DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-025-07763-6
تاريخ النشر: 2026-02-25
المؤلف: Do Thi Loan وآخرون
الموضوع الرئيسي: تخفيف تأثير الجزر الحرارية الحضرية
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة تأثير التحضر على استخدام الأراضي / تغطية الأراضي (LULC) ودرجة حرارة سطح الأرض (LST) في هانوي، فيتنام، من 1998 إلى 2022، باستخدام صور الأقمار الصناعية من لاندسات وتقنيات نظم المعلومات الجغرافية. تكشف النتائج عن توسع حضري كبير، حيث زادت المناطق المبنية من 7.45% في 1998 إلى 16.99% في 2022، بشكل أساسي على حساب الأراضي الزراعية. أدى هذا التحضر السريع إلى زيادة ملحوظة في متوسط LST، الذي بلغ 25.28 درجة مئوية بحلول عام 2022، مما زاد من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية (UHI)، خاصة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية. تشير التحليلات إلى وجود علاقات إيجابية قوية بين LST ومؤشرات حضرية (مؤشر الفرق الطبيعي للمناطق المبنية، NDBI؛ مؤشر المناطق المبنية، BI)، بينما أظهرت مؤشرات الغطاء النباتي والمياه (مؤشر الفرق الطبيعي للغطاء النباتي، NDVI؛ مؤشر الفرق الطبيعي للمياه، NDWI) علاقات سلبية مع LST.
تؤكد الدراسة على الدور الحاسم للبنية التحتية الخضراء والزرقاء في تخفيف الضغط الحراري، حيث تساعد المناطق الحرجية والمسطحات المائية في خفض LST من خلال تأثيرات التبريد. على الرغم من الزيادة الطفيفة في تغطية الغابات من 9.51% إلى 12.38% وارتفاع في المسطحات المائية، تبرز النتائج العامة الحاجة الملحة للتخطيط الحضري المستدام في هانوي. إن الإدارة الفعالة وتوسيع المساحات الخضراء الحضرية والمسطحات المائية أمران أساسيان لتعزيز القدرة على التكيف مع المناخ والحفاظ على التوازن البيئي وسط النمو الحضري المستمر. هذه الرؤى ضرورية للمخططين الحضريين وصانعي السياسات الذين يسعون لمعالجة التحديات البيئية التي تطرحها التحضر السريع.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على القضية الحرجة لتغيرات استخدام الأراضي وتغطية الأراضي (LULC) وتأثيراتها البيئية، خاصة في المناطق التي تشهد تحضرًا. تؤكد على العلاقة المهمة بين تغيرات LULC ودرجة حرارة سطح الأرض (LST)، مشيرة إلى أن تحويل المناظر الطبيعية الطبيعية إلى أسطح حضرية يمكن أن يزيد من تأثير جزيرة الحرارة الحضرية (UHI)، حيث تشهد المناطق الحضرية درجات حرارة مرتفعة مقارنة بالمناطق الريفية. تناقش الورقة كيف تحتفظ المواد الحضرية بمزيد من الحرارة مقارنة بالغطاء النباتي، الذي يبرد السطح من خلال التبخر، مما يقلل من تأثير التبريد للمساحات الخضراء مع توسع المدن.
تهدف الدراسة إلى سد فجوة بحثية تتعلق بتغيرات LULC وتأثيراتها على LST في هانوي، فيتنام، من 1998 إلى 2022. باستخدام بيانات الاستشعار عن بعد وتحليل البيانات المكانية القائم على نظم المعلومات الجغرافية، ستستخدم البحث مؤشرات طيفية متنوعة، بما في ذلك مؤشر الفرق الطبيعي للمناطق المبنية (NDBI) ومؤشر الفرق الطبيعي للغطاء النباتي (NDVI)، لتقييم تغيرات LULC وتأثيراتها الحرارية. بالإضافة إلى ذلك، سيتم استخدام مؤشر المساهمة (CI) لتحديد كيفية مساهمة أنواع تغطية الأراضي المختلفة في LST الكلي. من المتوقع أن تعزز النتائج من فهم ديناميات LULC وLST وتوجه الاستراتيجيات لتحسين الاستدامة البيئية في هانوي.
الطرق
يستعرض قسم “الطرق” تصميم التجربة والإجراءات المستخدمة في الدراسة. يوضح المواد المستخدمة، بما في ذلك الكواشف والمعدات المحددة، بالإضافة إلى البروتوكولات المتبعة لجمع البيانات وتحليلها. تم هيكلة المنهجية لضمان إمكانية إعادة إنتاج النتائج وموثوقيتها، مع التأكيد على أهمية الظروف المسيطر عليها والأساليب المنهجية.
