تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

پایش زمانی مکانی خشکسالی با استفاده از تکنیک سنجش از دور (مطالعه موردی استان خوزستان)

نویسندگان
دانش نصیری 1
رضا برنا 2
منیژه ظهوریان پردل 3
کامران جعفرپور قلعه‌تیموری 4
1 دانشجوی دکتری آب و هواشناسی، گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز، ایران
2 دانشیار گروه جغرافیا، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.
3 استادیار گروه جغرافیا، واحد اهواز، دانشگاه آزاد اسلامی، اهواز, ایران
4 مقاومت و پایداری زیستی، موسسه بین‌المللی فناوری مالزی-ژاپن، دانشگاه فناوری مالزی، کواله‌لامپور، jalan Sultan Yahya Petra، کواله‌لامپور.
10.61882/jgs.25.79.13
چکیده
خشکسالی‌های فراگیر و پرتکرار طی دهه‌های اخیر در استان خوزستان تبدیل به یکی از مهم‌ترین چالش‌های این استان شده است. هدف اساسی این تحقیق ارائه شاخص سنجش‌ازدوری برای پایش زمانی مکانی خشکسالی در سطح استان خوزستان و اعتبارسنجی آن با استفاده از شاخص‌های خشکسالی هواشناسی ایستگاهی است. ابتدا با استفاده از محصولات پوشش گیاهی (MOD13C2) و دمای سطح زمین (MOD11C3) سنجنده MODIS، اقدام به تولید شاخص خشکسالی مبتنی بر پوشش گیاهی به نام شاخص سلامت گیاهی VHI گردید. برای ارزیابی و اعتبارسنجی این شاخص از شاخص خشکسالی هواشناسی SPI که مبتنی بر داده‌های بارش ایستگاهی طی دوره آماری 2000-2020، بود استفاده شد. مقایسه شاخص خشکسالی VHI، با مقادیر شاخص خشکسالی هواشناسی SPI سه ماهه بیانگر وجود همبستگی معنی‌داری بین 0.68 تا 0.75 بود. با شناسایی 4 سال با حاکمیت خشکسالی فراگیر و نسبتاً شدید در سطح استان خوزستان (براساس هر دو شاخص VHI و SPI)، که شامل سال‌های 2000، 2005، 2012، 2015، بود، الگوی توزیع فضایی خشکسالی هواشناسی و خشکسالی گیاهی VHI به‌طورکلی بیانگر آن بود که عموماً بخش‌های شمالی استان درگیر خشکسالی‌های خفیف تا متوسط و بخش‌های جنوبی عموماً درگیر خشکسالی‌های متوسط تا شدید بوده‌اند. ماتریس همبستگی فضایی مبتنی بر تعداد 2500 پیکسل با ابعاد 5*5 کیلومتری که شامل مقادیر VHI و SPI سال‌های منتخب خشکسالی بودند، بیانگر وجود همبستگی فضایی معنی‌داری بین دو شاخص مذکور بودند. در خشکسالی فراگیر سال 2000، در سطح استان خوزستان، دو شاخص خشکسالی VHI و SPI، همبستگی برابر 0.47، و در سال 2005، برابر 0.35 و در سال 2012، برابر 0.42 و در سال 2015، برابر 0.40 نشان دادند این مقادیر همبستگی در سطح اطمینان 0.95 (P_value=0.05)، معنی‌دار بوده است. براین اساس شاخص خشکسالی مبتنی بر محصولات پوشش گیاهی و دمای سطح زمین سنجنده MODIS می‌تواند به صورت قابل قبولی هم از لحاظ سری زمانی و هم از لحاظ توزیع فضایی شدت و الگوی توزیع خشکسالی را آشکار کند.
کلیدواژه‌ها
خشکسالی
سنجنده MODIS
شاخص SPI و VHI
استان خوزستان

عنوان مقاله English

Temporal and spatial monitoring of drought using remote sensing technique (case study of Khuzestan province)

