نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته فوق لیسانس آب وهواشناسی محیطی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران

2 دانشیار آب و هواشناسی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران

3 دانشیار شهرسازی، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه کردستان

چکیده

رشد و توسعۀ فضاهای شهری با تمرکز بر جنبه­های کالبدی و غفلت از توجه به وضعیت محیطی آنها در سال­ها و دهههای گذشته سبب بروز برخی معضلاتی شده که کیفیت محیطی شهرها را تنزل داده است. نقشه آبوهوای شهری (UCMap)، ابزاری اطلاعاتی و ارزیابی است که با ادغام عوامل آبوهوای شهری و عوامل شهرسازی و برخی شرایط محیطی، به ارائه تصویری از مسائل آبوهوای شهری در فضایی دو بعدی منتج میشود. نقشه آبوهوای شهری از دو نقشه تحلیل آبوهوای شهری (UCAnMap) و نقشه دستورالعمل آبوهوای شهری (UCReMap) تشکیل میشود. این پژوهش با هدف تهیه نقشه تحلیل آبوهوای شهری به بررسی و تحلیل اطلاعات مکانی و اقلیم شهری تهران می­پردازد. برای تهیه نقشه تحلیل آبوهوای شهری، به ترتیب 1) نقشه بار گرمایی شامل لایههای اطلاعات مکانی حجم ساختمان، توپوگرافی شهر و فضای سبز و 2) نقشه ظرفیت پویایی شامل لایههای اطلاعات مکانی پوشش زمینی، چشمانداز طبیعی و مجاورت با فضاهای باز، با یکدیگر تلفیق شدند. نقشه خروجی در هشت دسته طبقهبندی شد و نقشه تحلیل آبوهوای شهری تهران بهدست آمد. نتایج تلفیق لایهها و نقشههای بهدست آمده نشان داد 59 درصد از مساحت مناطق شهر تهران که بیشتر مناطق شمالی شهر را شامل میشوند، از وضعیت سرمایشی و تهویه مناسبی برخوردار هستند. 19 درصد آن با تنش گرمایی و عدم تهویه هوا مواجه است که عمدتاً مناطق مرکزی، جنوب و جنوب غربی هستند و 22 درصد نیز در وضعیت بینابینی قرار دارند که در تمامی سطوح شهر پراکنده شده­اند، هرچند بیشتر در مناطق شمالی، غربی و شرقی متمرکز هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

A modern approach to urban climate analysis maps - Case study: Tehran

نویسندگان [English]

  • Mohammadhasan KorkiNezhad 1
  • Aliakbar Shamsipour 2
  • Kyoumars Habibi 3

1 Master in Climatology, Faculty of Geography, University of Tehran

2 Associate professor, Department of physical geography, Faculty of geography, University of Tehran

3 Associate professor, Department of urban planning and design, Faculty of art and architecture, University of Kurdistan

چکیده [English]

Extended Abstract
Introduction
City is a living, dynamic being evolving over time in the context of physical and anthropogenic components and complex relationships between them. It is the reflection of the role and attitude of man-kind influenced by social, economic, political, cultural and geographical factors and conditions. Increased population and density in urban areas have far-reaching consequences, such as increased consumption of natural resources, land-use changes, climate change, and disruptions in the exchange of material and energy. Consequently, cities face many issues and problems, the most important of which are issues related to urban design. These include poor ventilation, high heat load, air pollution caused by the physical characteristics of cities, and insufficient attention to the capabilities, natural characteristics and climate of the region and the city.
Data and Methods
The present study seeks to prepare an urban climate analysis map to study and analyze spatial and climatic information collected from Tehran. Urban Climate Map (UCMap) is an information-based and analytical tool that combines factors of urban climate with urban planning factors and some environmental conditions to provide an image of urban climate issues in a two-dimensional environment. Urban climate map consists of an urban climate analysis maps (UCAnMap) and an urban climate recommendation map (UCReMap). Urban climate analysis maps apply various spatial information layers of heat load maps such as building volume, urban topography and green space along with layers of land cover, natural landscape, and proximity to open spaces in dynamic capacity maps. The proposed model is generally based on the evaluation and analysis of variables affecting climatic conditions. Based on six layers of building volume, land cover, topography, proximity to open spaces, green space, and natural landscape, maps were prepared in Arc/GIS10.4.1 environment for Tehran urban area. To eliminate the unit and reach comparability and overlap, the layers were standardized and used to prepare maps of ambient heat load and dynamic capacity.
Results and Discussion
Three layers of building volume, topography, and green space were weighted and combined to create a heat load map. The other three layers of land cover, natural landscape, and proximity to open spaces were also combined to create a dynamic capacity map. Afterwards, these two maps were combined to create an UCAnMap. The resulting map was close to the on the ground realities. For example, building volume has a negative effect and increases heat load in urban areas. On the other hands, green space reduces heat load and has a positive effect. The central and southwestern parts of the city have a high heat load and core areas of the urban heat island have been calculated and obtained in these areas. The resulting map was classified into 8 categories to create urban climate analysis map of Tehran.
Conclusion
Results indicated that 59% of the urban area in Tehran, mostly located in the northern part of the city, has a good cooling and ventilation condition while 19% of the study area, mainly in the central, southern, and southwestern parts, faces heat stress and lacks an appropriate air ventilation condition. 22% of the study area, scattered all over the city but mostly located in the northern, western and eastern parts, faces an intermediate condition. According to the calculated heat load map, the central, southern, and western parts (in region 21) of the study area face a high and unfavorable ambient heat load. And many parts of the 4th, 1st, 2nd, 5th, and 22nd urban districts are characterized with low ambient heat load and favorable climatic conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Climate zoning
  • urban climate
  • UCAnMaps
  • Heat loads
  • Dynamic potential
1- ادیبی سعدی‌نژاد، عسگری؛ فاطمه، علی (1399). اثرات توسعه فیزیکی شهر تهران بر اراضی حاشیه آن. ششمین کنفرانس بین‌المللی پژوهش‌های نوین در عمران، معماری، مدیریت شهری و محیط زیست، کرج 20 مرداد 1399.
2- بستانچی، حسام (1398). سنجش شدت و ارزیابی پیامدهای جزیره گرمای شهری مطالعه موردی منطقه 12 شهرداری تهران، پایان­‌نامه فوق لیسانس در رشته آب‌وهواشناسی محیطی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران.
3- بکائیان، شمسی‌پور، علی­خواه‌اصل؛ فاطمه، علی‌­اکبر،  مرضیه (1399). پایش روند تغییرات کاربری اراضی با تأکید بر توسعه فیزیکی شهر تهران. نشریه علوم و تکنولوژی محیط زیست، 22(1)، 61-78.
4- پورجوان، خسرو (1398). تبیین شهر هوشمند و راهکارهای حمل و نقل هوشمند شهری. فصلنامه علمی کارفن، 16(45)، 34-15.
5- توانا مهربانی، نوحه­‌گر؛ فرح، احمد (1395). بررسی اثرات گسترش فیزیکی شهر بر آلودگی هوا و صوت با استفاده از GIS و AHP (مطالعه موردی: پهنه ی شمال شرق تهران). پنجمین همایش ملی مدیریت آلودگی هوا و صدا، تهران - مرکز همایش های بین المللی رازی- بهمن ماه 1395.
