بخشی از مقاله
چکیده
خشکسالی کشاورزی یکی از پیچیده ترین حوادث طبیعی محسوب می شود. به دلیل تغییرات مکانی و زمانی این پدیده لازم است اطلاعات و ابزارهای موجود جهت پایش این پدیده در همه ی مقیاس ها بهبود یابند. داده های سنجش ازدور و GIS1 ، یک ابزار پایش مناسب را برای ارزیابی وسعت و شدت خشکسالی در دسترس قرار می دهد. میزان رشد گیاه، یکی از مهم ترین شاخص مشخص کننده رخداد خشکسالی است. در این مطالعه ابتدا به ارزیابی تعدادی از شاخص های گیاهی پرداخته شده و در نتیجه آن، شاخصNDVI 2 به عنوان مناسب ترین شاخص برای پوشش گیاهی انتخاب گردیده است.
در این مطالعه، از تصاویرMODIS 3 به دلیل توان تفکیک زمانی و مکانی مناسبی که برای تحلیل ریسک خشکسالی کشاورزی استان سمنان دارند، استفاده شده است. دوره زمانی مورد بررسی ماه های مارس تا ژوئیه سال های 2000 تا 2017 است. ابتدا تصاویر تصحیح هندسی و رادیومتریک شده اند. سپس با ارزیابی سری هفتده ساله ی تصاویر NDVI ، SPI4 ،SPEI 5 و مجموع بارش سالیانه در سطح منطقه، روند تغییرات خشکسالی نشان داده شده است. در این مطالعه به وسیله شاخص های ماهواره ای ذکر شده دراستان سمنان اقلیم ها میزان ناحیه تحت تاثیر خشکسالی بررسی شده است.
شاخص های ماهواره ای، استان سمنان را در سال های 2000، 2010، 2013، 2016 تحت تاثیر خشکسالی نشان می دهند. براساس این شاخص ها در سال های 2000، 2001، 2006 ،2007، 2016، 2017خشکسالی در استان وجود داشته است. شدت خشکسالی در سال 2000، 2016 بیشتر از سایر سال ها ملاحظه شد. همچنین سال 2005 ترسالی و سایر سال ها، سال های متوسطی هستند. نتایج نشان داد مشخص کردن مناطق حساس به خشکسالی نقش بسیار مهمی در اعمال مدیریت های لازم برای کاهش ریسک خشکسالی می تواند داشته باشد.
.1 مقدمه و هدف
خشکسالی ×یک پدیده ناگوار اقلیمی است که ناشی از کمبود بارندگی در یک دوره زمانی معین بوده و بخشهای وسیعی مثل کشاورزی، منابع آب، محیط زیست و غیره را تحت تأثیر قرار میدهد و خسارات زیادی بهمراه دارد. امکان جلوگیری از وقوع خشکسالی وجود ندارد ولی با برنامه ریزی و مدیریت اصولی میتوان اثرات تخریبی آن را کاهش داد. امروزه فن سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی ابزار مفیدی برای مدیریت و برنامه ریزی منابع طبیعی است. تصاویر ماهواره ای داده ها و اطلاعات وسیعی از سطح زمین در باندهای مختلف جمعآوری مینماید، از باند×های انعکاسی ماهواره×ها شاخص پوشش گیاهی تعیین میگردد. در این پایان نامه سعی میشود
خشکسالی کشاورزی مورد تحلیل قرارگیرد. تا بتوانیم خطر خشکسالی را مورد بررسی وارزیابی قراردهیم. برای رسیدن به این هدف لازم است انواع شاخص های خشکسالی را مورد بررسی و سنجش قرار دهیم. داده های مورد استفاده در این تحقیق شامل تصاویر ماهواره ای MODIS6 در استان سمنان میباشد. که از سایت های مربوطه جمع آوری شده و سپس پس از پردازشهای لازم شاخصهای مورد نیاز استخراج می گردد. محدوده زمانی تصاویر انتخابی بین سال های 2000 تا 2017 میباشد.
داده×های سنجش از دور و جی آی اس که از قابلیت های خوب مکانی و زمانی برخوردار هستند میتوانند به عنوان ابزار مناسبی برای پایش مکانی و زمانی خشکسالی از نوع کشاورزی مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق در نظر است، اثرات خشکسالی کشاورزی استان سمنان با استفاده از شاخصهای فوق مورد بررسی قرار گیرد.