نویسندگان English

Danesh Nasiri 1
Reza Borna 2
Manigheh Zohorian pordel 3
Kamran Jafarpour Ghalehteimouri 4
1 Department of Geography, Ahvaz Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
2 Department of Geography, Ahvaz Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
3 Department of Geography, Ahvaz Islamic Azad University, Ahvaz, Iran
4 Environmental Resilience and Sutainability, Malaysia-Japan International Institute of Technology, Universiti Teknologi Malaysia Kuala Lumpur, Jalan Sultan Yahya Petra, Kuala Lumpur, Malaysia
چکیده English

Widespread and frequent droughts in recent decades in Khuzestan province have become one of the most important challenges of this province. The use of remote sensing products in temporal and spatial monitoring of drought can play a key role in managing this risk and reducing and adjusting its destructive effects. The main goal of this research is to provide a remote sensing index for temporal and spatial monitoring of drought in Khuzestan province and its validation using station meteorological drought indices. In this research, by using the products of vegetation (MOD13C2) and land surface temperature (MOD11C3) of MODIS sensor, a drought index based on vegetation called VHI plant health index was produced. SPI Meteorological Drought Index, which was based on station rainfall data during the statistical period of 2000-2012, was used to evaluate and quantify this index. The comparison of VHI drought index with three-month SPI meteorological drought index values showed a significant correlation between 0.68 and 0.75. By identifying 4 years with widespread and relatively severe drought in Khuzestan province (based on both VHI and SPI indices), which included the years 2000, 2005, 2012, 2015, the spatial distribution pattern of meteorological drought and VHI plant drought to In general, it indicated that the northern parts of the province were generally involved in mild to moderate droughts and the southern parts were generally involved in moderate to severe droughts. The spatial correlation matrix based on the number of 2500 pixels with dimensions of 5x5 km, which included VHI and SPI values of selected drought years, indicated the existence of a significant spatial correlation between the two mentioned indicators. In the widespread drought of 2000, at the level of Khuzestan province, two drought indices VHI and SPI, the correlation was equal to 0.47, and in 2005, equal to 0.35, and

