پایش خشکسالی با استفاده از تصاویر سنجنده modis، مطالعه موردی: استان مازندران
چکیده
خشکسالی یکی از مخاطرات اصلی مرتبط با هواشناسی است. این مخاطره طبیعی بر تمام جوانب زندگی بشر مؤثر است. این پدیده از عوامل متعددی همچون بارندگی، دما، تبخیر-تعرق، مقدار آب موجود درخاک و غیره تأثیر می-پذیرد. خشکسالی در هر وضعیت اقلیمی ممکن است رخ دهد. پیش¬بینی خشکسالی نقش مهمی در کاهش خسارات ناشی از آن در بخش¬های مختلف بر عهده دارد. برای این که بتوان خشکسالی را از نظر کمی تعریف کرد، روش¬های متعددی وجود دارد. از جمله این روش¬ها، استفاده از نمایه¬های خشکسالی است. نمایه¬های خشکسالی معمول، به پارامترهای آب و هوایی وابسته هستند و تنها برای یک مکان اعتبار دارند. همچنین به علت کمبود آمار اقلیمی این نمایه¬ها از دقت کافی برخوردار نیستند. علم سنجش از دور یکی از روش¬هایی است که از طریق آن می¬توان این مشکلات را برطرف کرده و شرایط خشکسالی را برای یک گستره برآورد کرد. از دیدگاه سنجش از دور، خشکسالی را می¬توان با تغییرات طیفی ایجاد شده در تصاویر ماهواره¬ای در سطح مورد مطالعه بررسی کرد. در این پژوهش، به بررسی وضعیت خشکسالی در محدوده استان مازندران با استفاده از آمار هواشناسی 21 ایستگاه داخل و خارج استان و تصاویر سنجنده modis پرداخته شد. بدین منظور از دو نمایه هواشناسی spi در مقیاس زمانی 1، 3، 6، 9، 12 ماهه و سالانه و edi روزانه، ماهانه و دوره¬ای و هفت نمایه طیفی ndvi، evi، vci، ndwi، ndii6، ndii7 و nmdi استفاده شد. یافته¬ها نشان داد که خشکسالی¬ها و ترسالی¬های رخ داده در استان تحت تأثیر پدیده تغییر اقلیم نبوده و مربوط به تغییرپذیری اقلیمی است. همچنین در اکثر ایستگاه¬های مورد مطالعه خشکسالی¬های شدیدی در سال 1990 و 2010 اتفاق افتاده است. در بخش بعد، مقدار نمایه¬های طیفی در ایستگاه¬های مورد نظر طی سال¬های 2002 تا 2012 استخراج شد. نتایج نشان داد که تغییرات این نمایه¬ها نیز از روند تغییرات نمایه¬های هواشناسی پیروی می¬کند. همچنین بالاترین همبستگی¬ها میان نمایه¬های طیفی و نمایه¬های هواشناسی edi دوره¬ای و ماهانه و spi با تأخیر زمانی سه و شش ماهه دیده شد. سپس به منظور ارزیابی منطقه¬ای وضعیت خشکسالی، اقلیم ایستگاه¬ها با استفاده از روش دومارتن تعیین شده و پهنه¬بندی اقلیمی صورت گرفت و در نهایت منطقه مورد نظر به پنج منطقه اقلیمی بسیارمرطوب، مرطوب، نیمه¬مرطوب، مدیترانه¬ای و نیمه خشک تقسیم¬بندی شد. نقشه نمایه¬های هواشناسی نیز با استفاده از روش درون¬یابی idw تهیه و این نقشه¬ها و تصاویر نمایه¬های طیفی به پنج منطقه اقلیمی مورد نظر تفکیک شدند. یافته¬ها نشان داد که در میان نمایه¬های سنجش از دوری، تغییرات نمایه nmdi با تغییرات نمایه spi سالانه هماهنگی بیشتری دارد. همچنین نمایه¬هایی که از باند جذب آب استفاده می¬کنند نسبت به نمایه¬های پوشش گیاهی از کارآیی بیشتری برخوردار هستند. در مقیاس منطقه¬ای، بالاترین ضرایب همبستگی با شاخص¬های spi3 و spi6 بوده و بجز اقلیم بسیار مرطوب، در سایر اقلیم¬ها بالاترین همبستگی در ترسالی و کمترین همبستگی در خشکسالی دیده شد. همچنین در اقلیم نیمه مرطوب نسبت به سایر مناطق همبستگی¬های بالاتری وجود داشت. در پایان برای صحت سنجی نتایج بدست آمده با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی مقادیر نمایه¬های هواشناسی برآورد شد. یافته¬ها نشان داد که مناسب¬ترین اقلیم، اقلیم نیمه مرطوب و بهترین نمایه، نمایه spi سه ماهه است.