پایش ماهواره ای خشکسالی و تنش آبی
پایش ماهواره ای خشکسالی و تنش آبی : با توجه به ویژگی ها و موقعیت جغرافیایی ایران و قرار گرفتن آن در منطقه آب و هوایی خشک و نیمه خشک، بررسی پدیده خشکسالی اهمیت بسیار زیادی دارد. پدیده خشکسالی یکی از چالش های مهم در سطح جهان است. وقوع این پدیده در ایران یکی از معضلاتی است که کشور ما با آن دست‌وپنجه نرم میکند.
.
.
پایش وضعیت خشکسالی و تنش آبی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS
مقدمه
با توجه به ویژگی ها و موقعیت جغرافیایی ایران و قرار گرفتن آن در منطقه آب و هوایی خشک و نیمه خشک، بررسی پدیده خشکسالی اهمیت بسیار زیادی دارد. پدیده خشکسالی یکی از چالش های مهم در سطح جهان است. وقوع این پدیده در ایران یکی از معضلاتی است که کشور ما با آن دست‌وپنجه نرم میکند. در سال‌های اخیر خشکسالی و اشکال مختلف آن خسارات جبران‌ناپذیری به فعالیت‌های صنعتی و کشاورزی و همچنین مباحث مرتبط با بهداشت و سلامت جامعه وارد نموده است. بعنوان مثال وقوع طوفان‌های گرد و غبار
ضرورت و اهمیت پایش
با توجه به موقعیت جغرافیایی و قرار گرفتن ایران در منطقه آب و هوایی خشک و نیمه‌خشک، بررسی مسئله خشکسالی اهمیت زیادی دارد. خشکسالی ابعاد و جنبه‌های مختلفی دارد و نوع آن معمولاً بر پایه میزان و درجه خشکی و طول دوره تداوم خشکی در مقایسه با میزان طبیعی و نرمال بارش بیان می‌شود. از نقطه نظر عوامل موثر در ایجاد خشکسالی، این پدیده را می‌توان به سه دسته خشکسالی هواشناسی (بر اساس میزان بارش)، هیدرولوژیکی (بر اساس جریان آب‌های سطحی و زیرزمینی) و خشکسالی کشاورزی (بر اساس میزان رطوبت خاک) طبقه‌بندی کرد.
در روش‌های قدیمی ارزیابی و پایش خشکسالی، از داده‌های بارش ثبت شده در ایستگاه‌های هیدرومتری و هواشناسی استفاده می‌شود. با توجه به توزیع و تراکم پایین این ایستگاه‌ها و برآورد نقطه ای خشکسالی، این روش ها معیار مناسبی برای درک صحیح توزیع مکانی خشکسالی نیستند.
شاخص وضعیت پوشش گیاهی (VCI)
یکی از شاخص‌هایی که با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای به منظور پایش منظم و سیستماتیک وضعیت خشکسالی و تنش پوشش گیاهی به طور گسترده‌ای عمومیت یافته است، شاخص وضعیت پوشش گیاهی (Vegetation Condition Index) است که به اختصار VCI نامیده می‌شود. شاخص VCI، با استفاده از مقادیر حداکثر و حداقل NDVI تعیین می‌شود. شاخص NDVI که بر اساس اختلاف نرمال بین باندهای قرمز (RED) و مادون قرمز نزدیک (NIR) در یک تصویر، محاسبه می‌شود، به طور مستقیم با درصد پوشش گیاهی، فعالیت فتوسنتزی گیاه، آب سطحی، شاخص سطح برگ و مقدار زیست‌توده در ارتباط است. مقدار عددی این شاخص بین 1- تا 1 است؛ و برای پوشش گیاهی سبز معمولاً عددی بین 0.2 تا 0.8 است. مقدار عددی این شاخص، با استفاده از رابطه زیر بدست می‌آید:
VCI تغییرات زمانی NDVI را ارزیابی میکند، در حالیکه اثرات تغییرات مکانی فاکتورهای محیطی از قبیل اقلیم، خاک، نوع گیاه و توپوگرافی را به حداقل می‌رساند. مقدار عددی شاخص VCI از طریق رابطه زیر قابل محاسبه است. در این رابطه NDVI min و NDVI max به ترتیب مقادیر NDVI حداقل و حداکثر برای هر ماه می‌باشند. مقدار VCI برای هر پیکسل به صورت جداگانه به صورت ماهانه محاسبه می‌گردد.
در رابطه بالا:
NDVI: میانگین مقدار شاخص NDVI برای ماه مورد محاسبه
NDVI min: حداقل مقدار شاخص NDVI برای ماه مورد محاسبه
NDVI max: حداکثر مقدار شاخص NDVI برای ماه مورد محاسبه
VCI: مقدار شاخص وضعیت پوشش گیاهی برای ماه مورد محاسبه
است.
مقدار عددی شاخص VCI به صورت درصد و در بازه 0 تا 100 نمایش داده می‌شود. مقادیر نزدیک به صفر نشانگر وجود تنش و خشکسالی شدید در منطقه و مقادیر نزدیک به 100 بیانگر مطلوب بودن وضعیت پوشش گیاهی و عدم وجود تنش آبی در منطقه می‌باشد. محصول VCI به صورت ماهیانه و با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS در مرکز ملی پایش ماهواره‌ای زمین سازمان فضایی ایران تولید و در دسترس مخاطبین قرار داده می‌شود.
نقش فناوری فضایی / سنجش از دور
با دسترسی آسان و رایگان به تصاویر ماهواره‌ای با پوشش وسیع در دوره زمانی بلندمدت، امکان آشکارسازی و نظارت بر تنش پوشش‌های گیاهی مرتبط با خشکسالی امکانپذیر شده است و پایش پاسخ پوشش گیاهی به خشکسالی هواشناسی بر اساس داده‌های سری زمانی ماهواره‌ای به برنامه‌ریزی کاهش خطرات خشکسالی کمک شایانی میکند.
کاربردها و دستگاه‌های بهره‌بردار
به دلیل حساسیت شاخص VCI به وضعیت و سلامت پوشش گیاهی، این شاخص کاربردهای فراوانی در پایش و کنترل استرس آبی انواع اراضی دارای پوشش گیاهی دارد. با استفاده از این شاخص می‌توان در فواصل زمانی کوتاه مدت نواحی و مناطقی که تحت تنش آبی قرار گرفته‌اند شناسایی نموده و اقدامات لازم جهت کنترل این پدیده انجام گیرد. این شاخص می‌تواند توسط طیف وسیعی از سازمان‌ها و نهادهای درگیر با موضوعاتی مانند خشکسالی، کشاورزی، منابع طبیعی، منابع آب و ... مورد استفاده و بهره‌برداری قرارگیرد. به عنوان نمونه می‌توان از سازمان‌ها و نهادهای زیر نام برد:
- - سازمان جهاد کشاورزی
- - سازمان جنگل‌ها، مراتع و آبخیزداری کشور
- - سازمان مدیریت بحران
- - وزارت نیرو
- - مرکز ملی پایش و هشدار خشکسالی
- - ستاد آب، خاک، فرسایش و خشکسالی
- - سازمان هواشناسی کشور
دوره زمانی تولید محصول
تصاویر سنجنده MODIS از دو ماهواره-AQUA و TERRA بصورت روزانه در مرکز فضایی ماهدشت اخذ می گردد. محصول VCI به صورت ماهانه تولید و نسخه گرافیکی آن از طریق درگاه اینترنتی سازمان فضایی ایران در دسترس عموم قرار می‌گیرد.
بازگشت به پایش ماهواره ای
