واپایش تغییرات اقلیمی با تمرکز بر مخاطره خشکسالی با استفاده از فن‌آوری فضایی جهت مدیریت منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی:حریم پوششی رودخانه کارون)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیارگروه جغرافیا،دانشگاه پیام نور

2 استادیار گروه زمین شناسی،دانشگاه پیام نور

3 دانشجوی کارشناسی ارشد آب و هواشناسی ، گرایش تغییراقلیم، دانشگاه گلستان، گرگان.

چکیده

با توجه به روند تغییرات اقلیم و کاهش بارندگی در دهه اخیر، خشکسالی به یک مشکل بزرگ در جهان و بالاخص در مناطق خشک و نیمه خشک از قبیل ایران تبدیل شده است. استفاده از تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مفید جهت پایش مکانی و زمانی خشکسالی مورد توجه محققین واقع شده است. اما استفاده از این تکنیک و نتایج حاصل از آن همچنان نیاز به ارزیابی و واسنجی برای مناطق مختلف دارد. هدف این پژوهش ارزیابی پوشش گیاهی و دمای سطح زمین جهت تحلیل دوره خشکسالی و ترسالی در حریم پوششی رودخانه کارون استان خوزستان با استفاده از تصاویر ماهواره مادیس سنجنده ترآ، داده‌های بارش ایستگاه‌های سینوپتیک واقع در منطقه، شاخص‌های سنجش‌ازدوری همچون TCI,VCI,VHI به‌منظور آشکارسازی تغییرات رخ‌داده در بازه زمانی17 ساله(مادیس) و 28 ساله (بارش، جهت صحت سنجی) می‌باشد. بدین منظور ابتدا با بررسی داده‌های بارا نسنجی و سینوپتیک ایستگاه‌های موجود و با استفاده از مدل شاخص بارش استانداردشده(SPI) سه ماه MAY,JUN,APR به‌عنوان نمونه انتخاب شد. در این مطالعه از تارنمای SearchEarthData تصاویر ماهواره‌ای با کد(MOD11A2,MOD13A3) از سال 2000 تا 2017 دریافت شده و روی آن‌ها پیش‌پردازش و پردازش‌های لازم همانند تصحیح هندسی و رادیومتریک انجام‌گرفته شده است، و سپس شاخصSPI با شاخص‌های شرایط دمایی، شاخص وضعیت پوشش گیاهی و شاخص سلامت پوشش گیاهی به‌صورت تلفیقی به کمک تصاویر ماهوارهMODIS سنجنده TERRA مورد مقایسه قرار گرفت. بدین ترتیب در مرحله بعد نتایج این مطالعه نشان داد تصاویرMODIS و شاخص‌های ساخته‌شده دارای قابلیت لازم برای پایش خشکسالی می‌باشد.همچنین جهت پردازش اطلاعات گرانشی تغییرات سطح آب‌های زیرزمینی از داده‌های سنجنده GRACE MONTHLY MASS GRIDS_LAND بهره گرفته شد. نتایج این تحقیق می‌تواند گزینه مناسبی برای تصمیم گیران به‌منظور بررسی نظارت، بررسی و حل‌وفصل شرایط خشکسالی مؤثر باشد و ضرورت تعریف نمایه‌ای را دوچندان کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Climate drought response using space technology to manage groundwater resources (Case Study: Karun River Coverage)

نویسندگان [English]

  • Yousef Darvishi 1
  • Mohammad Fadaian 2
  • Reza Sarli 3
1 Assistant Professor of Geography, Payame Noor University
2 Assistant Professor of Geology, Payame Noor University
3 MSc Student in climatology, Golestan University, Gorgan.
چکیده [English]

