تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

بررسی تاثیر متغیرهای اقلیمی بر شاخص‌های پوشش گیاهی ( مورد مطالعه باغات پرتقال حسن آباد داراب)

نویسندگان
علی هاشمی 1
حجت الله یزدان پناه 2
مهدی مومنی شهرکی 3
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی کشاورزی، گروه جغرافیایی طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه ریزی محیطی، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران.
2 دانشیار آب و هواشناسی کشاورزی، گروه جغرافیایی طبیعی، دانشکده علوم جغرافیایی و برنامه ریزی محیطی دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
3 دانشیار سنجش ازدور، گروه مهندسی نقشه برداری، دانشکده مهندسی عمران و حمل ونقل، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران.
10.61186/jgs.24.75.17
چکیده
متغیرهای اقلیمی مهم ترین عوامل تأثیرگذار بر تغییرات پوشش گیاهی محسوب می شوند. امروزه از تصاویر ماهواره ای به طور گسترده ای برای بررسی اثر نوسانات متغیرهای اقلیمی بر تغییرات پوشش گیاهی استفاده می گردد. هدف از پژوهش حاضر بررسی رابطه متغیر اقلیمی بارش، دما و رطوبت بر تغییرات شاخص‌های پوشش گیاهی باغات پرتقال حسن آباد داراب با استفاده از داده های ماهواره ای می­باشد. بدین منظور داده­های مشاهداتی، شامل داده­های فنولوژی درخت پرتقال و داده­های هواشناسی در بازه زمانی ده‌ساله (1385 تا 1395) مربوط به ایستگاه هواشناسی کشاورزی حسن‌آباد داراب جمع‌آوری‌شده است. تصاویر سنجنده مودیس برای سال 1385 تا 1395 با توجه به داده­های زمینی و نقشه­های 1:25000 سازمان نقشه‌برداری زمین مرجع شدند. این تصاویر برای محاسبه شاخص­های پوشش گیاهی سنجش‌ازدوری شامل شاخص تفاضلی نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI)، شاخص وضعیت پوشش گیاهی (EVI) استفاده گردید. نتایج نشان داد که متغیرهای حداکثر رطوبت، حداقل دما و بارش دارای تأثیر مثبت معنی‌دار بر متغیر NDVI هستند. به‌علاوه متغیرهای حداکثر دما، حداقل رطوبت دارای تأثیر منفی معنی‌دار بر متغیر وابسته NDVI و EVI هستند. به‌منظور تعیین اهمیت هریک از متغیرهای مستقل در پیش‌بینی متغیرهای وابسته از روش شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد. یافته­ها نشان داد که عناصر اقلیمی بارش، حداقل دما، حداکثر دما، حداقل رطوبت و حداکثر با مقادیر به ترتیب (39/0، 3/0، 13/0، 1/0 و 06/0 ) بیشترین تأثیر را بر EVI دارند. به‌علاوه تاثیر این متغیرها بر شاخص NDVI به ترتیب ضرایب آنها (2/0، 28/0، 22/0، 11/0 و 17/0) می­باشد.درنهایت به‌منظور افزایش قدرت توضیح دهندگی مدل از روش رگرسیون ARMAX استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از این روش منجر به افزایش قدرت توضیح دهندگی مدل، کاهش خطای پیش‌بینی می‌گردد.
کلیدواژه‌ها
دما
رطوبت
بارش
رگرسیون بیزی
شبکه عصبی مصنوعی
ARMAX

عنوان مقاله English

The effect of climatic variables on vegetation indices (Case study: Orange orchards in Hassan Abad, Darab County

نویسندگان English

ALI hashemi 1
Hojjatollah Yazdanpanah 2
Mehdi Momeni 3
1 PhD Candidate of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Geographical Sciences and Planning, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
2 Associate Professor of Climatology, Department of Physical Geography, Faculty of Geographical Sciences and Planning, University of Isfahan, Isfahan, Iran
3 Associate Professor of Remote Sensing, Faculty of Civil Engineering and Transportation, University of Isfahan, Isfahan, Iran.
چکیده English

