مطالعه اقلیمی تغییرات منابع عمده آب در استان قم با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای و فناوری‌های سنجش از دور

سابقه و هدف: مطالعات متعددی پیرامون بررسی تغییرات اقلیمی و آب‌وهوایی انجام شده است. دسته‌ای از این پژوهش‌ها شامل مطالعه منابع آب سطحی می‌گردد. زیرا این منابع آب از طرفی بسیار متاثر از تغییرات آب‌هوایی است و از طرفی دیگر بر محیط پیرامونی و محیط زیست تاثیر گذارند. عمده مطالعات این حوزه با استفاده از داده‌های ایستگاه‌های هواشناسی، هیدرومتری و نیز تصاویر ماهوار‌ه‌های مختلف می‌باشد. تصاویر ماهواره لندست به سبب قدمت نسبتا مناسب جهت مطالعه در حدود چند دهه مناسب می‌نماید. هدف پژوهش حاضر مطالعه تغییرات پهنه‌های آبی دریاچه نمک و تالا حوض سلطان با استفاده داده‌های هواشناسی ایستگاه‌های زمینی و نیز تصاویر ماهواره لندست به صورت کمی و کیفی است.مواد و روش‌ها: ابتدا با استفاده از پارامترهای اقلیمی موجود، دوره و گام‌های زمانی مطالعه مشخص شد. این پارامترها شامل میانگین دما، بیشینه و کمینه دما، بارندگی، رطوبت نسبی، تبخیر و غیره بود که در سه ایستگاه استان قم اعم از ایستگاه قم، سلفچگان و کهک اندازه‌گیری شده بودند. این کار با روندیابی و نیز بررسی تغییرات و جهش‌های اقلیمی در هریک از این پارامترها انجام گرفت. به نحوی که با استفاده از نمایش نموداری و آزمون آماری مناسب تغییرات خلاف معمول استخراج شد و آن سال از بازه مطالعه حذف گردید. در مرحله بعد تصاویر ماهواره‌های لندست در زمان‌های انتخابی در مرحله قبل اخذ شد. این تصاویر پیش پردازش، پردازش و پس پردازش گردید. شاخص‌های مربوط به طبقه‌بندی چهار کلاس آب، خاک نمکی، خاک معمولی و پوشش گیاهی اعمال و در استان قم بومی سازی گردید.نتایج و بحث: براساس مطالعه تغییرات پارامترهای اقلیمی سال‌های نامناسب حذف و زمان‌های مطالعه از سال 1989 تا 2019 میلادی با گام‌های زمانی 5 ساله انتخاب گردید. طبقه‌بندی تصاویر مربوط به این زمان‌ها برای تالاب حوض سلطان  دریاچه نمک و محیط پیرامونی آن‌ها با روش ماشین بردار پشتیبان در نرم افزار envi انجام گرفت. این طبقه‌بندی برای تصاویر هر هفت گام زمانی اجرا شد و مساحت هر یک از کلاس‌های آب، خاک نمکی، خاک معمولی و پوشش گیاهی، حاصل گردید. نتایج طبقه بندی باروش های بصری و تعدادی نمونه‌های زمینی کنترل شد. در مرحله بعد تغییرات کلاس‌ها نیز مدل‌سازی و محاسبه شد. میزان تغییر هر کلاس و تبدیل آن به سه کلاس دیگر بین گام‌های زمانی محاسبه شد و نتایج آن به صورت ماتریس تغییرات ارائه گردید. ماتریس تغییرات هم به صورت درصد تغییر و هم به صورت تغییرات با واحد متریک (مترمربع) نمایش داده شد. بر این اساس امکان بررسی عمده تغییرات هرکلاس و مطالعه آن فراهم شد.نتیجه‌گیری: به طور کلی روند تغییرات عناصر اقلیمی و نیز پهنه‌های آبی استان قم هم جهت بوده است. در بازه زمانی مورد مطالعه برای تالاب حوض سلطان، اواسط دوره مطالعه یعنی حدود سال 2004 میلادی با سطح زیر پوشش آب 61667 هکتار را می‌توان خشک‌ترین سال در بازه زمانی در نظر گرفت. در مورد دریاچه نمک نیز سال‌های 2004 تا 2014 خشک‌ترین سال‌ها طبقه‌بندی شده‌اند. سال 2009 با مساحت زیر پوشش آب در حدود 281 هکتار، خشک‌ترین سال بازه مطالعه است. بررسی این تغییرات با شناخت حوضه آریز هر دو پهنه آبی و تفاوت‌های آن‌ها اطلاعات ارزشمندی در اختیار محققان خواهد گذاشت.

Climate Study of Changes of Major Water Resources in Qom Province Using Satellite Data and Remote Sensing Technologies

Introduction: Numerous studies have been carried out on climate change and weather change. Some of these studies include the study of surface water resources. Because these water resources are, on the one hand, highly affected by climate change, they also affect the Peripheral environment and the Environment. Most of the studies in this field are based on the data of meteorological stations, hydrometer stations and different satellite images. Landsat satellite imagery is well suited for studying for decades, due to its relatively old age. The purpose of the present study is to study the changes of Namak (salt) Lake and Hoze Soltan Salt Lake using quantitative and qualitative meteorological data of ground stations and Landsat satellite images. Material and methods: First, using the available climatic parameters, the period and time steps of the study were determined. These parameters included mean temperature, maximum and minimum temperature, rainfall, relative humidity, evaporation and so on which were measured at three stations of Qom province including Qom, Salafchegan and Kahak stations. This was done by routing and examining climate change and climatic mutations in each of these parameters. In such a way, by using graphical representation and appropriate statistical test, unusual changes were extracted and that special year were excluded. Next, images of Landsat satellites were taken at selected times in the previous step. These images were preprocessed, processed and postprocessed. Classification indices of four classes of water, salt land, common soil land and vegetation were applied and localized in Qom province. Results and discussion: Based on the study of changes in climate parameters, inappropriate years eliminated and study times from 1989 to 2019 with 5year time steps were selected. Images of these times were classified for the Namak Lake, Hoze Soltan Salt Lake and their surrounding environment using the Support Vector Machine (SVM) method in ENVI software. This classification was applied to the images every seven steps and yielded the area of each class of water, salty soil, common soil, and vegetation. The results of classification were controlled by the visual method and a number of ground samples. Next, the class changes were modeled and calculated. The rate of change of each class and its conversion into other three classes were calculated between the time steps and its results were presented as a change matrix. The change matrix was expressed as a percentage of change and as a change in metric units (square meters). On this basis, it was possible to survey the major changes of each class and study it. Conclusion: In general, the trend of climatic parameters and the water zones of Qom province changes have been similar. During the study period for the Hoze Soltan wetland basin, the midstudy period of about 2004 with a surface area of 61667 hectares can be considered the driest year in the period of study. In the case of the Namak Lake, the years 2004 to 2014 are also the driest years. 2009 is the driest year in the study area, with an area of about 281 hectares. Investigating these changes by identifying the basin of both water resources and their differences will provide valuable information to researchers.