دمای سطح زمین یا Land Surface Temperature، دمایی است که در سطح زمین و معمولاً در لایه‌ای نازک از خاک، گیاهان یا سایر سطوح قابل مشاهده اندازه‌گیری می‌شود. این دما به طور مستقیم بر اساس اندازه‌گیری‌های حرارتی انجام شده توسط سنسورهای موجود در ماهواره‌ها یا ایستگاه‌های جوی به دست می‌آید. LST به‌عنوان یک پارامتر کلیدی برای درک و تحلیل فرآیندهای محیطی و اقلیمی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
اهمیت و کاربرد محاسبه LST:
به‌طور کلی، دمای سطح زمین به ما ابزارهایی می‌دهد تا پیوندهای پیچیده بین جو، زمین، و اکوسیستم‌ها را بهتر درک کنیم و به‌این‌ترتیب مدیریت مؤثرتری در زمینه‌های مختلف زیست‌محیطی و اقتصادی انجام دهیم. در زیر به چند مورد از کاربردهای محاسبه دمای سطح زمین در علوم مختلف اشاره شده است:
1- مطالعه تغییرات آب و هوایی :
دمای سطح زمین، یکی از پارامترهای کلیدی در مدل‌سازی و پیش‌بینی تغییرات اقلیمی است. اندازه‌گیری دقیق LST به ما کمک می‌کند تا تأثیرات تغییرات آب و هوایی را بر روی اکوسیستم‌ها و جوامع انسانی بهتر درک کنیم.
2- کشاورزی و زراعت:
LST به کشاورزان و زمین‌داران کمک می‌کند تا نیازهای آبی و وضعیت سلامت محصولات را بهتر مدیریت کنند. تغییرات دما می‌تواند تأثیرات جدی بر روی رشد و توسعه گیاهان داشته باشد.
3- تحلیل اثرات جزایر حرارتی شهری:
در شهرها، LST به تجزیه و تحلیل جزایر حرارتی شهری کمک می‌کند. این اثر زمانی اتفاق می‌افتد که دمای مناطق شهری به دلیل فعالیت‌های انسانی و مصالح ساختمانی بالاتر از مناطق روستایی باشد.
3- مدل‌سازی فرآیندهای اکولوژیک:
محاسبه دمای سطح زمین، به مطالعه و مدل‌سازی فرآیندهای فیزیکی و بیولوژیکی مانند تبخیر و تعرق، چرخه‌های کربن و نیتروژن و همچنین تغییرات در تنوع زیستی کمک می‌کند.
4- پیش‌بینی حوادث طبیعی مدل‌سازی:
LST، می‌تواند در پیش‌بینی حوادث طبیعی مانند سیل و آتش‌سوزی جنگل‌ها به‌کار رود. دماهای بالا می‌تواند شرایط را برای این نوع حوادث فراهم کند.
روشهای محاسبه دمای سطح زمین:
1- سنجش از دور :
با محصولات بسیاری از ماهواره‌های زمین‌پایه مانند MODIS و Landsat قادر به اندازه‌گیری LST هستیم. این ماهواره‌ها از طریق حس‌گرهای خود تابش مادون قرمز را از سطح زمین دریافت کرده و با استفاده از معادلات خاص، می‌توان دمای سطح زمین را محاسبه کرد. این روش‌ها متداول‌ترین روشهای محاسبه دمای سطح زمین هستند.
2- ایستگاه‌های اندازه‌گیری زمینی :
ایستگاه‌های اندازه‌گیری زمینی مانند ایستگاه‌های سینوپتیک و کلیماتولوژی قادر به اندازه‌گیری دمای سطح زمین بصورت مستقیم و غیرمستقیم هستند. در حالت مستقیم دمای سطح زمین و در حالت غیرمستقیم با اندازه‌گیری دمای هوا و استفاده از مدل‌ها، دمای سطح زمین محاسبه می‌گردد. مهم‌ترین ایراد این روش ماهیت نقطه‌ای این داده‌هاست. برای تعمیم به سطح نتایج نقطه‌ای نیاز به استفاده از روشهای میان‌یابی می‌باشد که برآوردها توام با خطا بوده و نیاز به اعتبارسنجی نتایج می‌باشد.
3- استفاده از مدل‌های فیزیکی :
در تمامی این روش‌ها، دمای سطح زمین به‌عنوان متغیر وابسته با روابط تایید شده با متغیرهایی مانند شرایط جوی، نوع پوشش زمین، رطوبت و ... به عنوان متغیر مستقل محاسبه می‌شود.
4- اندازه‌گیری‌های میدانی:
این روش پرهزینه ترین روش اندازه‌گیری دمای سطح زمین بوده و در پروژه‌های تحقیقاتی و در سطح کم انجام می‌شود.
تغییرات LST هم اکنون چگونه است؟
تغییرات دمای سطح زمین (LST) به شدت تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله تغییرات اقلیمی، توسعه‌های شهری، و تغییرات کاربری زمین قرار دارد. به‌طور کلی، در سال‌های اخیر چندین روند کلی در تغییرات LST مشاهده شده است:
