پایش خشکسالی منطقه‌ای حوضه آبخیز زاینده‌رود بر اساس تغییرات سری زمانی شاخص‌ VCI سنجنده مودیس و شاخص SPI

جغرافیا و مخاطرات محیطی

مقاله 1، دوره 6، شماره 4 - شماره پیاپی 24، بهمن 1396، صفحه 1-22   

نوع مقاله: پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/geo.v6i4.62601

نویسندگان

مرضیه سادات میراحسنی^{* 1}؛ عبدالرسول سلمان ماهینی¹؛ علیرضا سفیانیان²؛ رضا مدرس²؛ رضا جعفری²؛ جهانگیر محمدی¹

¹دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

²دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

خطر خشکسالی تهدید‌کننده و مخل سیستم‌های کشاورزی، محیط‌زیستی، اجتماعی و اقتصادی حوضه‌ آبخیز زاینده‌رود است. پایش خشکسالی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای می‌تواند نمایانگر شدت و گستره خشکسالی در مناطق با کمبود داده بارش هواشناسی بوده و کاستی مکانی و زمانی آن را جبران نماید. کارایی شاخص‌های پوشش گیاهی ماهواره‌ای مانند شاخص تفاوت پوشش گیاهی نرمال (NDVI) در تعیین میزان و شدت خشکسالی روشن است؛ اما ازآنجاکه واکنش پوشش گیاهی به خشکسالی نسبت به زمان واقعی تأخیر دارد، پایش پاسخ پوشش گیاهی به خشکسالی هواشناسی بر اساس داده‌های سری‌زمانی ماهواره‌ای به برنامه‌ریزی کاهش خطرات خشکسالی کمک شایانی می‌کند. در این پژوهش به بررسی مکانی-زمانی خشکسالی منطقه‌ای حوضه آبخیز زاینده‌رود طی سال‌های 2003 تا 2014 پرداخته ‌شد. در این راستا، با بهره‌گیری از 84 تصویر سری‌زمانی شاخص NDVI محصولات ماهواره مودیس از فصل رشد منطقه، شاخص وضعیت پوشش گیاهی (VCI) که یک شاخص نرمال‌شده جهت ارزیابی خشکسالی است، محاسبه گردید. سپس پوشش هر طبقه از شدت خشکسالی حاصل از این تصاویر برای دوره زمانی پایش‌شده تعیین گردید. شاخص بارش استاندارد (SPI) مربوط به 26 ایستگاه جهت ارزیابی شاخص ماهواره‌ای محاسبه شده و ضریب همبستگی این شاخص با میانگین شاخص VCI حاصل ارزیابی گردید. میزان تأخیر خشکسالی هواشناسی به پوشش گیاهی با بررسی همبستگی شاخص میانگین NDVI با میانگینSPI و نمودارهای تغییرات داده‌های VCI با داده‌های SPI وNDVI ارزیابی شد. نتایج پایش مکانی-زمانی نشان داد که قسمت‌های مرکز رو به شمال حوضه آبخیز زاینده‌رود، شرق و جنوب شرقی آن (محل قرارگیری تالاب گاوخونی) در طول دوره مطالعه به‌طور مداوم با خشکسالی شدید روبه‌رو بوده و در سال‌های 2008 و 2014 این خشکسالی بسیار شدید شده است. همچنین نتایج حاکی از تأخیر زمانی 6 ماهه شاخص خشکسالی هواشناسی با شاخص خشکسالی ماهواره‌ای VCI و معنی‌داری 9/0 شاخص SPI با شاخص VCI است که نشان می‌دهد می‌توان از شاخص‌های ماهواره‌ای در نبود شاخص‌های هواشناسی برای بررسی خشکسالی حوضه‌ آبخیز مورد مطالعه استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها

پوشش گیاهی؛ تأخیر پاسخ؛ MODIS-NDVI؛ همبستگی پیرسون

مراجع

باعقیده، محمد و دیگران؛ 1390. بررسی امکان استفاده از NDVI در تحلیل خشکسالی‌‌‌های استان اصفهان. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک. 1(4)، 16-1.

خداقلی، مرتضی و دیگران؛ 1393. تحلیل روند گذشته و پیش‌بینی آینده خشک‌سالی در استان اصفهان. نشریه علوم آب و خاک-علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان. 18(67): 367-379.‏

خسروی، ایمان و دیگران؛ 1394. مدلسازی و پیش‌بینی سری زمانی شاخص‌های خشکسالی با روش‌های یادگیری ماشین به‌منظور مدیریت مخاطرات (مطالعۀ موردی: منطقۀ شرقی اصفهان). دانش مخاطرات، 2(1), 51-65.

سالمی، حمیدرضا و دیگران؛ 1383. سیمای کلی هیدرولوژی حوضه آبخیز زاینده‌رود. دو ماهنامه علمی-پژوهشی آب و فاضلاب. 15(2). 2-13.

رضایی بنفشه، مجید و دیگران؛ 1394. تحلیل خشکسالی کشاورزی استان آذربایجان شرقی با تاکید بر سنجش‌ازدور و شاخص وضعیت پوشش گیاهی. نشریه دانش آب و خاک. 25 (1). 113-123.

رضایی، پرویز و دیگران؛ 1393. تعیین روابط شدت، مدت، فراوانی و سطح درگیر با خشکسالی در شمال غرب ایران. نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی، (3) ۱۰، 111-127.

موذن زاده، روزبه و دیگران؛ 1391. پایش خشکسالی در کشت‌های غیرآبی با استفاده از تکنیک سنجش‌ازدور. مدیریت آب و آبیاری. 2(2). 39-52.

میراحسنی، مرضیه سادات و دیگران؛ 1395. تحلیل‌های خشکسالی و سری‌زمانی شاخص NDVI تصاویر ماهواره‌ای MODIS جهت پایش تخریب پوشش گیاهی در حوضه زاینده‌رود. دومین کنفرانس بین المللی اکولوژی سیمای سرزمین. اصفهان: دانشگاه صنعتی اصفهان. 5 آبان 1395. 11 صفحه.

http://www.civilica.com/Paper-IALE02-IALE02_105.html

میراحسنی، مرضیه سادات و دیگران؛ 1396. پایش مکانی- زمانی خشکسالی هواشناسی بر اساس پهنه‌بندی خوشه‌های ایستگاهی در حوزه آبخیز زاینده‌رود، نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، در نوبت چاپ.

میراحسنی، مرضیه سادات؛ 1396. تحلیل سری زمانی شناسایی روند تخریب سرزمین بر مبنای تبیین خصوصیات بیوفیزیکی مؤثر با تأکید بر پایش مکانی زمانی خشکسالی و تغییرات پوشش/کاربری اراضی. پایان نامه دکتری. استادان راهنما. عبدالرسول سلمان ماهینی و علیرضا سفیانیان. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

Ganesh, S. (2007). Investigation of the utility of the vegetation condition index (VCI) as an indicator of drought (Unpublished doctoral dissertation). Texas A&M University, the USA.‏

Kogan, F. N. (1995). Droughts of the late 1980s in the United States as derived from NOAA polar-orbiting satellite data. Bulletin of the American Meteorological Society, 76(5), 655-668.‏

Kogan, F.N., & Unganai, L. S. (1998). Drought monitoring and corn yield estimation in Southern Africa from AVHRR data. Remote Sensing of Environment, 63, 219-232.

McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183). Boston, MA: American Meteorological Society.

McKee, T. B., Doesken, N. J., & Kleist, J. (1993, January). The relationship of drought frequency and duration to time scales. In Proceedings of the 8th Conference on Applied Climatology (Vol. 17, No. 22, pp. 179-183). Boston, MA: American Meteorological Society.‏

Modarres, R., & da Silva, V. D. P. R. (2007). Rainfall trends in arid and semi-arid regions of Iran. Journal of Arid Environments, 70(2), 344-355.‏

Sarhadi, A., & Soltani, S. (2013). Determination of water requirements of the Gavkhuni wetland, Iran: A hydrological approach. Journal of arid environments, 98, 27-40.‏

Tucker, C. J., & Choudhury, B. J. (1987). Satellite remote sensing of drought conditionsm. Remote Sensing of Environment, 23, 243-251.‏

Tucker, C.J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8, 127–150.