ارزیابی شاخص های مبتنی بر سنجش از دور در پایش خشکسالی شهرستان نی ریز

پیشینه و هدف اطلاع از میزان و شدت خشکسالی در یک منطقه و برنامه ریزی جهت کاهش اثرات آن یکی از مهم ترین اصول مبارزه با خشکسالی است. پایش و مدیریت خشکسالی در یک منطقه با استفاده از داده های سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مناسب در پایش زمانی و مکانی خشکسالی کشاورزی می باشد. هدف از انجام این پژوهش بررسی کارآیی داده های سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای در پهنه بندی خشکسالی کشاورزی در سال های 1379 تا 1400 در شهرستان نی ریز است. برای این منظور سه شاخص وضعیت پوشش گیاهی (vci)، شاخص وضعیت دمایی (tci) و شاخص سلامت پوشش گیاهی (vhi) از روی تصاویر ماهواره ای مودیس برای برای دوره زمانی مورد نظر استخراج و نتایج حاصل از این شاخص ها با مقادیر شاخص بارش استاندارد (spi)، در دوره های زمانی 1، 3 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه مقایسه گردید.مواد و روش ها منطقه مورد مطالعه در این تحقیق شهرستان نی ریز واقع در جنوب شرق استان فارس با وسعت 10787 کیلومتر مربع و جزء یکی از زیرحوزه های آبخیز دریاچه بختگان محسوب می گردد. متوسط ارتفاع منطقه 1798 متر، حداکثر ارتفاع منطقه 3235 متر و حداقل ارتفاع 1476 متر از سطح دریا می باشد. متوسط بارندگی، درجه حرارت و تبخیر و تعرق سالانه حوزه به ترتیب 204.8 میلی متر، 19 درجه سانتی گراد و 1058.3 میلی متر می باشد. در این تحقیق از داده های بارندگی ایستگاه سینوپتیک نی ریز در طول دوره آماری 22 ساله (1400-1379) برای محاسبه شاخص بارش استاندارد (standardized precipitation index, spi) در دوره های زمانی 1، 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه استفاده شد. سپس 3 شاخص مبتنی بر تصاویر ماهواره ای شامل شاخص وضعیت پوشش گیاهی (vegetation condition index, vci)، شاخص وضعیت دمایی (temperature condition index, tci) و شاخص سلامت گیاه (vegetation, vhi healthy index) از روی داده های سنجده مودیس برای ماه اردیبهشت ماه از سال 2008 تا 2021 استخراج و با مقادیر شاخص بارش استاندارد (spi) در دوره های زمانی 1، 3 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه بر اساس ضریب همبستگی پیرسون مقایسه گردید. در نهایت مناسب ترین شاخص خشکسالی مبتنی بر تصاویر ماهواره ای از بین شاخص ها انتخاب و درصد طبقات خشکسالی بر اساس شاخص منتخب در منطقه مورد مطالعه مشخص شد.نتایج و بحث محاسبه مقادیر شاخص spi با استفاده از نرم افزار شاخص های خشکسالی (drought indices package, dip) در دوره های زمانی 1، 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 ماهه در دوره آماری 1400-1379 نشان داد که روند منحنی ها در بعضی سال ها کاهشی و در بعضی سال ها افزایشی و در اغلب سال ها تقریباً نرمال بوده است. بطور میانگین درصد وقوع خشکسالی ها و ترسالی ها بر اساس شاخص spi در دوره های زمانی مختلف در طول دوره آماری 68 درصد در شرایط نرمال، 18 درصد در شرایط ترسالی و 16 درصد در شرایط خشکسالی قرار دارد. نتایج حاصل از محاسبه شاخص spi در دوره های زمانی مختلف بر اساس داده های ایستگاه های سینوپتیک و داده های سنجش از دور مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. بدین منظور مقادیر حاصل از تمامی شاخص های مبتنی بر تصاویر ماهواره ای شامل vci، tci و vhi استخراج و اقدام به مقایسه و بررسی ضریب همبستگی آن ها با شاخص زمینی spi در دوره های زمانی 1، 3، 6، 9، 12، 18، 24 و 48 گردید. مقادیر شاخص vci در سال 1387 دارای کمترین مقدار (1/32 درصد) و در سال 1399 دارای بیشترین مقدار (41.3 درصد) در طول اردیبهشت ماه می باشد. بنابراین بر اساس مقدار شاخص vci در طول دوره آماری در سال 1387 شرایط خشکسالی شدید در منطقه حاکم بوده و در سال 1399 پوشش گیاهی مطلوب تر و شرایط ترسالی بر منطقه حاکم بوده است. نتایج به دست آمده از شاخص spi در دوره های زمانی مختلف نیز موید این نکته است که شدیدترین خشکسالی و ترسالی در طول دوره آماری مورد مطالعه به ترتیب در دو سال 1387 و 1399 در منطقه رخ داده است. علاوه بر این شاخص vci بیشترین همبستگی با شاخص spi در دوره های زمانی مختلف دارد و با همه دوره های زمانی spi رابطه معنی داری دارد. شاخص tci همبستگی معنی دار با هیچ یک از دوره های زمانی ندارد و رابطه همبستگی ضعیفی با شاخص spi در دوره های زمانی مختلف دارد. علاوه بر این شاخص vhi تنها با دوره های زمانی یک، سه، شش و دوازده ماهه همبستگی معنی دار در سطح پنج درصد دارد و میزان همبستگی آن با شاخص spi در دوره های زمانی مختلف به مراتب کمتر از شاخص vci است. توزیع مکانی شدت خشکسالی براساس مقادیر شاخص های مورد مطالعه در اردیبهشت ماه 1387 نشان داد که قسمت های شرقی منطقه که در ارتفاعات پایین نیز قرار دارد بیشتر تحت تاثیر خشکسالی قرار گرفته است.

