التباين الحراري داخل مدينة بنغازي (الجزر الحرارية)
دراسة تحليلية
باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية
د. سيف الدين محمد صالح الأوجلي
الدرجة العلمية : محاضر
saifaldeen_sm@yahoo.com - Email
ملخص الدراسة
يعرف التباين الحراري داخل المدينة بالجزر الحرارية والذي يعرف بأنه ارتفاع درجة الحرارة في المدن الكبيرة والصناعية مقارنة بالمناطق الريفية المحيطة بها .
تعتبر دراسة الجزر الحرارية من الدراسات المناخية الحديثة والهامة لأنها توضح أثر هذه الظاهرة على الموازنات المالية للمدن ، والتي قد يرتبط بها انتشار ملوثات الهواء والماء وتغير المناخ وتدهور الصحة العامة للسكان .
كما تعتبر هذه الدراسة من الدراسات ذات الأثر النفعي في مجال التنمية والتخطيط المحلي والإقليمي ، إذ إن استخدام التقنية في كشف التغيرات البيئية ورصدها أمر غاية في الأهمية كونه يسرع في اتخاذ الحلول للمشاكل التي تعترض بيئة الإنسان كما يساعد فهم الجزر الحرارية وسلوكها في المدينة على اتخاذ التدابير التي من شأنها أن تقلل من حجم المال المهدور بسبب الاستهلاك المتزايد للطاقة الناتج من تفاقم ظاهرة الجزر الحرارية كما يمكن من خلالها تحديد أساليب الاستخدام الأمثل لموارد البيئة والنطاقات المثلى للسكن والترفيه في المدن في ظل خصائصها الحرارية .
اعتمد المشروع البحثي على الدراسة الميدانية والمكتبية لتتبع التباين الحراري داخل مدينة بنغازي ، فبالنسبة للعمل الميداني فقد قام الباحث بزيارة محطة الأرصاد الجوية للتعرف على درجة حرارة المدينة في نفس يوم التقاط الصورة الفضائية ، أما العمل المكتبي فيشمل جمع الكتب والمقالات والتقارير والبحوث التي تتحدث على ظاهرة الجزر الحرارية وكيفية استخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد في دراستها ، كما شملت الدراسة المكتبية الحصول على صورة القمر الصناعي LANDSAT(TM) الملتقطة بتاريخ 16-8-1984 و LANDSAT ETM الملتقطة بتاريخ 16 – 8 – 2012 من موقع وكالة الفضاء الأمريكية ناسا (USGS) ، والتي يعتمد عليها في عملية التحليل وإنشاء الخريطة الحرارية لمدينة بنغازي ، كما قام الباحث بعملية التصحيح الهندسي Geometric Correction ، لصورة القمر الصناعي عن طريق الاستعانة بالخرائط الطبوغرافية للمنطقة بإحداثيات مصححة واستخدام برنامج ERDAS IMAGIN 9.2 ، والذي يحتوي على خاصية تمكنه من القيام بهذه العملية . بعد الخطوتين السابقتين يقوم الباحث باستخراج النطاق الحراري THERMAL BAND 6 بواسطة عملية LAYER STACK ، من خلال نفس البرنامج السابق (ERDAS IMAGIN 9.2) ثم يذهب إلى برنامج ENVI 5.0 وعن طريق خاصية BASIC TOOLS ، يختار BAND MATH ، ومنه يستطيع أن يستخدم المعادلات التي تحول قيم الصورة الرقمية إلى إشعاع طيفي CONVERSION OF THE DIGITAL NUMBER (DN) TO SPECTRAL RADIANCE ، ثم إلى درجة حرارة كالفن CONVERSION OF THE DIGITAL NUMBER (DN) TO TEMPERATURE .
بعد توفر البيانات والمتمثلة في الخرائط الحرارية وخرائط استخدامات الأرض والجداول التي تبين المساحات المختلفة لاستخدامات الأرض والبعد عن البحر والارتفاع عن سطح البحر بدأ الباحث في عملية تحليل البيانات وتفسيرها ، وتوصل إلى تأثير هذه المتغيرات على التباين في توزيع وأحجام الجزر الحرارية بمدينة بنغازي والذي يتضح عند مقارنة هذا التوزيع في المكان في سنة معينة .
