.
42. Özür, N., & Ataol, M. (2018). Türkiye’de CORINE verilerinin kullanılmasına dair değerlendirme. Çankırı Karatekin Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 9(2), 110-130.
43. Pamukkale Travertenleri, https://whc.unesco.org/en/list/485/, Son Erişim: 23.11.2024
44. Portela, C. I., Massi, K. G., Rodrigues, T., & Alcântara, E. (2020). Impact of urban and industrial features on land surface temperature: Evidences from satellite thermal indices. Sustainable Cities and Society, 56, Article No: 102100. https://doi.org/10.1016/j.scs.2020.102100
45. Savasta, E. K., Sarı, İ., Mengi, O., Dogu, D. I., Yiğit, N., Göknur, A., Kılınçarslan, R.Ö., Deniz, D., & Velibeyoğlu, H. (2023). Yeşil Altyapı Kapsamında Atıl Alanlar için Sürdürülebilir Tasarım Yaklaşımı: İzmir Halkapınar Örneği. İdealkent, 15(39), 156-188. https://doi.org/10.31198/idealkent.1121589
46. Sobrino J.A., & Raissouni N., (2000), Toward remote sensing methods for land cover dynamic monitoring: application to Morocco, International Journal of Remote Sensing, 21, 353-66. https://doi.org/10.1080/014311600210876
47. Sobrino, J. A., Jimenez-Munoz, J. C., & Paolini, L. (2004). Land surface temperature retrieval from LANDSAT TM 5. Remote Sensing of Environment, 90(4), 434-440. https://doi.org/10.1016/j.rse.2004.02.003
48. Song, J., Chen, W., Zhang, J., Huang, K., Hou, B., & Prishchepov, A. V. (2020). Effects of building density on land surface temperature in China: Spatial patterns and determinants. Landscape and Urban Planning, 198, Article No: 103794. https://doi.org/10.1016/j.landurbplan.2020.103794
49. Streiling, S., & Matzarakis, A. (2003). Influence of single and small clusters of trees on the bioclimate of a city: a case study. Arboriculture & Urban Forestry (AUF), 29(6), 309-316. https://doi.org/10.48044/jauf.2003.037
50. Sun, R., Lü, Y., Chen, L., Yang, L., & Chen, A. (2013). Assessing the stability of annual temperatures for different urban functional zones. Building and Environment, 65, 90-98. https://doi.org/10.1016/j.buildenv.2013.04.001
51. Sun, X., Crittenden, J. C., Li, F., Lu, Z., & Dou, X. (2018). Urban expansion simulation and the spatio-temporal changes of ecosystem services, a case study in Atlanta Metropolitan area, USA. Science of the Total Environment, 622, 974-987. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.12.062
52. Şekertekin, A., & Marangoz, A. M. (2019). Zonguldak metropolitan alanındaki arazi kullanımı arazi örtüsünün yer yüzey sıcaklığına etkisi. Geomatik, 4(2), 101-111. https://doi.org/10.29128/geomatik.497051
53. Şentürk, Y., & Çubukçu, K. M. (2023). Kentsel Mekânda Soğutma Yayılımının Araştırılması, İzmir Örneği. Coğrafi Bilimler Dergisi, 21(2), 453-480. https://doi.org/10.33688/aucbd.1340464
54. Tanoori, G., Soltani, A., & Modiri, A. (2024). Machine Learning for Urban Heat Island (UHI) Analysis: Predicting Land Surface Temperature (LST) in Urban Environments. Urban Climate, 55, 101962. https://doi.org/10.1016/j.uclim.2024.101962
55. Topuz, M., & Geçen, R. (2021). Silifke ve Erdemli İlçe Merkezlerinin Yer Yüzey Sıcaklığına Etkisi. Çukurova Araştırmaları Dergisi, 7(14), 439-453. http://doi.org/10.29228/cukar.54129
56. Topuz, M., & Geçen, R. (2022). Coğrafya Çalışmalarında Yer Yüzey Sıcaklığı (YYS) Kullanımı. Sosyal, Beşeri ve İdari Bilimler Alanında Yeni Trendler II, Editör: Sinan Sönmez, 69-92, Duvar yayınları, İzmir.