کلیدواژه‌ها English

drought
MODIS Sensor
SPI and VHI index
Khuzestan province
بارونیان ایرج؛ برنا رضا؛ ظهوریان منیژه؛ مرشدی جعفر. (1400). آشکار‌سازی تاثیرگذاری تغییرات کاربری زمین‌ها در توزیع فضایی غلظت گردوغبار استان خوزستان با استفاده از محصولات سنجنده MODIS ، جغرافیا و پایداری محیط، 11(3): 97-114
بارونیان ایرج؛ برنا رضا؛ ظهوریان منیژه؛ مرشدی جعفر. (1400). آشکار‌سازی تاثیرگذاری تغییرات کاربری زمین‌ها در توزیع فضایی غلظت گردوغبار استان خوزستان با استفاده از محصولات سنجنده MODIS ، جغرافیا و پایداری محیط، 11(3): 97-114
زارع خورمیزی هادی؛ غفاریان مالمیری حمیدرضا. (1396). پایش خشکسالی و تأثیر آن بر پوشش گیاهی با استفاده از فناوری های سنج شاز دور بررسی موردی: استان یزد، سالهای 1994 تا 2014، نشریه مدیریت بیابان، 10(5): 68-86
زارع خورمیزی هادی؛ غفاریان مالمیری حمیدرضا. (1396). پایش خشکسالی و تأثیر آن بر پوشش گیاهی با استفاده از فناوری های سنج شاز دور بررسی موردی: استان یزد، سالهای 1994 تا 2014، نشریه مدیریت بیابان، 10(5): 68-86
زرگران پریما؛ بذرافشان جواد؛ شریعتمداری زهرا؛ حجابی سمیه؛ کمالی سعیده. (1398). پایش روزانه تأثیر خشکسالی بر پوشش گیاهی با استفاده از داده‌های بارش شبکه INTERIM و تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی: استان کرمانشاه)، نشریه هواشناسی کشاورزی، 7(2): 3-14
زرگران پریما؛ بذرافشان جواد؛ شریعتمداری زهرا؛ حجابی سمیه؛ کمالی سعیده. (1398). پایش روزانه تأثیر خشکسالی بر پوشش گیاهی با استفاده از داده‌های بارش شبکه INTERIM و تصاویر سنجنده MODIS (مطالعه موردی: استان کرمانشاه)، نشریه هواشناسی کشاورزی، 7(2): 3-14
شهپری ثانی داود؛ میرزایی محمد؛ محمودیان حسین. (1398). بررسی میزان تمایل به مهاجرت جوانان از استان خوزستان: مسائل متعاقب و عوامل زمینه‌ساز، بررسی مسائل اجتماعی ایران، 10(1): 119-143
شهپری ثانی داود؛ میرزایی محمد؛ محمودیان حسین. (1398). بررسی میزان تمایل به مهاجرت جوانان از استان خوزستان: مسائل متعاقب و عوامل زمینه‌ساز، بررسی مسائل اجتماعی ایران، 10(1): 119-143
موغلی مرضیه.(1399). پایش تغییرات پوشش گیاهی در اثر خشکسالی در حوضه آبریز درودزن با استفاده از تصاویر MODIS، فصلنامه جغرافیای طبیعی، 12(49): 85-107
موغلی مرضیه.(1399). پایش تغییرات پوشش گیاهی در اثر خشکسالی در حوضه آبریز درودزن با استفاده از تصاویر MODIS، فصلنامه جغرافیای طبیعی، 12(49): 85-107
نوابی نغمه؛ مقدسی مهنوش؛ نجی خرم ناصر. (1400). ارزیابی پایش خشکسالی کشاورزی با استفاده از شاخص‌های مختلف بر اساس داده‌های زمینی و سنجش از دور، مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه، مهندسی و مدیریت آبخیز ،13(1): 1-12
نوابی نغمه؛ مقدسی مهنوش؛ نجی خرم ناصر. (1400). ارزیابی پایش خشکسالی کشاورزی با استفاده از شاخص‌های مختلف بر اساس داده‌های زمینی و سنجش از دور، مطالعه موردی: حوزه آبخیز دریاچه ارومیه، مهندسی و مدیریت آبخیز ،13(1): 1-12
میرموسوی سیدحسین؛ کریمی حمیده؛ (1392)، مطالعه‌ی اثر خشکسالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجنده‌ی MODIS مورد: استان کردستان، نشریه جغرافیا و توسعه،11(31): 57-76
میرموسوی سیدحسین؛ کریمی حمیده؛ (1392)، مطالعه‌ی اثر خشکسالی بر روی پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجنده‌ی MODIS مورد: استان کردستان، نشریه جغرافیا و توسعه،11(31): 57-76
Aulia, M.R., Liyantono Setiawan, Y., Fatikhunnada, A., (2016), Drought detection of West Java's paddy field using MODIS EVI satellite images (case study: Rancaekek and Rancaekek Wetan), Procedia Environmental Sciences, 33: 646 - 653. [DOI:10.1016/j.proenv.2016.03.119]
Aulia, M.R., Liyantono Setiawan, Y., Fatikhunnada, A., (2016), Drought detection of West Java's paddy field using MODIS EVI satellite images (case study: Rancaekek and Rancaekek Wetan), Procedia Environmental Sciences, 33: 646 - 653. [DOI:10.1016/j.proenv.2016.03.119]
Jiang, Y., Wang, R., Peng, Q., Wu, X., Ning, H., Li, C., (2018), The relationship between drought activity and vegetation cover in Northwest China from 1982 to2013, Natural Hazards, 92(1): 145-163 [DOI:10.1007/s11069-018-3282-3]