أولا: - الإطار النظري للدراسة
مقدمة
تمثل درجة حرارة سطح الأرض المحصلة النهائية لتأثير وتأثر المناخ بعدد لا متناهي من العوامل الطبيعية والبشرية حيث أن درجة حرارة أي بقعة على الأرض إلا درجة حياتية لإقليم مناخي أصغر خصائصه المميزة من حيث مدخلاته ومخرجاته الخاصة من الطاقة الرطوبة1 ، فعلى مستوى المدينة تتوزع مجموعة من الأنماط الحرارية في كل حي من أحيائها بل إن داخل الحي الواحد تتداخل مجموعة من الأنماط الحرارية المتباينة والتي تتحكم فيها مجموعة من العوامل المتداخلة والمتفاعلة مع بعضها ، فدرجة الحرارية في ظل مبنى تختلف عن درجة الحرارة عند المبنى نفسه في الجهة المواجهة للشمس يتبعه اختلاف في مستوى الرطوبة ومعدل سرعة الرياح وعدد ساعات السطوع .
يعرف التباين الحراري داخل المدينة بالجزر الحرارية والذي يعرف بأنه ارتفاع درجة الحرارة في المدن الكبيرة والصناعية مقارنة بالمناطق الريفية المحيطة بها ، وتنقسم الجزر الحرارية إلى ثلاثة أقسام هي طبقة المظلة CLHI وهي القمة العليا للجزر الحرارية ، وطبقة الحدود BLHI وهي تأتي تحت الطبقة السابقة ويبلغ ارتفاعها واحد كيلو متر في النهار وبضعة مئات من الأمتار بالليل ، ثم طبقة السطح SLHI الملامسة للأرض والتي تكون أكثر دفئا 2.
حيث تعتبر دراسة الجزر الحرارية للمدن من الدراسات المناخية الحديثة والهامة لأنها توضح أثر هذه الظراهة على الموازنات المالية للمدن الكبيرة والصناعية والتي قد يرتبط بها انتشار ملوثات الهواء والماء وتغير المناخ وتدهور الصحة العامة للسكان ، ففي الولايات المتحدة الأمريكية يموت أكثر من 1000 شخص سنويا بسبب الحرارة الشديدة داخل المدن ، كما تسبب التعرض للحرارة الشديدة إلى وفاة أكثر من 8000 شخص في الفترة من1973- 2003 ، حيث تجاوز هذا الرقم العدد الذي مات من الأعاصير والزلازل والفيضانات 4 وبالتالي فإن لظاهرة الجزر الحرارية قدر كبير من التأثير على صحة ورفاهية سكان الحضر .
أهمية الدراسة
تعتبر هذه الدراسة من الدراسات ذات الأثر النفعي في مجال التنمية والتخطيط المحلي والإقليمي إذ إن استخدام التقنية في كشف التغيرات البيئية ورصدها أمر غاية في الأهمية كونه يسرع في اتخاذ الحلول للمشاكل التي تعترض بيئة الإنسان ، كما يساعد فهم الجزر الحرارية وسلوكها في المدينة على اتخاذ التدابير التي من شأنها أن تقلل من حجم المال المهدور بسبب الاستهلاك المتزايد للطاقة الناتج من تفاقم ظاهرة الجزر الحرارية ، كما يمكن من خلالها تحديد أساليب الاستخدام لأمثل لموارد البيئة والنطاقات المثلى للسكن والترفيه في المدن في ظل خصائصها الحرارية .
أهداف الدراسة
تهدف هذه الدراسة إلى تحقيق الأتي : -
1- التعرف على التوزيع المكاني لدرجات الحرارة بمدينة بنغازي .
2- إبراز العلاقة بين الجزر الحرارية وأنماط استخدام الأرض بالمدينة .
3- التعرف على أحجامها داخل المدينة و العوامل الطبيعية المؤثرة بالظاهرة .
تساؤلات الدراسة .
1- كيف تتوزع درجات الحرارة داخل مدينة بنغازي ؟ .
2- ما هي العلاقة بين التوزيع المكاني لدرجات الحرارة واستخدامات الأرض بالمدينة ؟
3- ما هو تأثير العامل الطبيعي على توزيع درجات الحرارة بالمدينة ؟ .
طريقة الدراسة
اعتمد المشروع البحثي على الدراسة الميدانية والمكتبية لتتبع التباين الحراري داخل مدينة بنغازي فبالنسبة للعمل الميداني فقد قام الباحث بزيارة محطة الأرصاد الجوية للتعرف على درجة حرارة المدينة في نفس يوم التقاط الصورة الفضائية ، أما العمل المكتبي فيشمل جمع الكتب والمقالات والتقارير والبحوث التي تتحدث على ظاهرة الجزر الحرارية وكيفية استخدام تقنية نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد في دراستها ، كما شملت الدراسة المكتبية الحصول على صورة القمر الصناعي (LANDSAT TM) لسنة 1984 من موقع وكالة الفضاء الأمريكية ناسا (USGS) ، والتي يعتمد عليها في عملية التحليل وإنشاء الخريطة الحرارية لمدينة بنغازي .
منهج وأسلوب الدراسة
استخدم في هذه الدراسة أكثر من منهج يمكن توضيحها في الأتي : -
1- المنهج المقارن :
استخدم لإبراز تباين الظاهرة عن طريق المقارنة فيما بينها من مكان لآخر من حيث توزيعها و حجمها .
2- المنهج الوصفي :
إن من بين تعريفات علم الجغرافيا أنه علم وصف الأرض ، لذلك يستخدم الجغرافي هذا المنهج لإبراز شكل الظاهرة وخصائصها وتوزيعها على الأرض.
أما بالنسبة لأسلوب الدراسة فقد اعتمد على التحليل الكمي باستخدام بعض الأساليب الإحصائية والتحليل المكاني بالاعتماد على برنامج نظم المعلورات الجغرافية ARC GIS 9.3 وبرنامج ERDASIMAGINE 9.2 وبرنامج ENVI 5.0 ، حيث ساعدت هذه البرامج في عرض الظاهرة في صورة خرائط وإجراء التحليلات المكانية التي سوف يتم توضيحها لاحقاً.
موقع المدينة
تقع مدينة بنغازي في شمال شرق ليبيا في السهل الساحلي الذي يعرف باسم سهل بنغازي وتعتبر المدينة الثانية بعد مدينة طرابلس ومركزا إداريا مهما يقدم خدماته لشرق وجنوب شرق ووسط البلاد .
تمتد المدينة شمالا من الطريق الدائري الخامس متقاطعا مع طريق العروبة وجنوبا إلى الطريق الدائري الرابع والطريق المحاذي لوادي القطارة وشرقا الطريق الدائري الخامس متقاطعا مع طريق الجماهيرية أما من الغرب والشمال الغربي يحدها البحر المتوسط موازيا لشارع أحمد رفيق المهدوي ، وتندرج المدينة فكيا بين دائرتي عرض 32.03 -ْ 32.10 ’ شمالا ، وخطي طول 20.01 –ْ 20.09 ’ شرقا ، كما تقسم إداريا إلى 16 حي هي البيان – الثورة الشعبية – الجزيرة – السلماني الغربي – الصابري الشرقي الصابري الغربي – الفويهات الغربية – المختار – برنيق – بنغازي الجديدة – خالد بن الوليد داوود البحري – داوود القبلي – داوود الغربي – سيدي حسين – قاريونس (انظر الخريطة 2) أعطى هذا الموقع للمدينة تميزا وزاد من أهميتها فارتبطت بها طرق المواصلات البرية والبحرية والجوية ، حي يمر بها الطريق الساحلي الذي يربط ليبيا بدولتي مصر وتونس ، كما يوجد بها ميناء بحري ومطار دولي يساهم في تسهيل اتصال المدينة سواء على المستوى المحلي أو الدولي .
خريطة (1) موقع مدينة بنغازي .
المصدر : - ETM .2012
http://earthexplorer.usgs.gov.Landsat
مدينة بنغازي
المصدر : - ETM .2012
1- أمانة اللجنة الشعبية للإسكان والمرافق ، بنغازي ، 2009
الدراسات السابقة
تعتبر دراسة الجرر الحرارية هي الدراسة الأول في مدينة بنغازي ولكنها ليست الأولى على المستوى العربي والعالمي ، حيث تبين هذه الدراسات الاتجاه الحديث في الجغرافيا المناخية وهو دراسة المناخ التفصيلي للمدينة ومدى تأثره بالاندسكيب بها ، وما نتج عن العلاقة بينهما من ظهور مساحات يمكن أن تطلق عليها مناطق الحرارة المثلى داخل المدينة ومن هذه الدراسات التي تركز عرى هذا الاتجاه على سبيل المثال لا الحصر الأتي -:
1- يوسف عبد اللطيف 2000 ، مناطق الحرارة المثلى في مدينة القاهرة : دراسة في جغرافية المناخ الحضاري ، المجلة الجغرافية العربية ، العدد السادس والثلاثون ، الجزء الثاني .