This research study aims to investigate the effect of climatic variables, specifically precipitation, temperature, and humidity, on changes in vegetation indices of orange orchards in Hassan Abad, Darab County, using satellite data. Consequently, observational data, including orange tree phenology data and meteorological data from the agricultural weather station, were collected over a period of more than 10 years (2006 to 2016). MODIS images from 2006 to 2016 were referenced based on territorial data and 1:25000 maps from the Iran National Cartographic Center. These images were used to calculate remote sensing vegetation indices, namely the normalized difference vegetation index (NDVI) and enhanced vegetation index (EVI). The results demonstrated that the variables of maximum humidity, minimum temperature, and precipitation have a significant positive effect on the NDVI variable. Additionally, the variables of maximum temperature and minimum humidity have a significant negative effect on both the NDVI and EVI. To determine the significance of each independent variable in predicting the dependent variables, the artificial neural network method was employed. The findings showed that the climatic elements of precipitation, minimum temperature, maximum temperature, minimum humidity, and maximum humidity had the greatest effect on EVI, with values of 0.39, 0.3, 0.13, 0.1, and 0.06 respectively. Moreover, the effect of these variables on the NDVI index is equal to their coefficients, which are 0.2, 0.28, 0.22, 0.11, and 0.17 respectively. Finally, the ARMAX regression method was used to improve the explanatory power of the model. The results indicated that this method enhanced the explanatory power of the model and reduced the forecasting error.