Jiang, Y., Wang, R., Peng, Q., Wu, X., Ning, H., Li, C., (2018), The relationship between drought activity and vegetation cover in Northwest China from 1982 to2013, Natural Hazards, 92(1): 145-163 [DOI:10.1007/s11069-018-3282-3]
Karnieli, A., Bayasgalan, M., Bayarjargal, Y., Agam, N., Khudulmur, S., Tucker, C. J., (2006), Comments on the Use of the Vegetation Health Index over Mongolia, International Journal of Remote Sensing,. 27(10): 2017 -2024. [DOI:10.1080/01431160500121727]
Karnieli, A., Bayasgalan, M., Bayarjargal, Y., Agam, N., Khudulmur, S., Tucker, C. J., (2006), Comments on the Use of the Vegetation Health Index over Mongolia, International Journal of Remote Sensing,. 27(10): 2017 -2024. [DOI:10.1080/01431160500121727]
Mairon, A., Eduardo, M., (2020). Drought Monitoring Based on Remote Sensing in a Grain-Producing Region in the Cerrado-Amazon Transition, Brazil, 12(12): 3366 [DOI:10.3390/w12123366]
Mairon, A., Eduardo, M., (2020). Drought Monitoring Based on Remote Sensing in a Grain-Producing Region in the Cerrado-Amazon Transition, Brazil, 12(12): 3366 [DOI:10.3390/w12123366]
Mckee, T. B., Doesken, N. J., Kleist, J., (1993), The relationship of drought frequency and duration to time scales, 8th Conference of Applied Climatology, Aneheim, 179-184
Mckee, T. B., Doesken, N. J., Kleist, J., (1993), The relationship of drought frequency and duration to time scales, 8th Conference of Applied Climatology, Aneheim, 179-184
Mukherjee, T., Mukherjee, S., Mukhopadhaya, A., Roy, A. K., & Dutta, S., (2014), Drought monitoring of chhattisgarh using different indices based on remote sensing data, Climate Change and Biodiversity, 85-101. [DOI:10.1007/978-4-431-54838-6_7]
Mukherjee, T., Mukherjee, S., Mukhopadhaya, A., Roy, A. K., & Dutta, S., (2014), Drought monitoring of chhattisgarh using different indices based on remote sensing data, Climate Change and Biodiversity, 85-101. [DOI:10.1007/978-4-431-54838-6_7]
Sivakumar, M. V. K., Motha, R. P., Wilhite, D. A., and Qu, J. J., (2011), Towards a compendium on national drought policy." Proc. of an Expert Meeting on the Preparation of a Compendium on National Drought Policy, World Meteorological Organization, Washington DC, USA,1-135.
Sivakumar, M. V. K., Motha, R. P., Wilhite, D. A., and Qu, J. J., (2011), Towards a compendium on national drought policy." Proc. of an Expert Meeting on the Preparation of a Compendium on National Drought Policy, World Meteorological Organization, Washington DC, USA,1-135.
Thenkabail, P. S., Gamage, M. S. D. N., Smakhtin, V. U., (2004), The use of remote sensing data for drought assessment and monitoring in Southwest Asia, Research Report 85, International water management Institute.
Thenkabail, P. S., Gamage, M. S. D. N., Smakhtin, V. U., (2004), The use of remote sensing data for drought assessment and monitoring in Southwest Asia, Research Report 85, International water management Institute.
Woli, P., Jonesb, J. W., Ingramb, K. T., and Fraisseb, C. W., (2012), Agricultural reference index for drought (ARID),Agronomy Journal,104(2): 287-300 [DOI:10.2134/agronj2011.0286]
Woli, P., Jonesb, J. W., Ingramb, K. T., and Fraisseb, C. W., (2012), Agricultural reference index for drought (ARID),Agronomy Journal,104(2): 287-300 [DOI:10.2134/agronj2011.0286]
Wylie, B. K., Meyer D. J., Tieszen, L. L.. Mannel, S., (2017). Satellite Mapping Of Surface Biophysical Parameters At The Biome Scale Over The North American Grasslands: A Case Study, Remote Sensing Of Environment, 79 (2-3): 266-278. [DOI:10.1016/S0034-4257(01)00278-4]
Wylie, B. K., Meyer D. J., Tieszen, L. L.. Mannel, S., (2017). Satellite Mapping Of Surface Biophysical Parameters At The Biome Scale Over The North American Grasslands: A Case Study, Remote Sensing Of Environment, 79 (2-3): 266-278. [DOI:10.1016/S0034-4257(01)00278-4]