57. Tran, D. X., Pla, F., Latorre-Carmona, P., Myint, S. W., Caetano, M., & Kieu, H. V. (2017). Characterizing the relationship between land use land cover change and land surface temperature. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 124, 119-132. https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2017.01.00
58. Tüik, (2023). Nüfus ve Demografi. https://www.tuik.gov.tr/ Son Erişim: 25.11.2024
59. Tülek, B., & Mirici, M. E. (2019). Kentsel sistemlerde yeşil altyapı ve ekosistem hizmetleri. Peyzaj, 1(2), 1-11.
60. Türkeş, M. (2024). The role of sustainability and sustainable development in climate change mitigation and adaptation. Sustainable Social Development, 2(1), 2407. https://doi.org/10.54517/ssd.v2i1.2407
61. Türkoğlu, N., Çalışkan, O., Çiçek, İ., & Yılmaz, E. (2012). Şehirleşmenin biyoklimatik koşullara etkisinin Ankara ölçeğinde incelenmesi. International Journal of Human Sciences, 9(1), 933-955.
62. Tzavali, A., Paravantis, J. P., Mihalakakou, G., Fotiadi, A., & Stigka, E. (2015). Urban heat island intensity: A literature review. Fresenius Environmental Bulletin, 24(12b), 4537-4554.
63. UN Habitat (2022). World Cities Report 2022, Envisaging the Future of Cities.
64. USGS, (2024). Earth Explorer. https://earthexplorer.usgs.gov, Son Erişim: 27.11.2024
65. USGS, (2024). Land Surface Temperature. https://www.usgs.gov/landsat-missions/landsat-surface-temperature, Son Erişim: 25.11.2024
66. van Vliet, J. (2019). Direct and indirect loss of natural area from urban expansion. Nature Sustainability, 2(8), 755-763. https://doi.org/10.1038/s41893-019-0340-0
67. Yang, J., Jin, S., Xiao, X., Jin, C., Xia, J. C., Li, X., & Wang, S. (2019). Local climate zone ventilation and urban land surface temperatures: Towards a performance-based and wind-sensitive planning proposal in megacities. Sustainable Cities and Society, 47, Article No: 101487. https://doi.org/10.1016/j.scs.2019.101487
68. Yamak, B., Yağcı, Z., Bilgilioğlu, B. B., & Çömert, R. (2021). Investigation of the effect of urbanization on land surface temperature example of Bursa. International Journal of Engineering and Geosciences, 6(1), 1-8. https://doi.org/10.26833/ijeg.658377
69. Yeşil, P., & Güzel, M. (2022). Arazi yüzey sıcaklığı ve yapılı çevre ilişkisi: Ordu. Ö. Demirel ve E. Düzgüneş (Editör.), Peyzaj araştırmaları II (ss. 347-364). Livre de Lyon.
70. Yıldız, A., Bağcı, M., Başaran, C., Çonkar, F.E., & Ayday, C. (2017). Landsat 8 Uydu Verilerinin Jeotermal Saha Araştırmalarında Kullanılması: Gazlıgöl (Afyonkarahisar) Çalışması. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 17(3), 277-284.
71. Yılmaz, E. (2015). Landsat görüntüleri ile Adana yüzey ısı adası. Coğrafi Bilimler Dergisi, 13(2), 115-138. https://doi.org/10.1501/Cogbil_0000000167
72. Yılmaz, E., & Özcanlı, M. (2021). Van Şehir Gelişimi ile Şehir Isı Adası Arasındaki İlişkiler ve Sıcaklık Değişimleri. Van İnsani ve Sosyal Bilimler Dergisi, 1(1), 40-60.
73. Yılmaz, D., & Öztürk, S. (2023). Kentsel Isı Adası Etkisinin Sistematik Bir İncelemesi: Kentsel Form, Peyzaj ve Planlama Stratejileri. Çevre Şehir ve İklim Dergisi, 2(4), 302-323.
74. Yılmaz, D., & Öztürk, S. (2024). Kentsel ısı adası oluşumuna karşı dirençli kentlerin rolü üzerine bir araştırma. Journal of Humanities and Tourism Research, 14(2), 81-91.
75. Yüksel, A. T., & Coskun Hepcan, Ç. (2023). Kentsel Yüzey Sıcaklığı ve Mavi-Yeşil Altyapı İlişkisi: Karşıyaka Örneği. Adnan Menderes Üniversitesi Ziraat Fakültesi Dergisi, 20(1), 91-98. https://doi.org/10.25308/aduziraat.1214763
76. Yüksel, Ü. D., & Yılmaz, O. (2008). Ankara Kentinde Kentsel Isı Adası Etkisinin Yaz Aylarında Uzaktan Algılama ve Meteorolojik Gözlemlere Dayalı Olarak Saptanması ve Değerlendirilmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(4), 937-952.
77. Zhan, Q., Meng, F., & Xiao, Y. (2015). Exploring the relationships of between land surface temperature, ground coverage ratio and building volume density in an urbanized environment. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 40, 255-260. https://doi.org/10.5194/isprsarchives-XL-7-W3-255-2015