evaluation of indices based on remote sensing in drought monitoring of neyriz city

background and objective knowing the extent and severity of drought in a region and planning to reduce its effects is one of the most important principles of management in regional planning to combat drought. drought monitoring and management in an area using remote sensing data and satellite imagery as a suitable tool in temporal and spatial monitoring of agricultural drought has always been the focus of regional managers. the purpose of this study is to investigate the efficiency of remote sensing data and satellite images in the zoning of agricultural drought in the years 2000 to 2021 in neyriz city. for this purpose, three vegetation condition index (vci), temperature condition index (tci), and vegetation health index (vhi) were extracted from modis satellite images for the desired time period. the results of these indices were compared with the values of the standard precipitation index (spi) in time series of 1, 3, 6, 9, 12, 18, 24, and 48 months.materials and methods the study area in this study is neyriz city located in the southeast of fars province with an area of 10787 km2 and is part of one of the watersheds of bakhtegan lake. the average altitude of the region is 1798 meters, the maximum altitude of the region is 3235 meters and the minimum altitude is 1476 meters above sea level. the average annual rainfall, temperature, and evapotranspiration of the basin are 204.8 mm, 19 °c, and 1058.3 mm, respectively. in this study, the rainfall data of neyriz synoptic station during the statistical period of 22 years (2000-2021) were used to calculate the spi index in time series of 1, 3, 6, 9, 12, 18, 24, and 48 months. then, 3 indices based on satellite imagery including vegetation condition (vci), temperature condition index (tci), and plant health index (vhi) were extracted from modis measured data for may month from 2008 to 2021 and with standard precipitation index (spi) were compared in time series of 1, 3, 6, 9, 12, 18, 24 and 48 months based on the correlation coefficient. finally, the most appropriate drought index based on satellite images was selected from the indices and the percentage of drought classes was determined based on the selected index in the study area.results and discussion the results of calculating the values of the spi index using dip software in time series of 1, 3, 6, 9, 12, 18, 24, and 48 months in the statistical period of 2000-2021 showed that the trend of curves in some years is decreasing, in some years it has been increasing and in most years it has been almost normal. on average, the incidence of droughts and wetlands according to the spi index in different time series during the statistical period is 68% in normal conditions, 18% in wet conditions, and 16% in drought conditions. the results of calculating the spi index in different ground series were analyzed based on data from synoptic stations and remote sensing data. for this purpose, the values obtained from all indices based on satellite images including vci, tci, and vhi are extracted and compared and their correlation coefficient with the ground spi index in time series 1, 3, 6, 9, 12, 18, 24, and 48 became. vci index values in 2000 have the lowest value (32.1%) and in 2020 have the highest value (41.3%) during may. therefore, based on the value of the vci index during the statistical period in 2008, severe drought conditions prevailed in the region, and in 2020, more favorable vegetation and wetting conditions prevailed in the region.