Since the standardized precipitation index is a powerful tool in analyzing rainfall data. And since the purpose of this study was to compare the relationship between satellite indices and climate drought indices and determine the efficiency of satellite indices in drought monitoring. The correlation between the variables with the SPI was evaluated and calculated. As can be seen, the results of the indices are different, so a criterion should be used to evaluate the efficiency of these indices. The SPI index was selected as a criterion on a three-month time scale (correlated with vegetation cover). According to the results of correlations, the VHI and VCI index with the SPI had a strong correlation with the TCI index. In the short run, this index has the highest correlation with thermal indices at 1% level. The correlation between meteorological drought index and plant water content and thermal indices increases with increasing time interval. Positive correlation between vegetation indices and plant water content with meteorological drought indices indicates that trend of changes is in line. Therefore, the VHI and VCI indexes make drought more accurate and are a better method for estimating drought. This is in line with previous research using the 4-band AVHRR sensor. Used the MODIS sensor. The sensor has 36 bands and provides better temporal and radiometric images than the AVHRR, which can better handle high resolution drought analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • meteorological drought
  • MODIS
  • SPI
  • TCI VCI VHI
  • Grace
  1. 1. امیدوار، کمال 1392. مخاطرات طبیعی، انتشارات دانشگاه یزد، یزد.

    2. ترابی پوده، حسن. دهقانی، رضا. رستمی، سعید. 1397. تخمین خشکسالی دراستان لرستان با استفاده از شبکه‌های هوشمند،پژوهش های اقلیم شناسی، 1397(35)، 41-52.

    3. حجازی‌زاده، زهرا. جوی‌زاده، سعید. 1389. مقدمه‌ای بر خشکسالی و شاخص‌های آن، سمت، تهران.

    4. عظیمی، سعید. اژدری مقدم، مهدی. هاشمی منفرد، سید آرمان. 1396. ارزیابی پراکنش مکانی و ارتباط وقوع خشکسالی با کاهش کیفیت آب‌های زیرزمینی برپایه شاخص‌های GRI در محیط GIS (مطالعه موردی: 609 دشت ایران)، پژوهش های اقلیم شناسی، 1396(29)، 73-89.

    5. علیزاده، شهمراد. محمدی،حسین. کردوانی، پرویز. 1395. بررسی تاثیر تغییرات اقلیمی بر الگوی توزیع زمانی ومکانی خشکسالی درایران با استفاده از شاخص تبخیر وتعرق گیاه مرجع (ETo )، جغرافیای طبیعی، 9(32)، 105-122.

    6. خواجه الدین، سیدجمال الدین. کاظمی، روح اله. یگانه ،حسن. 1390. آشکارسازی تغییرات پوشش گیاهی در طول فصل چرا با استفاده از داده های چندزمانه سنجنده IRS-WiFS در منطقه سمیرم.

    7. دهقانی تفتی، احمد علی. زارع، محمد. حسینی، سید زین العابدین. عربی علی آباد، فهیمه. 1398. تعیین ارتباط روند تغییرات خشکسالی با عناصر اقلیمی در دشت یزد-اردکان، مدیریت بیابان، 7(13)، 1-14.

    8. نوری، هدایت‌الله. نوروزی، اصغر. 1395. مبانی برنامه‌ریزی محیطی برای توسعه پایدار روستایی، دانشگاه اصفهان.

    9. سلطانی، میلاد. سلطانی، عادل. کله­هوئی، مهین. سلیمان، کریم. 1398. پایش خشکسالی منطقه­ای با استفاده از تصاویر لندست منطقه مورد مطالعه: شهرستان کرمانشاه، فصلنامه اطلاعات جغرافیایی(سپهر) وره 28، شماره 109،ص 138-146.

    10. حمزه، سعید. فراهانی، زهرا. مهدوی، شهریار. چترآبگون، امید. غلام­نیا، مهدی. 1396. پایش زمانی و مکانی خشکسالی کشاورزی با استفاده از داده­های سنجش‌ازدور مورد مطالعه: استان مرکزی ایران، نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال چهارم، شماره 3، ص 70-53.

    11. وخشوری، علی. جعفرپور، زین العابدین. کردوانی، پرویز. 1396. مقایسه شاخص های خشکسالی اقلیمی در ایستگاه های بارشی ایران. جغرافیای طبیعی، 10(36)، 89-108.

