Assessment of the Role of Qasr al-Dasht Gardens in Mitigating Urban Land Surface Temperature (LST) in Shiraz Using the TCI Index and Remote Sensing Data

Document Type : Original Article

Authors

1 PhD Candidate in Hydrogeology, Shiraz University, Iran

2 PhD in Hydrogeology, Professor, Shiraz University, Iran

10.48306/jgrs.2025.532730.1018
Abstract
This study aims to investigate the role of vegetation cover, particularly the Qasr-e-Dasht gardens, in mitigating land surface temperature (LST) in the city of Shiraz. For this purpose, MODIS MOD11A1 data from the Terra satellite, covering the period from 1 March to 31 March 2021 (11 Esfand 1399 to 11 Farvardin 1400), were extracted and analyzed in the ArcGIS environment. Using 31 daily LST images, the Temperature Condition Index (TCI) was calculated, and the spatio-temporal temperature patterns were evaluated. To analyze the relationship between temperature and land-use type, the study area was classified into four main zones: Ghasrodasht Gardens, dense urban fabric, agricultural lands, and barren lands. The results showed that the Ghasrodasht Gardens (Zone I) had the lowest surface temperatures, with an average TCI value of 0.83, while the dense urban area (Zone II) experienced the highest thermal stress, with an average TCI of 0.25. A comparative assessment of MODIS data with meteorological measurements from the Bajgah and Dastgheib stations indicated high accuracy of the satellite-derived surface temperatures. Moreover, topographic analyses revealed a significant inverse relationship between elevation and temperature, whereas slope had no noticeable effect. The findings underscore the crucial role of traditional green spaces, particularly urban orchards, in reducing ambient temperatures, improving environmental quality, and mitigating urban heat. The results can support policymaking related to urban planning, land-use management, and the development of climate-adaptive infrastructure.

Keywords

Subjects

منابع: 

احمدی م، داداشی رودباری ع، احمدی ح. پایش دمای شب‌هنگام سطح زمین در گستره ایران مبتنی بر برونداد سنجنده MODIS. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 1397؛ 33(1): [شماره پیاپی 128].
  احمدی م، عاشورلو د، نارنگی‌فرد م. تحلیل فضایی دمای شهر شیراز در فصول گرم و سرد با به‌کارگیری تحلیل‌های آماری و تصاویر ماهواره‌ای. فصلنامه تحقیقات جغرافیایی. 1393؛ 30(2): [شماره پیاپی 117].
اصغری‌زمانی ا، احدنژاد روشتی م، خداوندی ع. ارزیابی تحلیلی گستردگی فضایی-کالبدی مناطق شهری و تأثیر آن بر تغییرات کاربری اراضی با استفاده از GIS و RS (مطالعه موردی: شیراز طی دوره زمانی 13661392). فصلنامه فضای جغرافیایی. 1395؛ 16(53): 76-57.
افشاری‌نیا م، ولی ع، پناهی ف، منشی. پایش دمای سطح زمین با تکیه بر محصولات سنجنده مودیس و تکنیک‌های سنجش از دور (مطالعه موردی: دشت کاشان). کاوش‌های جغرافیایی مناطق بیابانی. 1402؛ 11(1): 178-161. 
آباد ب، صلاحی ب، رئیس‌پور ک، مرادی م. پایش ماهواره‌ای دمای روزهنگام سطح زمین حوضه آبریز جازموریان با استفاده از داده‌های سنجنده مودیس. فصلنامه جغرافیای طبیعی. 1400؛ 13(52): 81-63.
درویشی ش، رشیدپور م، سلیمانی ک. بررسی ارتباط تغییرات کاربری اراضی با دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای (مطالعه موردی: شهرستان مریوان). فصلنامه جغرافیا و توسعه. 1398؛ 17(54).
دوستکی م، کمالی ا، باقری بداغ‌آبادی م، شیرانی ح، شکیبا ع، شکفته ح. ارزیابی الگوی فضایی دمای سطح زمین با تأکید بر تغییرات کاربری اراضی (مطالعه موردی: شهرستان جیرفت). فصلنامه علمی. 1401؛ 4(7): 99-86.
دیداری ش، عاجی س، فروغ گ. بررسی روند تغییرات کمیت و شوری آب زیرزمینی و عوامل مؤثر بر آن در حوضه شیراز با استفاده از داده‌های زمینی و سنجش از دور. مجله تحقیقات آب و خاک ایران. 1401؛ 53(7). شاپا: 2423-7833.
ذاکری‌نژاد ر، موحدی س، جزی ز. بررسی تأثیر پوشش گیاهی بر تغییرات دمای سطحی زمین شهرستان اصفهان با استفاده از داده‌های سنجش از دور. فصلنامه برنامه‌ریزی فضایی. 1402؛ 13(1): 40-21.
رنجبر ا، ولی ع، مکرم م، تاری‌پناه ف. ارزیابی دورسنجی اثرات کاربری اراضی بر گرادیان دمای سطح زمین با استفاده از تصاویر لندست (مطالعه موردی: حوضه آبخیز خارستان). مجله کاربردی سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور در برنامه‌ریزی. 1398؛ 10(1).
زندی ر، سلمانی‌مقدم م، روکی ز. سنجش میزان خودهمبستگی فضایی دمای سطح زمین با کاربری اراضی (مطالعه موردی: شهر اصفهان). مجله علمی جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی. 1402؛ 34(89): 76-61.
کاظمی‌قراچه م، سلیمانی ب، فیضی‌زاده ب. ارزیابی انواع الگوریتم‌های پنجره مجزا برای محاسبه دمای سطح زمین جهت تعیین بهترین الگوریتم برای تصاویر سنجنده مودیس. نشریه سنجش از دور و GIS در منابع طبیعی. 1399؛ 11(2).
کرمی پ، شایسته ک، اسماعیلی م. بارزسازی اهمیت متغیر پوشش گیاهی بر روی دمای سطح زمین توزیع‌شده در کاربری/پوشش‌های مختلف (محدوده شهر جوانرود). نشریه حفاظت زیست‌بوم گیاهان. 1398؛ 7(15).
کرمی‌راد س، علی‌آبادی م، حبیبی ا، وکیلی‌نژاد ر. سنجش میزان تأثیر پوشش گیاهی بر شرایط آسایش حرارتی بیرونی عابران پیاده (موردپژوهی: مجتمع مسکونی گلدشت شیراز). نشریه علمی-پژوهشی انجمن علمی معماری و شهرسازی ایران. 1396؛ ص. 196-185.
مزیدی ا، نارنگی‌فرد م. تأثیر توسعه شهری و تغییرات کاربری بر عناصر آب و هوایی شهر شیراز و فسا. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. 1395؛ 16(40).
موغلی م. پایش تغییرات پوشش گیاهی در اثر خشکسالی در حوضه آبریز درودزن با استفاده از تصاویر MODIS. فصلنامه جغرافیای طبیعی. 1399؛ 12(49).
مهدویان ش، زینالی ب، صلاحی ب. پوشش گیاهی در نواحی جنوبی استان اردبیل (مطالعه موردی: حوضه آبریز گیوی‌چای). سنجش از دور و GIS در منابع طبیعی. 1401؛ 13(4).
حسینی س‌ع، ویسی ر، احمدی س. بررسی و تحلیل فضای سبز شهر شیراز. دوفصلنامه پژوهش‌های بوم‌شناسی شهری. 1391؛ 3(1): [پیاپی 5].
میرعلی‌زاده ا، حجابی س، کوچک‌زاده م. ارزیابی شاخص‌های سنجش از دوری در شرایط خشکسالی (مطالعه موردی: دشت ارومیه). نشریه هواشناسی و علوم جو. 1401؛ 5(2): 132-141.
Duan SB, Li ZL, Tang BH, Wu H, Tang R. Generation of a time-consistent land surface temperature product from MODIS data. Remote Sens Environ. 2014;140:339–49.
Feng Q, Ma H, Jiang X, Wang X, Cao S. What has caused desertification in China? Sci Rep. 2015;5(1):15998.
Hazaymeh K, Hassan QK. Fusion of MODIS and Landsat-8 surface temperature images: A new approach. PLoS One. 2015;10(3):e0117755.
Hereher ME. Effect of land use/cover change on land surface temperatures – The Nile Delta, Egypt. J Afr Earth Sci. 2017;126:75–83.
i HZM. Change detection on land use/land cover and land surface temperature using spatiotemporal data of Landsat: a case study of Gaza Strip. Arab J Geosci. 2019;12:1–14.
Justice, C. O., Townshend, J. R., Vermote, E. F., Masuoka, E., Wolfe, R. E., Saleous, N., Roy, D. P., & Morisette, J. T. (2002). An overview of MODIS Land data processing and product status. Remote Sensing of Environment, 83(1–2), 3–15. https://doi.org/10.1016/S0034-4257(02)00084-6.
Kogan FN. Operational space technology for global vegetation assessment. Bull Am Meteorol Soc. 2001;82(9):1949–64.
Li ZL, Tang BH, Wu H, Ren H, Yan G, Wan Z, et al. Satellite-derived land surface temperature: Current status and perspectives. Remote Sens Environ. 2013;131:14–37.
Meyer H, Katurji M, Appelhans T, Müller MU, Nauss T, Roudier P, Zawar-Reza P. Mapping daily air temperature for Antarctica based on MODIS LST. Remote Sens. 2016;8(9):732.
Muro J, Strauch A, Heinemann S, Steinbach S, Thonfeld F, Waske B, Diekkrüger B. Land surface temperature trends as indicator of land use changes in wetlands. Int J Appl Earth Obs Geoinf. 2018;70:62–71.
NASA (2023). MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) Overview. NASA Earth Science Data Systems (ESDS). Retrieved from https://modis.gsfc.nasa.gov.
Wan Z, Zhang Y, Zhang Q, Li ZL. Quality assessment and validation of the MODIS global land surface temperature. Int J Remote Sens. 2004;25(1):261–74.
Wan Z, Zhang Y, Zhang Q, Li ZL. Validation of the land-surface temperature products retrieved from Terra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer data. Remote Sens Environ. 2002;83(1–2):163–80.