پایش مکانی خشکسالی با استفاده از شاخص های سنجش از دوری (مطالعه موردی: استان سیستان و بلوچستان) (مقاله علمی وزارت علوم)
درجه علمی: نشریه علمی (وزارت علوم)
آرشیو
چکیده
سابقه و هدف: پایش خشکسالی به دلیل تأثیرات گسترده آن در اقتصاد، محیط زیست و جامعه، مسئله ای حیاتی است. برای پایش دقیق خشکسالی، داده های جامع و یکپارچه هواشناسی و هیدرولوژیکی ضروری است؛ به ویژه در مناطقی مانند استان سیستان و بلوچستان که با خشکسالی شدید مواجه است. مطالعات اقلیمی نشان می دهد که استان سیستان و بلوچستان، به دلیل عوامل اقلیمی مانند بارندگی اندک، تبخیر بالا، بادهای شدید و پوشش گیاهی محدود، به منطقه ای خشک و بسیار مستعد خشکسالی های طولانی مدت تبدیل شده است.مواد و روش ها: در این پژوهش، برای ارزیابی جامع خشکسالی در استان سیستان و بلوچستان، از داده های ماهواره ای مادیس و گریس بهره گرفته شد و شاخص پوشش گیاهی VHI برای پایش تغییرات پوشش گیاهی و شاخص TSDI برای تحلیل تغییرات منابع آب زیرزمینی به کار رفت. برای اعتبارسنجی نتایج، داده های رطوبت خاک GLDAS به منزله داده مرجع در نظر گرفته شد. با توجه به محدودیت های داده ای گریس، دوره مشترک شانزده ساله (2002-2017) برای تحلیل انتخاب شد. همچنین، برای بررسی روندهای بلندمدت خشکسالی، شاخص SPEI طی دوره سی ساله (1987-2018) محاسبه شد.نتایج: از لحاظ جغرافیایی، نقشه های VHI نشان داد استان سیستان و بلوچستان، در تمامی سال ها، با خشکسالی متوسط و ملایم روبه رو بوده و در سال های منتهی به دوره مطالعاتی، بر شدت خشکسالی ها افزوده شده است. به منظور پایش خشکسالی هیدرولوژیکی، از محصول ماهواره ای گریس استفاده شده است که تغییر در مقدار آب زمینی را اندازه گیری می کند. نتایج مطالعه شاخص TSDI مفهوم کمّی خشکسالی را پوشش می دهد. این شاخص، با هدف پایش خشکسالی هیدرولوژیکی، در تمامی حوضه های آبریز درجه 3 (پنجاه حوضه) محاسبه شد. فرایند پایش خشکی، در گام نخست، با محاسبه کسری خشکسالی به منزله ماه هایی با TWSA منفی به صورت چهار ماه متوالی تعریف شد. نتایج میزان افزایش کسری خشکسالی، از جنوب به شمال استان مورد مطالعه را به خوبی به نمایش گذاشته است. تمامی حوضه ها، تقریباً از 2011، با کسری های بزرگی مواجه بودند. این مطالعه، ازطریق برآورد کسری و کاهش ذخیره کلی آب زمینی در ماه آوریل، نشان داد تمامی حوضه ها، در سال های منتهی به پایان دوره مطالعاتی، شاهد کمبود ذخیره آب، آن هم در محدوده خطرناک و استثنایی بوده اند.نتیجه گیری: نتایج حاصل از VHI نشان داد که استان مورد مطالعه، در سال های اخیر، دچار خشکسالی گسترده ای شده است. مناطق جنوبی و مرکزی استان با کلاس های شدیدتر خشکسالی مواجه بوده اند. تحلیل نمودارهای شاخص خشکسالی، در کلاس های متفاوت شدت خشکسالی، تأیید می کند که همه حوضه های آبریز با شرایط خشکسالی، به ویژه در سال های اخیر، روبه رو بوده اند. داده ها نشان می دهند که استان با بحران شدید آب مواجه است. اقدامات فوری و هماهنگ برای مقابله با این چالش ضروری است.Spatial Monitoring of Drought Using Remote Sensing Indices, Case Study: Sistan and Baluchestan Province
Introduction: Drought monitoring is crucial due to its widespread impacts on the economy, environment, and society. To monitor droughts accurately, comprehensive and integrated meteorological and hydrological data are essential, particularly in areas such as Sistan and Baluchestan Province, which is facing a severe drought. Climatic studies indicate that Sistan and Baluchestan province has evolved into an arid region highly susceptible to prolonged droughts due to a combination of climatic factors such as low precipitation, high evaporation rates, strong winds, and limited vege-tation cover. Based on research conducted between 2000 and 2015, approximately 58% of the province's total area has been directly affected by drought. These findings align with previous studies, which have shown that dry years with below-average rainfall constitute more than 52% of the province's climatic record.Materials and methods: In this study, MODIS and GRACE satellite data were utilized to comprehensively assess drought in Sistan and Baluchestan province. The Vegetation Health Index (VHI) was employed to monitor vegetation changes, while the Terrestrial Water Storage (TSDI) was used to analyze groundwater variations. The Global Land Data Assimilation System (GLDAS) soil moisture data served as a reference for result validation. Given the limitations of GRACE data, a 16-year common period (2002-2017) was selected for the analysis. Additionally, the Standardized Precipitation Evapotranspiration Index (SPEI) was calculated over a 30-year period (1987-2018) to examine long-term drought trends.Results and discussion: Geographically, VHI drought maps revealed that Sistan and Baluchestan province has experienced moderate to severe drought throughout the study period, with increasing drought severity in the years leading up to the study. To monitor hydrological drought, GRACE satellite data was utilized to measure changes in terrestrial water storage. This is a significant step in comprehensively understanding hydrological drought in the study province. The TSDI index, a quantitative measure of drought, was calculated to monitor hydrological drought in all 50 third-level sub-basins. The drought monitoring process began by calculating the deficit, defining drought as four consecutive months with negative TWSA. Results clearly show an increasing drought deficit from south to north in the study province. Almost all basins experienced large deficits from 2011 onwards. By estimating the deficit and the overall decrease in groundwater storage in April, this study demonstrated that all basins were experiencing a water storage deficit in the critical and exceptional range in the years leading up to the end of the study period.Conclusion: Results from the VHI revealed that the study province has experienced widespread drought in recent years. The southern and central regions of the province have faced more severe drought classes. Analysis of drought index graphs across different severity classes confirmed that all watersheds have experienced drought conditions, particularly in recent years. Data analysis indicates a severe water crisis in the province. Urgent and coordinated actions are required to address this challenge. Shifting to drought-resistant crops, improving irrigation efficiency, and securing water rights are essential steps towards a sustainable future.
تبلیغات
