Uzaktan algılama verileri kullanılarak İstanbul`da ısı adalarının zamansal analizi

Abstract

Şehirlerde ya da şehre yakın kesimlerde nüfusun hızla artışı şehirleşmeye neden olmaktadır. İnsanların belirli bir bölgede ya da şehirde yerleşirken, o şehrin topografik özelliklerini yani, karaların kullanım şeklini değiştirmesi sonucu şehirleşme oluşmaktadır. Karaların kullanım şeklinin değişmesi lokal ya da bölgesel iklimin değişmesine sebep olmaktadır. Özelliklede şehirleşmenin artışı son iki yüzyıl içinde şehirlerin ikliminde değişikliklere neden olmuştur. Endüstriyel gelişim sonucu şehirlerde nüfusun artışı, şehirleşmenin iklimi etkilemesinin nedenlerinden biridir.Şehirleşme, şehir atmosferini etkileyen değişiklilere sebep olmaktadır. Bunlar; doğal yüzeylerin yerini binaların ve ısıyı daha çok tutup, ısıyı ve havayı geçirmeyen yapay maddelerin alması ve hava kirlenmesidir. Yüzeyin değişmesi, yüzey radyasyonunu, su ve enerji dengesini etkilemektedir. Isıyı ve suyu geçirmeyen maddelerin kullanımının artması, asfalt gibi koyu renkli yüzeylerin giderek artması evapatranspirasyonun ve yüzeyden gerçekleşen gizli ısı akısının azalmasına neden olmaktadır. Aynı zamanda bu maddeler ısıyı yer yüzeyine kıyasla daha fazla tutma kapasitesine sahiptirler. Geometrik etki olarak tanımlanan, şehirlerdeki yüksek binaların artması nedeni ile rüzgarın hareketi kısıtlanmakta ve dar sokaklarda hava akımının oluşamaması şehrin daha fazla ısınmasına ve neden olmaktadır. Tüm bunlar şehir atmosferinin etrafına göre daha fazla ısınmasına neden olmaktadır. Bu durum ?şehir ısı adası ? olarak isimlendirilmektedir. Şehir ısı adaları en çok bulutsuz gecelerde, radyatif soğumanın şehirler ve etrafı arasında çok farklı değerlere sahip olduğu zamanlarda belirgin olmaktadır.41,01 °N ve 28,58 °E koordinatlarına sahip olan İstanbul şehri 12,5 milyon ile Türkiye'nin nüfusu en yoğun olan şehridir. 1980 ile 2000 yılları arasındaki 20 yıllık dönem İstanbul ilinin en hızlı büyüdüğü dönemdir ve nüfusu yaklaşık iki katı değerlere ulaşmıştır. 1990 ile 2000 yılları arasında İstanbul ilinde; merkezi bölgelerdeki büyüme oranı %29,64, kırsal kesimlerdeki büyüme oranı ise % 81dir. Şehrin toplam büyüme oranı ise % 33.1dir. Bu büyüme oranı ile 2030 yıllarında İstanbul'un 20 milyonluk nüfusa sahip olması beklenmektedir.İstanbul ili de giderek artan nüfusu ile şehirlerde oluşan ve şehrin ısısını arttıran ısı adalarından etkilenmektedir. Bu çalışmada da nüfusu hızla artan İstanbul ilinde ısı adalarının oluşumu incelenmiştir. Isı adalarının incelenebilmesi için İstanbul ili için Landsat 5 TM uydusundan alınan 25 Eylül 1987, 18 Temmuz 1997 ve 28 Haziran 2007 yıllarına ait görüntüler ve yine aynı tarihler için Devlet Meteoroloji Müdürlüklerinden sağlanan sıcaklık değerleri kullanılmıştır. Görüntüler şehir kanalları ve termal kanal için ayrı ayrı sınıflandırılmış, yapılan sınıflandırmalar birbiri ile ilişkilendirilmiştir.İstanbul ili için İstanbul Boğazının güney kısmında, Avrupa ve Asya Kıtalarında oluşmuş şehir ısı adası ile şehrin güney doğusunda oluşmuş başka bir ısı adası bulunmuştur. Şehir ısı adalarının oluştuğu yerler özellikle yerleşimin çok yoğun olduğu bölgeler olarak tespit edilmiştir. Bunun temel nedeni plansız olarak hızlı bir şekilde şehirleşmenin artmasıdır.

Urbanization is the development of cities and suburban areas as a result of population growth. Urbanization is also a land-use change that was made by humans. Land-use changes such as urbanization are becoming factors in the alteration of local and regional climate. Researchers have speculated that the rise of urbanization two centuries ago has made an impact in urban climate. There are many influences of urbanization that can contribute to the alteration in climate. The primary influence is the Industrial Revolution, which caused the rise of urban society. There are still uncertainties as to whether urbanization has an impact on global climate change. Researchers are sure that urbanization has definite impact on regional climate.Urbanization comes with three major changes that may have impact on the urban atmosphere; replacement of the natural surfaces with buildings and impermeable pavements, heat of anthropogenic origin and air pollution. The changes at the surface properties affect the surface radiation, energy and water balance. An increase of impermeable surfaces, decreasing of the vegetation and dark roofs result in a decrease in evapotranspiration and loss of latent heat from the ground, thus causing a warming of the urban areas. Impermeable materials do also have greater specific heat capacity that delay the loss of energy absorbed by the ground. Geometric effects of city, such as ?canyon effect? or blocking of wind by tall buildings, work towards heating of the urban areas or inhibiting cooling of the urban areas. Heat generation and pollution as a result of human activity are other sources of the increase in temperature of the urban areas. All these make the urban atmosphere warmer than its surroundings. This phonemenon is commonly called ?urban heat island?. The urban heat island is best observed at clear and calm nights because radiative cooling differences are maximized between urban and surrounding rural areas.The city of Istanbul, which is located at 41,01 oN, 28,58 oE, is the largest city of Turkey with a population of over 12 million. Istanbul?s population was nearly doubled in 20 years between 1980 and 2000, the fastest growth period for the population. For the period between 1990 and 2000, the population growth rate of Istanbul is 29,64% for urban parts and 81% for rural parts of the city. Total population growth rate is 33.1% for the same period. In near future its population is expected to reach 20 million by 2030.Urban Heat Island in Istanbul has been previously studied by several researchers using longterm temperature data from meteorological stations within and around the city. In this work, we use the thermal remote sensing to study of urban climate in Istanbul from 1987 to 2007 for the first time. Thermal and other channels of the Landsat satellite images were used for 1987, 1997 and 2007 years. In addition, meteorological data which are temperature, precipitation, humidity, for the same period which are 25 September 1987, 18 July 1997 and 28 June 2007, were used. The images that we have are classified for thermal channel; also the temperature knowledge and the coordinate knowledge of the stations have been added to this classification.Two major centers for urban heat island is found in Istanbul: a) in the South of The Bosphorus side and b) in the South-east of the city. Our major finding is that expansion of urban areas in Istanbul lead growth in thermal radiation of land surface in highly dense areas. This is mainly due to unplanned and unorganized rapid urbanization in last two decades.