کلیدواژه‌ها English

temperature
humidity
Precipitation
Bayesian regression
Neural Network
ARMAX
ابراهیمی خوسفی، زهره؛ روستائی، فاطمه؛ سلیمانی ساردو، مجتبی. (1398). تغییرات زمانی پوشش گیاهی مراتع غرب استان کرمان با استفاده از داده‌های سطح 3 سنجنده‌ی مودیس و ارتباط آن با عوامل اقلیمی، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 10(37)؛ 52-40.
ابراهیمی خوسفی، زهره؛ روستائی، فاطمه؛ سلیمانی ساردو، مجتبی. (1398). تغییرات زمانی پوشش گیاهی مراتع غرب استان کرمان با استفاده از داده‌های سطح 3 سنجنده‌ی مودیس و ارتباط آن با عوامل اقلیمی، مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، 10(37)؛ 52-40.
خداکرمی، لقمان؛ علیرضا سفیانیان (1391). کاربرد سنجش‌ازدور چند زمانی در تعیین سطح زیرکشت، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب‌وخاک، 16(59)؛215-231.
خداکرمی، لقمان؛ علیرضا سفیانیان (1391). کاربرد سنجش‌ازدور چند زمانی در تعیین سطح زیرکشت، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب‌وخاک، 16(59)؛215-231.
ریگانی، بهزاد؛ ارزانی، حسین؛ حیدری، اسماعیل؛ مقدمی، محمدمهدی. (1398). کاربرد سنجش‌ازدور به‌منظور ارزیابی تغییر اقلیم بر تولید فنولوژی گیاهان، مرتع، 13(2)؛ 460- 450.
ریگانی، بهزاد؛ ارزانی، حسین؛ حیدری، اسماعیل؛ مقدمی، محمدمهدی. (1398). کاربرد سنجش‌ازدور به‌منظور ارزیابی تغییر اقلیم بر تولید فنولوژی گیاهان، مرتع، 13(2)؛ 460- 450.
علیمرادی، سامان؛ خورانی، اسداله؛ اسماعیل پور، یحیی. (1396). پویایی پوشش گیاهی در رابطه با دما و بارش در مراتع حوضه کارون محدوده‌ی استان خوزستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 17(44)، 177-151.
علیمرادی، سامان؛ خورانی، اسداله؛ اسماعیل پور، یحیی. (1396). پویایی پوشش گیاهی در رابطه با دما و بارش در مراتع حوضه کارون محدوده‌ی استان خوزستان، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 17(44)، 177-151.
فرج زاده، منوچهر؛ فتح نیا، امان اله؛ علیجانی، بهلول؛ ضیاییان پرویز. (1390). ارزیابی اثر عوامل اقلیمی بر رشد پوشش گیاهی در مراتع متراکم ایران با استفاده از تصاویر AVHRR، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 43(75)؛ 13-1.
فرج زاده، منوچهر؛ فتح نیا، امان اله؛ علیجانی، بهلول؛ ضیاییان پرویز. (1390). ارزیابی اثر عوامل اقلیمی بر رشد پوشش گیاهی در مراتع متراکم ایران با استفاده از تصاویر AVHRR، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، 43(75)؛ 13-1.
کرمپور، مصطفی؛ یوسفی، عبدالحسین؛ کوهپایه، نواب. (1394). بررسی رابطه عناصر اقلیمی با پوشش گیاهی مراتع استان هرمزگان، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 6(3)؛ 48-41.
کرمپور، مصطفی؛ یوسفی، عبدالحسین؛ کوهپایه، نواب. (1394). بررسی رابطه عناصر اقلیمی با پوشش گیاهی مراتع استان هرمزگان، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 6(3)؛ 48-41.
متکان، علی‌اکبر؛ عاشورلو، داود؛ عقیقی، حسین؛ گل صفتان، غلامرضا. (1397). ریزمقیاس سازی داده رطوبت خاک ESA با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA، مجله انجمن جغرافیا ایران، 16(57): 156-143.
متکان، علی‌اکبر؛ عاشورلو، داود؛ عقیقی، حسین؛ گل صفتان، غلامرضا. (1397). ریزمقیاس سازی داده رطوبت خاک ESA با استفاده از تصاویر ماهواره NOAA، مجله انجمن جغرافیا ایران، 16(57): 156-143.
مکرم، مرضیه؛ مزین، ملیحه؛ محمد فرجی؛ کتایون موسوی. (1396). بررسی تغییرات پوشش گیاهی در فصول مختلف رویش با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و ارتباط آن با تغییرات دما (منطقه موردمطالعه: شمال شهرستان داراب)، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 3(29)؛ 20-1.
مکرم، مرضیه؛ مزین، ملیحه؛ محمد فرجی؛ کتایون موسوی. (1396). بررسی تغییرات پوشش گیاهی در فصول مختلف رویش با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و ارتباط آن با تغییرات دما (منطقه موردمطالعه: شمال شهرستان داراب)، فصلنامه اکوسیستم‌های طبیعی ایران، 3(29)؛ 20-1.
ناصرزاده، محمدحسین؛ حجازی زاده، زهرا؛ علیجانی، بهلول؛ غلام پور، زهرا. (1399). آشکارسازی ارتباط زمانی مکانی عناصر اقلیمی پوشش گیاهی با به‌کارگیری محصولات سنجنده‌های MODIS و TRMM موردمطالعه: استان کهگیلویه و بویراحمد، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 20(5)؛ 370-355.
ناصرزاده، محمدحسین؛ حجازی زاده، زهرا؛ علیجانی، بهلول؛ غلام پور، زهرا. (1399). آشکارسازی ارتباط زمانی مکانی عناصر اقلیمی پوشش گیاهی با به‌کارگیری محصولات سنجنده‌های MODIS و TRMM موردمطالعه: استان کهگیلویه و بویراحمد، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 20(5)؛ 370-355.
هادیان، فاطمه؛ جعفری، رضا؛ بشیری، حسین؛ سلطانی، سعید. (1392). پایش تأثیر بارش در تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک‌های سنجش‌ازدور در یک دوره 12 ساله (مطالعه موردی: سمیرم لردگان)، آبخیزداری و مرتع، 66(4)؛ 632-621.
هادیان، فاطمه؛ جعفری، رضا؛ بشیری، حسین؛ سلطانی، سعید. (1392). پایش تأثیر بارش در تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک‌های سنجش‌ازدور در یک دوره 12 ساله (مطالعه موردی: سمیرم لردگان)، آبخیزداری و مرتع، 66(4)؛ 632-621.
Dye, D. G., Tucker ,J, ( 2003). Seasonality and trends of snow-cover, vegetation index, and temperature in northern Eurasia. Geophysical Research Letters, 30 (7),1405. [DOI:10.1029/2002GL016384]
Dye, D. G., Tucker ,J, ( 2003). Seasonality and trends of snow-cover, vegetation index, and temperature in northern Eurasia. Geophysical Research Letters, 30 (7),1405. [DOI:10.1029/2002GL016384]
Kong, D., Miao, C., Duan, Q., Lei, X., Li, H.(2018). Vegetation-climate interactions on the loess
Kong, D., Miao, C., Duan, Q., Lei, X., Li, H.(2018). Vegetation-climate interactions on the loess
Liu, Y., Li, L., Chen, X., Zhang, R., Yang, J.(2018). Temporal-spatial variations and influencing factors of vegetation cover in Xinjiang from 1982 to 2013 based on GIMMS-NDVI3g. Glob. Planet. Chang., 169, 145-155. [DOI:10.1016/j.gloplacha.2018.06.005]
Liu, Y., Li, L., Chen, X., Zhang, R., Yang, J.(2018). Temporal-spatial variations and influencing factors of vegetation cover in Xinjiang from 1982 to 2013 based on GIMMS-NDVI3g. Glob. Planet. Chang., 169, 145-155. [DOI:10.1016/j.gloplacha.2018.06.005]
Muradyan, V., Tepanosyan, G., Asmaryan, S.(2019). Relationships between NDVI and climatic factors in mountain ecosystems: A case study of Armenia, Remote Sensing Applications: Society and Environment, Volume 14,158-169. [DOI:10.1016/j.rsase.2019.03.004]
Muradyan, V., Tepanosyan, G., Asmaryan, S.(2019). Relationships between NDVI and climatic factors in mountain ecosystems: A case study of Armenia, Remote Sensing Applications: Society and Environment, Volume 14,158-169. [DOI:10.1016/j.rsase.2019.03.004]