بخشی از مقاله
چکیده
تغییرات اقلیمی از جمله خشکسالی یکی از عوامل موثر بر ساختار و کارکرد اکوسیستم های گیاهی و یکی از دلایل عمده تغییرات سطح پوشش گیاهی - چه افزایش و چه کاهش - میباشد. یکی از راهکارهای مدیریتی در مقیاس منطقهای مطالعه پایش خشکسالی و تاثیر آن بر پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر ماهوارهای است. این پژوهش به بررسی تاثیر خشکسالی بر پوشش گیاهی حوضه آبخیز زایندهرود با استفاده از شاخص ماهوارهای NDVI گرفتهشده از تصاویر مودیس با تعیین میزان همبستگی آن با شاخص اقلیمی بارندگی استاندارد - SPI - میپردازد.
جهت تعیین شاخص بارندگی استاندارد 12 ماهه از دادههای بارندگی دوره آماری 12 ساله از 2003 تا 2014 در محدوه حوضه آبخیز استفاده شد. پس از تعیین SPI مربوط به هر ایستگاه، تحلیل خوشهبندی توزیع مکانی دادههای SPI یک ساله منتهی به دسامبر و سپس ماههای سال بر اساس شاخص 12 SPI ماهه منتهی به دسامبر 12 - ماهه - مربوط به 26 ایستگاه محدوده حوضه آبخیز زایندهرود بر اساس ماه و ایستگاه انجام شد. در مرحله بعد، تحلیل شدت مدت و فراوانی نسبی و تحلیل توزیع مکانی پراکندگی خشکسالی و ترسالی شاخص SPI انجام گرفت.
در گام بعد این دادهها پهنهبندی شد و نقشه های بهترین نوع پهنهبندی تهیه و دادههای فوق به طبقات بسیار شدید، شدید و ملایم صورت گرفت و توزیع مکانی خشکسالی 12 ساله نمایش داده شد. در ادامه محصولات شاخص پوشش گیاهی NDVI ماهانه مودیس در محدوده زمانی 12 ساله - 2003-2014 - تهیه و مرز مربوطه حوضه آبخیز زایندهرود جدا گردیده و آشکارسازی تغییرات این شاخصهای پوشش گیاهی به عمل آمد. در مرحله بعد جهت تعیین رابطه شاخصهای پوشش گیاهی و خشکسالی ضریب همبستگی تعیین و از ضریب همبستگی پیرسون استفاده شد. در نهایت داده ها تحلیل و نتایج ارائه شد.
مقدمه
خشکسالی کاهش غیر منتظره بارندگی در مدّتی معیّن - در منطقهای که لزوماً خشک نیست - میباشد، به میزانی که روند عادی رشد اکوسیستمها را مختل کند
خشکسالی یکی از بلایای طبیعی با پیچیدگی بسیار زیاد و از ناشناختهترین پدیدههای جهان ، و ایران بهشمار میآید، که دارای اثر ممتد و تدریجی با وقوع در دوره زمانی حدودا طولانی است و منجر به صدمات جانی، خسارات اقتصادی و محیطزیستی میگردد. انواع خشکسالی شامل هواشناسی هیدرولوژیکی، کشاورزی و پوشش گیاهی می باشد. بدلیل گستردگی زمانی و مکانی خشکسالی، باید بدان توجه شود و با ایجاد طرحهای آمادگی برای مدیریت آن، تا حدّی از مشکلات ناشی از آن و تاثیر منفی بر انسان و محیطزیست و در ادامه تخریب سرزمین کاسته شود.
مطالعات و بررسیهای انجامشده نشانگر آن است که مدیریت خشکسالی در ایران، با توجه به وضعیّت جغرافیایی و اقلیمی آن، کارآمد نبوده و در صورت عدم اعمال مدیریتهای کارآمد فنی و استفاده از استراتژیهای مناسب، کشور با خسارات و حتی بحران های جدی روبه رو خواهد شد. هدف این مطالعه بررسی خشکسالی پوشش گیاهی در حوضه آبخیز زایندهرود طی دوره آماری 2014-2005 با استفاده از آنالیزهای تحلیل فراوانی و شدت مدت و خوشهبندی خشکسالی دادههای شاخص بارندگی استاندارد و دادههای سری زمانی شاخص پوشش گیاهی NDVI از تصاویر مودیس در همین دوره زمانی می باشد.
هدف کلی پایش خشکسالی تهیه و تأمین اطلاعاتی است که مردم و سازمان های مسئول را برای فعالیت هایی که باعث افزایش ضریب اطمینان برنامه ریزی ها و کاهش خسارت های ناشی از خشکسالی می شود، تشویق نماید
وضعیت واقعی خشکسالی پوشش گیاهی با ابزار ارزشمند فنون سنجش از دور قابل ارزیابی میباشد. در این راستا، مرکز سیستم مشاهده زمین ناسا - EOS - محصولات متنوعی تولید میکند که طیف گسترده ای از کاربردها را پوشش میدهد. این محصولات در مطالعات تغییرات گیاهان و مطالعه خشکسالی، آتش سوزی، بررسی های دمای سطح زمین کاربردهای فراوانی دارند. این مرکز داده های خود را از دو سنجنده MODIS2 و ASTER دریافت می کند.
این سنجنده در سال 1999 بر روی ماهواره Terra و در سال 2002 بر روی ماهواره Aqua و در مدار قرار گرفت. این سنجنده دادهها را در 36 باند در محدوده طیفی 0,4 میکرومتر تا 14,4 میکرومتر و با رزلوشنهای طیفی متفاوت شامل 2 باند 250 متری، 5 باند 500 متری و 29 باند یک کیلومتری ذخیره میکند.
این سنجندهها با هم سطح زمین را در هر یک تا دو روز تصویربرداری میکنند. این سنجنده برای اندازهگیری های تغییرات پویای بزرگ-مقیاس سطح زمین شامل پوشش ابر و نرخ تابش سطح زمین و مشاهدات اقیانوسها، سطح زمین و سطح پایینی اتمسفر طراحی شده است. شاخص پوشش گیاهی NDVI مورداستفاده در مطالعه، یکی از 31 محصول عمده سنجنده مودیس و گرفتهشده از محصولات زمینی ماهواره Terra میباشد
ایکرت همکاران - 2015 - از تصاویر سری زمانی مودیس شاخص NDVI جهت تعیین گرایش پوشش گیاهی به بازیابی و یا تخریب در مغولستان استفاده نمودند. باعقیده و همکاران - 1390 - در مطالعهای تحت عنوان "بررسی امکان استفاده از NDVI در تحلیل خشکسالیهای استان اصفهان" از آمار بارش، SPI و از تصاویر ماهوارهای، NDVI را استخراج و بیان نمودند که NDVI میتواند جایگزین مناسبی برای شاخصهای اقلیمی در ارزیابی و پایش خشکسالیها باشد.
از دیدگاه لنفردی و همکاران، - 2015 - شاخص اختلاف نرمال شاخص پوشش گیاهیNDVI3 بهدست آمده از این دادهها برای شناسایی تنش پوشش گیاهی نیز قابل اعتماد است. در نتیجه تخریب پوشش گیاهی در سرزمین، ویژگیهای پوشش گیاهی، مانند سلامت، تراکم و نظیر آن تغییر عمده مییابد. بررسی توزیع مکانی مقادیر NDVI، شناسایی اشکالات در ویژگیهای ساختاری و عملکردی پوشش گیاهی و تشخیص مناطق با تولید پوشش گیاهی کمتر را مقدور میسازد. علاوه بر این، در صورتی که ناهنجاری NDVI در چارچوب گستردهتر باشد، میتوان به سناریو اقلیمی محلی آن ناهنجاری توجه خاص نمود تا درک بهتری از شرایط بدست آید.
مواد و روش ها
مساحت کل منطقه مطالعه یا حوضه آبخیز زایندهرود 41485,65 کیلومتر مربع است که این مقدار 2/5 درصد مساحت کل کشور را شامل میشود. حوضه زایندهرود در فلات مرکزی ایران و در پهنه گرم و خشک کشور قرار گرفتهاست، و میانگین بارندگی سالانه حوضه از حداقل 50 میلیمتر در شرق حوضه تا حداکثر 1500 میلیمتر در سرشاخههای غرب حوضه متغیر است. در این مطالعه از داده 26 ایستگاه دارای حداکثر آمار با شروع یکسان واقع در خوضه آبخیز زاینده رود استفاده شد
شکل :1 نقشه موقعیت مکانی ایستگاه ها وخوشهبندی توزیع مکانی دادههای SPI یک ساله منتهی به دسامبر
شاخصهای گوناگونی برای اندازهگیری ویژگیهای مختلف خشکسالی بسته به اهداف پژوهش استفاده میشود. مک کی4 و همکاران، SPI - 1993 - را که یک متغیر استاندارد شده است و مقدار انحرافات بالاتر یا پایینتر از میانگین را نشان میدهد بکار بردند. SPI بعلت سادگی محاسبات، استفاده از دادههای قابلدسترس بارندگی، قابلیّت محاسبه برای هر مقیاس زمانی دلخواه و قابلیّت بسیار زیاد در مقایسه مکانی نتایج، به عنوان مناسبترین شاخص تحلیل خشکسالی شناخته میشود
شاخص SPI برای اندازهگیری کمبود بارندگی استفاده میشود. رطوبت خاک در زمان کوتاهتری شرایط غیرنرمال بارندگی را منعکس میکند، درحالیکه آب زیرزمینی، جریانهای سطحی و ذخائر آب سطحی در زمان طولانیتری نسبت به آن عکسالعمل نشان میدهند. این شاخص از رابطه 1 استخراج میشود.
