Physical Characteristics of Build-up Areas Affecting to Urban Heat Island Phenomena in Atmosphere

Abstract

The objective of this research is to study the pattern of urban heat island phenomenon in the atmosphere (AUHI) and analyze the relationship between NDVI with canopy air temperature inside city that affects the UHI phenomenon in Mueang Maha Sarakham Municipality. The comparison of air temperature in with out urban area was employed to study in this work and from land use cover within urban area is one of the factors causing the phenomenon clearly and these land use cover has led to a decrease in the vegetation index in urban. That has led to the causes and problems of the urban heat island phenomenon. This research, the operational methods were divided into three main steps: 1) Analyzing NDVI by using Landsat 8 OLI satellite data 2) Monitoring canopy temperature with mobile traverses installed with digital thermometer and auto-record GPS receiver3 )Analyzing the relationship between NDVI and canopy temperature that passed through the spatial interpolation process using the kriging method. From the results of the operational methods indicated that all periods (16.00-20.00 hrs) average atmospheric temperature the trend of in the urban area was higher than the outer area. When outer areas was more vegetation cover than urban areas to help keep the air temperature cool while the inner areas of the study area was showed decreased of temperature less than outer area clearly and result of the atmospheric temperatures diagram by using the ordinary kriging technique indicated that there are statistically significant differences in air temperature between urban and surrounding areas. From diagram of air temperature, the atmospheric urban heat island phenomenon in the atmosphere shows the highest value at 18.00 hrs and the study of the correlation of NDVI with air temperature within the urban area in a buffer zone approach within around the centroid was a statistically significant decrease. As a result, the tendency of air temperature in each area along the buffer line was higher. The boundary area around the centroid covers a minimum area of 7 km2, indicating an atmospheric heat island size of 5.19 oC and showed a linear regression relationship with a coefficient of determination (R2) equal to 0.981. And also, from further study of land use classification, it was found that If the municipality area of Mahasarakham has an area of existence of trees. Vegetation that is dense enough for buildings may contribute to lower air or surface temperatures within the study area. This will result in a decrease in the size of the heat island in the atmosphere as well.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์ เพื่อศึกษารูปแบบการเกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองในบรรยากาศ (Atmospheric urban heat islands) และวิเคราะห์หาความสัมพันธ์ของค่าดัชนีพืชพรรณ (NDVI) กับอุณหภูมิบรรยากาศ ที่ระดับชั้นเรือนยอด ในเขตเมืองที่ส่งผลต่อปรากฏการเกาะความร้อนเมืองในบรรยากาศ เขตเทศบาลเมืองมหาสารคาม โดยการศึกษาได้เปรียบเทียบอุณหภูมิอากาศภายในเขตเมืองกับบริเวณรอบนอก ซึ่งจากการใช้ประโยชน์ที่ดินภายในพื้นที่เมืองได้เป็นปัจจัยหนึ่งในการก่อให้เกิดปรากฏการณ์ดังกล่าวที่เด่นชัด และจากการใช้ประโยชน์ที่ดินเช่นนี้ได้ก่อให้เกิดการลดลงของค่าดัชนีพืชพรรณในพื้นที่เขตเมือง ที่ได้นำไปสู่ถึงสาเหตุและปัญหาของการเกิดปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมือง โดยงานวิจัยนี้ได้แบ่งวิธีการดำเนินงานออกเป็น 3 ขั้นตอนหลัก คือ 1) วิเคราะห์ดัชนีผลต่างพืชพรรณโดยใช้ข้อมูลจากดาวเทียม Landsat 8 OLI/TIRS, 2) ตรวจสอบอุณหภูมิบรรยากาศระดับชั้นคาโนปีด้วยยานพาหนะ (Mobile traverses) ที่มีการติดตั้งเทอร์โมมิเตอร์แบบดิจิตอลและเครื่องรับสัญญาณ GPS ที่สามารถบันทึกค่าได้แบบอัตโนมัติ และ 3) วิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีผลต่างพืชพรรณกับอุณหภูมิบรรยากาศระดับชั้นคาโนปีที่มาทำการประมาณค่าในช่วงเชิงพื้นที่ (Spatial Interpolation) ด้วยวิธี Kriging จากผลการดำเนินงานพบว่า ตลอดช่วงเวลา 16.00 น. ถึง 20.00 น. อุณหภูมิอากาศภายในพื้นที่เมืองมีแนวโน้มสูงกว่าบริเวณรอบนอก ซึ่งพื้นที่รอบนอกมีพืชพรรณปกคลุมหนาแน่นมากกว่าพื้นที่ภายในเขตเมืองที่จะช่วยให้อากาศเย็นลง ในขณะพื้นที่ภายในเขตเทศบาลเมืองมหาสารคามได้แสดงอัตราการลดลงของอุณหภูมิน้อยกว่าอย่างเห็นได้ชัด และจากการประเมินแผนภาพอุณหภูมิอากาศด้วยกระบวนการคริกกิงแบบออรินารี (Ordinary) พบว่าอุณหภูมิอากาศระหว่างภายในเขตเมืองกับรอบนอกมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยปรากฏการณ์เกาะความร้อนเมืองในบรรยากาศแสดงค่าสูงสุดที่ช่วงเวลา 18.00 น. และจากการศึกษาความสัมพันธ์ของค่าดัชนีพืชพรรณ (NDVI) กับอุณหภูมิอากาศภายในเขตเมืองในลักษณะแบบพื้นที่แนวกันชนเข้าหาภายในพื้นที่ศึกษา (รอบจุด Centroid) พบว่าค่าดัชนีพืชพรรณมีการลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ส่งผลให้แนวโน้มของอุณหภูมิอากาศแต่ละพื้นที่แนวกันชนมีค่าที่สูงขึ้น ซึ่งพื้นที่ขอบเขตรอบจุด Centroid ครอบคลุมพื้นที่น้อยสุด 7 km2 ได้แสดงขนาดเกาะความร้อนในบรรยากาศเท่ากับ 5.19 oC และได้แสดงค่าความสัมพันธ์แบบถดถอยเชิงเส้นโดยมีค่าสัมประสิทธิ์การตัดสินใจ (R2) เท่ากับ 0.981 ซึ่งมีความสัมพันธ์กันแบบเส้นตรงเชิงลบอย่างมีนัยสำคัญ อีกทั้งจากการศึกษาเพิ่มเติมจากการจำแนกการใช้ประโยชน์ที่ดินพบว่า หากพื้นที่เขตเทศบาลเมืองมหาสารคาม มีเนื้อที่การมีอยู่ของต้นไม้ พืชพรรณที่หนาแน่นมากพอกับสิ่งปลูกสร้างต่าง ๆ อาจช่วยทำให้อุณหภูมิอากาศหรืออุณหภูมิพื้นผิวภายในพื้นที่ศึกษาลดลง ซึ่งจะส่งผลให้ขนาดเกาะความร้อนในบรรยากาศมีค่าลดลงด้วยเช่นกัน