تُوصف التقنيات الرئيسية المستخدمة في الدراسة، بما في ذلك أي طرق إحصائية تم تطبيقها لتحليل البيانات. قد يتناول القسم أيضًا طرق أخذ العينات، ومعايير اختيار المشاركين، وأي اعتبارات أخلاقية ذات صلة بالبحث. بشكل عام، يخدم هذا القسم لتقديم نظرة شاملة على الإطار المنهجي الذي يدعم نتائج الدراسة.
المناقشة
يوفر قسم المناقشة في الورقة البحثية نظرة شاملة على التحضر وتغيرات استخدام الأراضي في هانوي، فيتنام، من 1998 إلى 2022. المدينة، التي تتميز بتضاريسها المتنوعة ونموها السكاني الكبير، شهدت تحولات كبيرة في استخدام الأراضي وتغطية الأراضي (LULC) بسبب التحضر السريع المدفوع بالتنمية الاقتصادية والهجرة من الريف إلى الحضر. بشكل ملحوظ، توسعت المنطقة المبنية من 7.45% في 1998 إلى 16.99% في 2022، بينما انخفضت الأراضي الزراعية بشكل كبير، مما يعكس فقدان 505.68 كم² (15.05%) خلال نفس الفترة. يبرز هذا التحول ضغوط التمدد الحضري وتحويل الأراضي الزراعية إلى مناطق سكنية وتجارية، مما يثير القلق بشأن الأمن الغذائي وسبل العيش الريفية.
تكشف تحليل تغيرات درجة حرارة سطح الأرض (LST) عن علاقة معقدة بين تغيرات LULC والديناميات الحرارية في هانوي. زاد متوسط LST من 24.13 درجة مئوية في 1998 إلى 25.28 درجة مئوية في 2022، مما يشير إلى زيادة الضغط الحراري المرتبط على الأرجح بالتحضر وتوسع الأسطح غير النفاذة. كما تبرز الدراسة استخدام مؤشرات طيفية متنوعة، مثل مؤشر الفرق الطبيعي للمناطق المبنية (NDBI) ومؤشر الفرق الطبيعي للغطاء النباتي (NDVI)، لتقييم التغيرات البيئية. بينما أدى التحضر إلى زيادة الأسطح غير النفاذة، أدت الجهود لتعزيز المساحات الخضراء إلى استعادة الغطاء النباتي بحلول عام 2022. تؤكد النتائج على الحاجة إلى استراتيجيات تخطيط حضري مستدامة توازن بين النمو الاقتصادي والحفاظ على البيئة لتخفيف الآثار السلبية للتحضر على الظروف المناخية المحلية والصحة البيئية العامة.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على قوة نتائجها. أولاً، قد تؤدي استخدام بيانات لاندسات بدقة 30 مترًا إلى إخفاء التغيرات الدقيقة في استخدام الأراضي وتغطية الأراضي (LULC) ودرجة حرارة سطح الأرض (LST)، مما قد يعيق اكتشاف التغيرات المحلية (Hemati et al. 2021). بالإضافة إلى ذلك، يقتصر نطاق البيانات الزمنية على السنوات 1998 و2010 و2022، مما يحد من تحليل الديناميات السنوية أو الموسمية (Hu et al. 2023). تصنيف LULC إلى خمس فئات واسعة يبسط تعقيد المناظر الطبيعية الحضرية والزراعية، مما قد يؤثر على دقة مؤشر المناخ المحسوب (CI) والمؤشرات الطيفية.
علاوة على ذلك، لا تأخذ الدراسة في الاعتبار مصادر الحرارة البشرية—مثل حركة المرور، والانبعاثات الصناعية، واستهلاك الطاقة—التي تؤثر بشكل كبير على التغيرات المحلية في LST (Qi Wang et al. 2022). قد لا تلتقط الافتراضات المنهجية لنهج CI، التي تفترض مساهمات حرارية موحدة داخل كل فئة LULC، التباين المكاني بشكل كافٍ. علاوة على ذلك، يقتصر تحليل الارتباط على العلاقات الخطية، مما قد يغفل التفاعلات الأكثر تعقيدًا وغير الخطية (Qi Wang et al. 2022). يمكن أن تعزز الأبحاث المستقبلية من فهم ديناميات LULC-LST من خلال دمج مجموعات بيانات ذات دقة أعلى، ودمج المتغيرات الاجتماعية والاقتصادية والبشرية، واستخدام تقنيات النمذجة المتقدمة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11069-025-07763-6
Publication Date: 2026-02-25
Author(s): Do Thi Loan et al.
Primary Topic: Urban Heat Island Mitigation
Overview
This study examines the impact of urbanization on land-use/land-cover (LULC) and land surface temperature (LST) in Ha Noi, Vietnam, from 1998 to 2022, utilizing Landsat satellite imagery and GIS techniques. The findings reveal significant urban expansion, with built-up areas increasing from 7.45% in 1998 to 16.99% in 2022, primarily at the expense of agricultural land. This rapid urbanization has led to a notable rise in average LST, which reached 25.28°C by 2022, exacerbating the urban heat island (UHI) effect, particularly in densely developed regions. The analysis indicates strong positive correlations between LST and urban indices (Normalized Difference Built-up Index, NDBI; Built-up Index, BI), while vegetation and water indices (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI; Normalized Difference Water Index, NDWI) showed negative correlations with LST.