6- دادی­‌زاده، ملکوتی، مرادی، رستمی؛ مرضیه، حسین، عباس (1394). بررسی تغییرات زمانی- مکانی باد سطحی در منطقه کلان شهر تهران. دومین کنفرانس بین المللی مهندسی محیط زیست.
7- سجادی، افراسیابی­‌راد، توکلی­‌نیا، یوسفی؛ ژیلا، محمدصادق، جمیله، حسین (1397). ارزیابی و تحلیل وضعیت منابع آب و خاک در مناطق 22گانه شهر تهران با استفاده از مدل نیروی محرکه، فشار، وضعیت و پاسخ. نشریه اکوهیدرولوژی. 4(1)، 118-103.
8- شمسی‌پور، علی­‌اکبر (1401). نگاشت آب‌وهوای شهری، توصیه‌­های برنامه‌ریزی، مؤسسه انتشارات دانشگاه تهران، چاپ اول، تهران.
9- کردبچه، زهرا (1399). علل وقوع جزیره گرمای شهری در تهران ­(مطالعه موردی: ­منطقه 12 شهرداری تهران)، پایان‌­نامه فوق لیسانس در رشته آب‌وهواشناسی محیطی، دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران.
10- Baghaeipoor, G., & Nasrollahi, N. (2019). The Effect of Sky View Factor on Air temperature in High-rise Urban Residential Environments, Journal of daylighting, 6, 42-51.
11- Baumueller, J., Hoffmann, U. & Reuter, U. (1992). Climate booklet for urban development, Ministry of Economy Baden-Wuerttemberg (Wirtschaftsministerium), Environmental Protection Department.
12- Baumueller, J. (2006). Implementation of climatic aspects in urban development: the example Stuttgart. In Paper Presented at the Urban Climate & Urban Greenery. 42–52, PGBC, Hong Kong.
13- Baumueller, J., Esswein, H., Hoffmann, U. and Reuter, U. (2009). Climate Atlas of a metropolitan region in Germany based on GIS. In Paper Presented at the 7th International Conference on Urban Climate, Yokohama, Japan.
 14- Bokaie, M., Shamsipour, A.A., Khatibi, P. & Hosseini, A. (2019). Seasonal monitoring of urban heat island using multi-temporal Landsat & MODIS images in Tehran. International Journal of Urban Sciences. 23(2): 269-285.
15- Briffett, G., Soodhi, N. & Yuen, B. (2004). Green corridors and the quality of urban life in Singapore, Proceedings 4th International Urban Wildlife Symposium, 56-63.
16- Dirksen, M., Ronda, R.J., Theeuwes, N.E. & Pagani, G.A. (2019). Sky view factor calculations and its application in urban heat island studies, Urban Climate; https://doi.org/10.1016/j.uclim.2019.100498.
17- Heike, S.N., Kossmann, M. and Buchholz, S. (2020). Meteorological information for climate-proof urban planning - The example of KLIMPRAX, Urban Climate; 32, 100614.
18- Koopmans, S., Heusinkveld, B.G. and Steeneveld, G.J. (2020). A standardized Physical Equivalent Temperature urban heat map at 1-m spatial resolution to facilitate climate stress tests in the Netherlands, Building and Environment; 181, 106984.
19- Liu, Sh., Song, D. and Yu. B. (2017). The Objective and Methodology of Urban Climate Map for the City of Xiamen, Procedia Engineering; 180, 462-470.
20- Matzarakis, A. and Mayer, H. (2000). Atmospheric conditions and human thermal comfort in urban areas. Seminar on Environmental Protection, Environment and Health. Thessaloniki, Greece: 155-166.
21- Matzarakis, A. (2005). Country report: urban climate research in Germany. IAUC Newsletter 11: 4–6.
22- Merlier, L., Kuznik, F., Rusaouen, G. and Salat, S. (2017). Derivation of generic typologies for microscale urban airflow studies, Sustainable Cities and Society; 36, DOI: 10.1016/j.scs. 2017.09.017
23- Moghbel, M. & Shamsipour, A.A. (2019). Spatiotemporal characteristics of urban land surface temperature and UHI formation: a case study of Tehran, Iran. Theoretical and Applied Climatology. 137, 2463–2476.
24- Ng E, Ren C (2015) “The urban climatic map: a methodology for sustainable urban planning. Chapter 10, Urban climatic map studies in China, Hong-Kong, Routledge”, London.
25- Ng, E., Ren, C., Katzschner, L. and Yau, R. (2009). Urban climatic studies for the hot and humid tropical coastal city of Hong Kong. In: Proceedings of the Seventh International Conference on Urban Climate. Yokohama, Japan, 29 June–3 July. Available at: http://www.ide.titech.ac.jp/~icuc7/extended_abstracts/pdf/254693-2-090422170338-003. pdf (Accessed 10 February 2014).
26- Ren, C., Ng, E., & Katzschner, L. (2010). Urban Climatic Map Studies: A Review. International Journal of Climatology.
27- Shuyu L., Song, D., &Yu, B. (2017). The Objective and Methodology of Urban Climate Map for the City of Xiamen. Procedia Engineering 180: 462-470. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.205.
29- Sodoudi, S., Shahmohammadi, P., Vollack, K., Cubasch, U. and Che-Ani, A.I. (2014). Mitigating the urban heat island effect in megacity Tehran. Advances in Meteorology, 2014, 547974.
29- Sun, Sh., Linwei, T., Wangnan, C., Lai, P.C., Paulina, PYW., Ruby, S-L., Tonya, G.M., Krämer, A. and Wong, C-M. (2019). Urban climate modified short-term association of air pollution with pneumonia mortality in Hong Kong, Science of the Total Environment; 646, 618–624.
30- Yamamoto, Y. (2006). Measures to mitigate urban heat Islands. Science & Technology Trends Quarterly Review 54: 65–83.
31- Yamamoto, Y. (2007). Measures to mitigate urban heat Islands. Global Change and Sustainable Development 1(2): 18–46.