2- أمل عبد العظيم معتوق 2006 ، العلاقة بين المناخ والعمران في غرب الدلتا - دراسة في جغرافية المناخ التطبيقي على مدينة دمنهور ، مجلة الأرصاد الجوية ، العدد 84 .
3- yang Henqun ( 2004) ,A satellite Remote Sensing ,Based Assessment of Urban Neat Island in Lanzhou City North West China , Key Laboratory of Western Chinas .
الخاتمة
توصلت الدراسة للعديد من النتائج والتوصيات نوردها كالتالي :-
أولا:- النتائج
أ- بالنسبة لسنة 1984 .
1- شغلت أقل درجة حرارة (27◦م – 31◦م ) ،أقل مساحة بالمدينة والتي بلغت 52.504 هكتار بنسبة 0.5 % من إجمالي مساحة المدينة .
2- ارتبط تواجد أقل درجة حرارة بأماكن تواجد المسطحات المائية سواء كانت بحيرات أو سبخات .
3- توجد علاقة ارتباط قوية في الاتجاه الموجب بين المساحة التي تشغلها أقل درجة حرارة بمدينة بنغازي والمساحة التي تشغلها المسطحات المائية بلغت +0.997 ، وهذا يعني أنه كلما زادت مساحة المسطحات المائية ، كلما زادت المساحة التي تشغلها أقل درجة حرارة بالمدينة .
4- توجد علاقة ارتباط قوية في الاتجاه الموجب بلغت +0.939 ، بين المسافة من البحر ودرجات الحرارة ، أي أنه كلما ابتعدنا عن البحر كلما ارتفعت درجة الحرارة .
5- يميل توزيع أقل درجة حرارة (27◦م – 31◦م ) ، حيث يبعد المتوسط المكاني عن وسط المدينة بمسافة تبلغ 2.5كلم باتجاه الجنوب الغربي ، وهذا يعود إلى عدم تأثر باقي أجزاء المدينة بنفس الظروف التي تركزت فيها درجة الحرارة السابق ذكرها .
6- يلاحظ ابتعاد الوسيط المكاني عن المتوسط المكاني لتوزيع درجة الحرارة بين 27 ◦ م- 31◦م ، وهذا يشير إلى أنه لا يوجد تساوي في توزيع الظاهرة في المكان الذي تنتشر فيه ، فالمسافة التي تمتد فيها الظاهرة في الجنوب الغربي أكبر من المسافة التي تمتد فيها في الشمال الشرقي .
7- تنتشر درجة الحرارة بين 34◦م- 38◦م في مساحة تبلغ 1495 هكتار ، بنسبة 15.9% من إجمالي مساحة المدينة .
8- تنتشر درجة الحرارة السابقة في مناطق متفرقة بالمدينة ابتداء من شمالها الشرقي مرورا بغربها ووسطها .
9- ارتبط تواجد درجة الحرارة السابقة بمناطق الكثافة السكانية العالية والتي تتراوح بين 187- 430 نسمة كم 2 ، والمناطق المتوسطة والتي تراوحت بين 64 - 186 نسمة كم2 .
10- من خلال المقارنة بين المتوسط المكاني لدرجتي الحرارة بين (27◦م -31◦م) و(34 ◦م -38 ◦م) نلاحظ اقتراب المتوسط المكاني لدرجة الحرارة بين(27 ◦م -31 ◦م) من محيط الشكل البيضاوي بمسافة تبل 900م ، فيما نجد أن المسافة تبتعد بالنسبة لدرجة الحرارة بين (34 ◦م -38◦م) ، لتبلغ 2.5كم وهذا يشير إلى أن انتشارها أكثر من انتشار درجة الحرارة السابقة لها .