     

    1. Agnew, C.T. 2000. Using the SPI to Identify Drought, Drought Network News, Vol. 12, No. 1, winter 1999-Spring 2000.
    2. Alwesabi, M. 2012. MODIS NDVI satellite data for assessing drought in Somalia during the period 2000-2011. Student thesis series INES.‏
    3. Bayarjargal, Y., Karnieli, A., Bayasgalan, M., Khudulmur, S., Gandush, C., and Tucker, C. J. 2006. A comparative study of NOAA–AVHRR derived drought indices using change vector analysis. Remote Sensing of Environment, 105(1), 9-22.‏
    4. Bhuiyan, C. 2004. various droughts for monitoring drought condition in Aravalli terrain of India. In Proceedings of the XXth ISPRS Conference.Int. Soc. Photogramm. Remote Sensing, Istanbul.
    5. Bonaccorso, B., Bordi, I., Cancelliere, A., Rossi, G., & Sutera, A. 2003. Spatial variability of drought: an analysis of the SPI in Sicily. Water resources management, 17(4), 273-296.‏
    6. Ceccato, P., Flasse, S., Tarantola, S., Jacquemoud, S., and Gregoire, J.M. 2001. Detecting vegetation leaf water content using reflectance in the optical domain. Remote Sensing of Environment, 77, Pp. 22–33.
    7. Chen, Z., Grasby, S.E., and Osadetz, K.G. 2004. Relation between climate variability and groundwater levels in the upper carbonate aquifer, southern Manitoba, Canada, Journal of Hydrology, 290, 43–62.
    8. Edossa D. C., Babel. M.S., and Gupta, A.D. 2009. Drought Analysis in the Awash River Basin, Ethiopia, Springer seience + Business Media B. V, Water Resour Manage, 1441-1460.
    9. FAO 2013.  Drought Facts-Food and Agriculture, www.fao.org.
    10. Fiorillo, F., Guadagno, F. M., 2010. Karst spring discharges analysis in relation to drought periods, using the SPI, Water Resources Management, 24(9), 1867-1884.
    11. Gu, L., Hanson, P.J., Post, W.M., Kaiser, D.P., Yang, B., Nemani, R., and Meyers, T. 2008. The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world? BioScience, 58(3), 253-262.‏
    12. Howitt, R., MacEwan, D., Medellín-Azuara, J., Lund, J., and Sumner, D. 2015. Economic Analysis of the 2015 Drought for California Agriculture, University of California Davis, P. 31
    13. Karel, A.K. 1989. Response of Ootheca bennigseni (Coleoptera: Chrysomelidae) to extracts from neem. Journal of economic entomology, 82(6), 1799-1803.‏
    14. Keck, A., and Dinar,  A. 2000. Water supply variability and drought impact and mitigation in subsahara Africa, Drought a Global Assessment, London.
    15. Lin, W.C., and Yang, S.C. 2011. Exploring students' perceptions of integrating Wiki technology and peer feedback into English writing courses. English Teaching: Practice and Critique, 10(2), 88-103.‏
    16. Mishra, A.K., and Singh, V.P. 2010. A review of drought concepts, Journal of Hydrology, 391(1) 202-216.
    17. Murad, M.H., Elamin, K.B., Abu Elnour, N.O., Elamin, M.B., Alkatib, A. A., Fatourechi, M.M., and Erwin, P.J. 2011. The effect of vitamin D on falls: a systematic review and meta-analysis. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism, 96(10), 2997-3006.‏
    18. Park, E. J., Yi, J., Chung, K. H., Ryu, D. Y., Choi, J., and Park, K. 2008. Oxidative stress and apoptosis induced by titanium dioxide nanoparticles in cultured BEAS-2B cells. Toxicology letters, 180(3), 222-229.‏
    19. Rahimzadeh, F., Asgari, A., and Fattahi, E. 2009. Variability of extreme temperature and precipitation in Iran during recent decades. International Journal of Climatology: A Journal of the Royal Meteorological Society, 29(3), 329-343.‏
    20. Shaban, A. 2008. Indicator and Aspects of Hydrogical Drought in Lebanon. Springer science + Business Media B. V. Water Resour Manage, 1875-1891.
    21. Silva-Valio, A. 2008. Estimating stellar rotation from starspot detection during planetary transits. The Astrophysical Journal Letters, 683(2), L179.‏
    22. Tsakiris, G., and Vangelis, H. 2004. Towards a drought watch system based on spatial SPI. Water resources management, 18(1), 1-12.‏
    23. Zhang, Q., Li, J., Singh, V. P., and Bai, Y. 2012. SPI-based evaluation of drought events in Xinjiang, China, Natural hazards, Vol. 64, No. 1, pp. 481-492.