.2 پیشینه تحقیق
داده های MODIS میتوانند×داده×هایNDVI 7 را به دقت زمینی 25 متر را تولید کنند. فروغ بیک و سراجیان - 2003 - برای تخمین دمای سطح زمین در ایران از داده های مادون قرمزحرارتی سنجندهAVHRR 8 ماهوارهNOAA 9 استفاده کردند. جلیلی - 1384 - شاخص های ماهواره ای به دست آمده ازماهواره NOAA/AVHRR و شاخص های هواشناسی را در پایش خشکسالی استان تهران مورد مقایسه قرار داد. زنگ و تایلی - 2002 - با آنالیز داده های نوآ و بالانس انرژی سطحی و با در نظر گرفتن دمای سطح زمین - LST - و دمای سطح دریا - SST10 - رطوبت سطحی خاک را تخمین زدند.
هپ و همکاران - 1986 - بین شاخص پوشش گیاهی NDVI ودمای سطحی در شرایط متفاوت رطوبت خاک رابطه ای منفی پیدا کردند.
.3 مواد و روش ها
استان سمنان یکی از استانهای کشور ایران است. مرکز و پرجمعیت ترین شهر این استان، شهر سمنان است. مساحت این استان برابر با 97/491 کیلومتر مربع که 5 9 درصد مساحت کل کشور را شامل میشود. این استان از نظر مساحت ششمین استان ایران است. این استان در منطقه جنوبی رشته کوه های البرز واقع شده که %35 آن را ارتفاعات %25 آن دشت و%40 باقی مانده شامل مناطق بیابانی است.
این استان بین 34 درجه و 17 دقیقه تا 37درجه و 30 دقیقه عرض شمالی و از 51 درجه و 58 دقیقه تا 57 درجه و 58 دقیقه طول شرقی است وارتفاع مرکز آن از سطح دریا 1630 متر است، که از سمت شمال به استان های خراسان شمالی ، گلستان و مازندران ، از جنوب به استان های یزد و اصفهان، ازمشرق به استان خراسان رضوی و از مغرب و جنوب غرب به استان های تهران و قم محدود است. این استان هماکنون دارای 8 شهرستان، 20 شهر، 15 بخش و 31 دهستان است. شهرستان های این استان شامل: -1 سمنان - 2 شاهرود -3 دامغان - 4 گرمسار - 5 مهدیشهر -6 سرخه-7 میامی -8 آرادان می باشد.
شکل - : - 1 موقعیت جغرافیایی استان سمنان و ایستگاه های مورد مطالعه
تصاویر سنجنده مودیس ماهواره ترا با قدرت تفکیک 250 متر و 1 کیلومتر برای دوره 17ساله 2000 تا 2017 برای روزهایی که مقادیر رطوبت لایه سطحی خاک موجود بود، از سازمان فضایی ایران تهیه شد. علت تهیه حجم وسیعی از تصاویربااین طول آماری، افزایش دقت در برآورد رطوبت لایه سطحی خاک بود. با توجه به دوره رویش حداکثر پوشش گیاهی، دوره 5 ماهه ازمارس تا ژوئیه برای بررسی انتخاب شد. ازنرم افزارهای، ENVI، ArcGIS و ERDAS IMAGINE برای انجام تصحیحات هندسی، رادیومتریک و پردازش های اولیه تصاویر MODIS و استخراج اطلاعات تصاویراستفاده شد.
.4 محاسبه شاخص بارندگی تبخیر و تعرق استاندارد شده - - SPEI 14 و شاخص بارندگی استاندارد شده
- SPI15 -
این شاخص در مقیاس های زمانی مختلف از معادله ساده بیلان آب یعنی تفاوت بین بارندگی و تبخیر و تعرق پتانسیل براساس رویکرد تورنتوایت استفاده می نماید. با در نظر گرفتن تبخیر و تعرق پتانسیلPET ، تفاوت بین بارندگی P وتبخیر و تعرق پتانسیل برای ماه i به صورت رابطه زیر محاسبه می گردد.