The study underscores the critical role of green and blue infrastructure in mitigating thermal stress, as forested areas and water bodies help to lower LST through cooling effects. Despite a slight increase in forest cover from 9.51% to 12.38% and a rise in water bodies, the overall findings highlight the urgent need for sustainable urban planning in Ha Noi. Effective management and expansion of urban green spaces and water bodies are essential for enhancing climate resilience and maintaining ecological balance amidst ongoing urban growth. These insights are vital for urban planners and policymakers aiming to address the environmental challenges posed by rapid urbanization.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the critical issue of land use and land cover (LULC) changes and their environmental impacts, particularly in urbanizing regions. It emphasizes the significant relationship between LULC changes and land surface temperature (LST), noting that the conversion of natural landscapes to urban surfaces can exacerbate the urban heat island (UHI) effect, where urban areas experience elevated temperatures compared to rural surroundings. The paper discusses how urban materials retain more heat than vegetation, which cools the surface through evapotranspiration, thereby diminishing the cooling effect of green spaces as cities expand.
The study aims to fill a research gap regarding LULC changes and their effects on LST in Ha Noi, Vietnam, from 1998 to 2022. Utilizing remote sensing data and GIS-based spatial analysis, the research will employ various spectral indices, including the Normalized Difference Built-up Index (NDBI) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), to assess LULC changes and their thermal impacts. Additionally, the Contribution Index (CI) will be used to quantify how different land cover types contribute to overall LST. The findings are expected to enhance understanding of LULC and LST dynamics and inform strategies for improving environmental sustainability in Ha Noi.
Methods
The “Methods” section outlines the experimental design and procedures employed in the study. It details the materials used, including specific reagents and equipment, as well as the protocols followed for data collection and analysis. The methodology is structured to ensure reproducibility and reliability of results, emphasizing the importance of controlled conditions and systematic approaches.
Key techniques utilized in the study are described, including any statistical methods applied for data analysis. The section may also address the sampling methods, participant selection criteria, and any ethical considerations relevant to the research. Overall, this section serves to provide a comprehensive overview of the methodological framework that underpins the study’s findings.
Discussion
The discussion section of the research paper provides a comprehensive overview of the urbanization and land use changes in Ha Noi, Vietnam, from 1998 to 2022. The city, characterized by its diverse terrain and significant population growth, has undergone substantial transformations in land use and land cover (LULC) due to rapid urbanization driven by economic development and rural-to-urban migration. Notably, the built-up area expanded from 7.45% in 1998 to 16.99% in 2022, while agricultural land decreased significantly, reflecting a loss of 505.68 km² (15.05%) over the same period. This shift underscores the pressures of urban sprawl and the conversion of agricultural land into residential and commercial zones, raising concerns about food security and rural livelihoods.
The analysis of land surface temperature (LST) variations reveals a complex relationship between LULC changes and thermal dynamics in Ha Noi. The average LST increased from 24.13°C in 1998 to 25.28°C in 2022, indicating heightened thermal stress likely associated with urbanization and the expansion of impervious surfaces. The study also highlights the use of various spectral indices, such as the Normalized Difference Built-up Index (NDBI) and the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI), to assess environmental changes. While urbanization has led to increased impervious surfaces, efforts to enhance green spaces have resulted in a recovery of vegetation cover by 2022. The findings emphasize the need for sustainable urban planning strategies that balance economic growth with environmental conservation to mitigate the adverse effects of urbanization on local climate conditions and overall ecological health.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the robustness of its findings. Firstly, the use of Landsat data with a 30-meter resolution may mask fine-scale variations in Land Use and Land Cover (LULC) and Land Surface Temperature (LST), which could hinder the detection of localized changes (Hemati et al. 2021). Additionally, the dataset’s temporal coverage, limited to the years 1998, 2010, and 2022, restricts the analysis of annual or seasonal dynamics (Hu et al. 2023). The classification of LULC into five broad categories oversimplifies the complexity of urban and agricultural landscapes, potentially impacting the accuracy of the calculated Climate Index (CI) and spectral indices.
Moreover, the study does not consider anthropogenic heat sources—such as traffic, industrial emissions, and energy consumption—that significantly influence localized LST variations (Qi Wang et al. 2022). The methodological assumptions of the CI approach, which presuppose uniform thermal contributions within each LULC class, may not adequately capture spatial variability. Furthermore, the correlation analysis is confined to linear relationships, potentially neglecting more complex, nonlinear interactions (Qi Wang et al. 2022). Future research could enhance understanding of LULC-LST dynamics by integrating higher-resolution datasets, incorporating socio-economic and anthropogenic variables, and utilizing advanced modeling techniques.