11- يتزحزح الوسيط المكاني لدرجة الحرارة بين (34◦م -38◦م) ، نحو النصف الغربي للمدينة وهذا يشير إلى أن المساحة التي تشغلها درجة الحرارة السابقة أكبر في النصف الغربي من النصف الشرقي .
12- تحتل درجة الحرارة بين (39◦م -40◦م) ، المرتبة الأولى من حيث مساحة الانتشار في مدينة بنغازي والتي بلغت 3648 هكتار ، بنسبة 38.5% من إجمالي مساحة المدينة .
13- ارتبط توزيع درجة الحرارة بين (34◦م -38◦م)، بمناطق التخلخل السكني ، كما إن المتوسط المكاني الا يبعد سوا 1كلم عن مركز المدينة ، وهذا مؤشر يدل على انتشار الظاهرة وعدم تركزها ، كما إن تزحزح الوسيط المكاني باتجاه الجنوب يدل على انتشار الظاهرة في جنوب المدينة أكثر من شمالها .
14- تنتشر درجة الحرارة بين (41◦م -46◦م) ،على شكل قوس يبدأ من شرق المدينة مارا بجنوبها حتى يصل إلى غربها ، وبذلك بلغت المساحة 1696 هكتار ، بنسبة 19.7% من إجمالي مساحة المدينة .
15- ارتبط توزيع درجة الحرارة السابقة بتوزيع الأراضي الفضاء داخل المدينة .
16- ابتعاد المتوسط المكاني من مركز المدينة بمسافة 3كلم يدل على تركز توزيع الظاهرة وعدم انتشارها كما إن تزحزح الوسيط المكاني نحو الجنوب الشرقي للمدينة يدل على انتشارها في شرق وجنوب شرق المدينة أكثر من غربها .
ثانيا:- التوصيات
1- الاستعانة بتقنية نظم المعلومات الجغرافية في رصد ظاهرة الجزر الحرارية وتحديد أنماطها وأحجامها وتوزيعيها .
2- عمل بنك للمعلومات يحتوي على بيانات عن كل العوامل الطبيعية والبشرية التي من شانها أن تؤثر في ظاهرة الجزر الحرارية .
3- التركيز على دراسة النماذج التي تقدمها برامج نظم المعلومات الجغرافية ، والتي تعتمد صحة نتائجها على كمية المعلومات ودقتها ، ومدى ارتباطها وتأثيرها على ظاهرة الجزر الحرارية ، والتي نستطيع من خلالها تحديد العوامل التي تؤدي إلى ارتفاع أو انخفاض الحرارة ، ومن ثم نستطيع أن نضع إستراتيجية فعالة تزيد من مساحة الأراضي الملائمة من الناحية المناخية لعيش السكان .
4- زيادة المساحات الخضراء والمنزهات التي على الأشجار والمسطحات المائية والتي تساعد في تخفيض درجة الحرارة المرتفعة .
5- تخصيص مناطق في أطراف المدينة للورش والمصانع التي تساهم في ارتفاع درجات الحرارة وعدم السماح بتواجدها داخل المدينة .
قائمة المراجع
1- بدرية بنت محمد ، الجزر الحرارية لمدينة الذمام – دراسة باستخدام تقنية الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية ، كلية الآداب للبنات ، الدمام دراسة غير منشورة ، 2007 ، ص 4.
2-Voogt, J.A (2004.) Urban Heat Islands: Hotter cities .www.actionbioscience.org/environment/voogt/html
3-Changnon , S.A JR,K . Ekunkel and B.C Reinke (1996) ."impairs and responses to the 1995 heat wave .A call to action" . Bulletin of the American meteorological Society 77.1497-1506.p.3.
4-Ezenwanyi Onwuchekwa ( 2007 ) "A Look into the Urban Heat Island henomenon of Austin, Texas". Department of Earth and Environmental Science University of Texas at San Antonio .p.3
5- اللجنة الشعبية للمرافق والأشغال العامة ببلدية بنغازي ، مشروع المناطق المخالفة – التقرير النهائي ، المكتب الاستشاري الهندسي للمرافق ، غير مؤرخ ، ص 10 .
6-International Conference on Urban Climates .( 2012). " litigation of the urban heat island effect using vegetation and water bodies" , Wageningen University, Wageningen , The Netherlands, August,P.3.
النص الكامل : للقراءة والتحميل اضغط هنا
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق