Ordu kent merkezi ve yakın çevresinde kentsel ısı adası etkisinin zamansal ve mekânsal karakterinin belirlenmesi
Determination of the spatio-temporal character of the urban heat island effect in Ordu city center and its surroundings
Yazar: MESUT GÜZEL
Danışman: PROF. DR. PERVİN YEŞİL
Ordu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Peyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Peyzaj Mimarlığı = Landscape Architecture
Dizin: Arazi kullanımı = Land use ; Isı adası = Heat island ; Kentleşme = Urbanization ; Uzaktan algılama = Remote sensing

Özet:
Bu çalışma; Kentsel Isı Adası (KIA) etkisinin zamansal ve mekânsal karakterini, Ordu kent merkezi ve yakın çevresi örneğinde incelemeyi amaçlamaktadır. KIA etkisi, kentsel alanlardaki yüzey ve hava sıcaklıklarının çevrelerindeki kırsal alanlara göre daha yüksek olması ile karakterize edilen bir olgudur. Kentleşme ve yapılaşma süreçlerine bağlı olarak gerçekleşen arazi örtüsü değişimi, KIA etkisindeki alanların genişlemesine neden olmaktadır. Üstelik endüstri devriminden bugüne ivmelenen küresel iklim değişikliği, KIA etkisinin kentlerde daha belirgin şekilde hissedilmesine yol açmaktadır. Araştırma, Ordu kent merkezi ve yakın çevresindeki kırsal alanları kapsamaktadır. Araştırmada temel olarak uzaktan algılama verileri ve coğrafi bilgi sistemlerinden yararlanılmıştır. KIA etkisinin zamansal değişiminin ortaya konulabilmesi amacıyla; 2000 yılı için Landsat 7 ETM+, 2013 ve 2023 yılları için Landsat 8 OLI/TIRS uydularından elde edilen termal kızılötesi veriler, Arazi Yüzey Sıcaklığı (AYS) haritalarına dönüştürülmüştür. Ardından, AYS tabanlı olarak KIA etkisindeki alanların mekânsal dağılımı ortaya konulmuştur. KIA etkisinin farklı Yerel İklim Bölgeleri arasındaki değişimi irdelenmiştir. Bitki örtüsü ve yapılı çevre indeksleri ile AYS arasındaki korelasyona dayanarak yüzey karakteristiğinin KIA etkisine katkıları değerlendirilmiştir. KIA etkisinin kentsel-kırsal alan gradyanındaki değişimi çoklu dairesel tampon bölge analizi ile değerlendirilmiştir. KIA etkisinin gece ve gündüz zaman dilimleri arasındaki farklılaşma durumu, düşük mekânsal çözünürlükteki MODIS verilerinin Random Forest Regresyon yöntemi kullanılarak yüksek çözünürlüğe getirilmesi ile ortaya konulmuştur. Son olarak; KIA etkisi ile mücadelede önemi yapılan araştırmalarla ispatlanmış olan kentsel park alanlarının serinletici etkileri çeşitli metrikler kullanılarak değerlendirilmiştir. Bulgular, yapılaşmış alanlar 2000 ile 2023 yılları arasındaki dönemde yaklaşık %65 oranında genişlediğini ve yeni yapılaşma alanlarında AYS bakımından önemli artışlar meydana geldiğini göstermiştir. AYS ortalaması yıllar içinde sürekli olarak artmıştır. 23 yıllık dönemde AYS ortalaması 24.9℃'den 26.9℃'ye çıkarak 2℃ yükselmiştir. 2000 yılında araştırma alanının %13.9'una karşılık gelen KIA etkisindeki alanlar, geçen zaman içinde genişleyerek %19.2'lik değere yükselmiştir. KIA etkisinde olan ve olmayan bölgeler arasındaki AYS farkı da yıllar içinde giderek açılmıştır. 2000 yılında iki bölge arasındaki AYS farkı 3.6°C iken 2013 yılında 4.3°C'ye, 2023 yılında ise 4.6°C'ye yükselmiştir. Araştırma alanında, Kentsel Sıcak Nokta (KSN) oluşumunun görüldüğü başlıca yerler; endüstriyel alanlar, metal çatılar, yapay malzeme kullanılarak oluşturulan halı sahalar, bitki örtüsü oranının düşük olduğu alanlar ve konut bölgeleridir. En yüksek AYS ortalaması 2 numaralı Yerel İklim Bölgesi (YİB-2, 32°C) ve YİB-3'te (31.2°C) görülürken, en düşük AYS ortalaması 23.7°C ile su yüzeylerini temsil eden YİB-17 sınıfında kaydedilmiştir. Araştırma alanındaki AYS değerleri ile bitki örtüsü indeksleri arasında yüksek negatif korelasyon; yapılı çevreye odaklanan spektral indeksler ile AYS arasında ise yüksek pozitif ilişki bulunmaktadır. Kent merkezinden kırsal alana doğru ortalama AYS değerleri azalma eğiliminde iken bitki örtüsü oranı kademeli olarak artmaktadır. Kentsel ve kırsal alanlar arasındaki ortalama AYS farkı da zaman içinde artmıştır. Ortalama AYS değerleri arasındaki maksimum sıcaklık farkı, 2000 yılında 2.7°C iken 2013'te 5.9°C ve 2023'te 7.2°C olmuştur. Araştırma alanında; gündüz ve gece yüzey sıcaklıkları arasındaki fark yıllar içinde azalmıştır. 2000 yılında gece-gündüz AYS farkı 11.5°C iken 2013 yılında gündüz-gece sıcaklık farkı 10.6°C'ye, 2023 yılında ise 8.5°C'ye gerilemiştir. Gece ve gündüz AYS değerleri kentsel alanlarda belirgin şekilde artma eğilimindeyken kırsal alanlarda nispeten daha düşük AYS seviyeleri görülmüştür. Sonuç olarak Ordu, kentleşme dinamiklerine bağlı olarak KIA etkisinin giderek daha hissedilir duruma geldiği bir kenttir. Çalışmanın sonuçları, Ordu kent merkezi ve yakın çevresi özelinde; yerel yönetimler, bölgede çalışan peyzaj mimarları, şehir plancıları ve politika yapıcılar için önemli bilgiler sunmaktadır. Gerçekleştirilen bu doktora tez çalışması ile Ordu kent merkezi ve yakın çevresini kapsayan bölge için KIA etkisinin azaltılması ve iklim değişikliğine uyumlanma stratejilerinin geliştirilmesi noktasında mekânsal ve zamansal bir referans çerçevesi çizilmiştir.

Abstract:
This study aims to investigate the spatial and temporal character of the Urban Heat Island (UHI) effect in the case of Ordu city center and its surroundings. The UHI effect is a phenomenon characterised by higher surface and air temperatures in urban areas compared to the surrounding rural areas. Land cover change due to urbanisation and construction processes leads to the expansion of the areas under the UHI effect. Moreover, global climate change, which has accelerated since the industrial revolution, causes the impact of UHI to be felt more obviously in cities. The study includes Ordu city center and the rural areas in its surroundings. Remote sensing data and geographical information systems were utilised in the study. In order to reveal the temporal change of the UHI effect, thermal infrared data obtained from Landsat 7 ETM+ for the year 2000 and Landsat 8 OLI/TIRS satellites for the years 2013 and 2023 were converted into Land Surface Temperature (LST) maps. Then, the spatial distribution of the areas under the influence of UHI was revealed based on LST. The variation of the UHI effect between different Local Climate Zones (LCZ) was analysed. Based on the correlation between vegetation and built environment indices and LST, the contribution of surface characteristics to the UHI effect was evaluated. The variation of UHI effect in the urban-rural gradient was evaluated by multiple ring buffer zone analysis. The variation of the UHI effect between day and night time periods was revealed by using Random Forest Regression on low spatial resolution MODIS data. Finally, the cooling effects of urban parks, which are considered as an effective tool in mitigating the UHI effect, were evaluated. The findings show that the built-up areas expanded by approximately 65% in the period between 2000 and 2023 and significant increases occurred in terms of LST in the new built-up areas. The average LST has increased continuously over the years. During the 23-year period, the mean LST increased by 2°C, from 24.9°C to 26.9°C. In 2000, the areas under the influence of UHI, which corresponded to 13.9% of the study area, expanded to 19.2% of the area. The difference in LST between the UHI and non-UHI areas has also gradually widened over the years. In 2000, the difference between the two regions was 3.6°C, while it increased to 4.3°C in 2013 and 4.6°C in 2023. In the research area, the major locations where Urban Hot Spot formation is observed are industrial areas, metal roofs, artificial material artificial turf fields, areas with low vegetation cover and residential areas. The highest average LST values were recorded in Local Climate Zone (LCZ-2, 32°C) and LCZ-3 (31.2°C), while the lowest average LST value of 23.7°C was recorded in LCZ-17, which represents water bodies. In the study area, there is a high negative correlation between LST values and vegetation indices, while there is a high positive correlation between LST and spectral indices focusing on the built environment. While the average LST values decrease from the urban core to the rural areas, the vegetation cover ratio gradually increases. The difference in mean LST between urban and rural areas has also increased over time. The maximum temperature difference between the average LST values was 2.7°C in 2000, 5.9°C in 2013 and 7.2°C in 2023. In the research area; the difference between day and night surface temperatures has decreased over the years. In 2000, the difference between day and night LST was 11.5°C, whereas it decreased to 10.6°C in 2013 and to 8.5°C in 2023. While the day and night LST values have tended to increase significantly in urban areas, relatively lower LST levels have been observed in rural areas. As a result, Ordu is a city where the impact of UHI is becoming increasingly noticeable due to urbanisation. The results of the study provide significant information for local administrations, landscape architects working in the region, urban planners and policy makers in Ordu city center and its surroundings. With this doctoral dissertation, a spatial and temporal frame of reference has been drawn for Ordu city center and its surrounding area in terms of reducing the impact of UHI and developing strategies for adaptation to climate change.