مرتضی شریف

دریاچه ارومیه بزرگترین دریاچه داخلی کشور و یکی از بزرگ ترین دریاچه های آب شور روی زمین، با توجه به کاهش چشمگیر سطح آن در سال های اخیر مورد توجه بوده است. در این مطالعه روند تغییرات فراسنج های محیطی (تراز ارتفاعی و پهنه آبی دریاچه ارومیه و LST و NDVI) و اقلیمی (بارش و دمای هوا) حوضه آبریز دریاچه ارومیه در بازه زمانی (2019-2000) و ارتباط احتمالی بین دو دسته تغییرات محیطی و اقلیمی در شرایط فعلی مورد بررسی قرار گرفت. اگرچه در این دو دهه، نوسان بین سالیانه در تراز ارتفاعی این دریاچه مشاهده شده است، اما نتایج حاکی از روند کاهشی بدون وقفه در تراز ارتفاعی آب دریاچه ارومیه از سال بسیار خشک 2000 به این سو است به گونه ای که در طی بیست سال اخیر تراز ارتفاعی بیش از هفت متر کاهش داشته و همچنین سطح دریاچه از Km2 5143 در سال 2000 به Km2 2400 در سال 2019 رسیده است. با این که بارش حوضه در بازه مطالعاتی در ماه می (پربارش ترین ماه) روند افزایشی و در ماه های دسامبر و ژانویه روند کاهشی دارد، ولی در کل بارش حوضه تغییرات معنی داری نداشته است. در دوره گرم سال دمای سطح زمین روز و شب هنگام، دمای هوا و همچنین در تمامی ماه ها شاخص NDVI در سطح حوضه روند افزایشی داشته است. سه اثر اصلی و چشمگیر تغییرپذیری فراسنج های محیطی و اقلیمی در این مناطق افزایش دمای سطح زمین و هوا، پوشش گیاهی و کاهش منابع آب است. نتیجه نهایی افزایش و کاهش ذکر شده از یک سو و افزایش نیاز آبی گیاهان از سوی دیگر باعث افزایش فشار بر منابع آب به ویژه آب های زیرزمینی خواهد شد. کاهش سطح دریاچه و افزایش مصرف و کاهش منابع آب، می تواند منجر به گسترش سطوح عریان و رخداد ریزگردها گردد. پیامدهای این تغییرات در حوضه منجر به تغییر خرداقلیم و محیط زیست آن گردیده است.

امروزه، تصاویر ماهواره ای فرصتی کم نظیر در بررسی تغییرات فنولوژی پوشش های گیاهی فراهم کرده است. تحقیق حاضر با هدف بررسی کارایی تصاویر رادار قطبی سنتینل - 1 در دو قطبش VV و  VHو تصاویر اپتیک (لندست- 8 و سنتینل- 2) برای پایش تغییرات فنولوژی گیاهی بر روی سه منطقه با شرایط محیطی و اکوسیستمی مختلف در جنوب و جنوب غرب ایران (نخل های منطقه شادگان، جنگل های حرا، و بیشه زار) در سال 2017 انجام گرفته است. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که شاخص های طیفی گیاهی بهتر از ضرایب بازپخش راداری چرخه فنولوژی و پویایی فصلی پوشش های گیاهی را نمایش می دهند. اما، در عین حال، ضریب بازپخش راداری در قطبش VH نیز قابلیت مناسبی برای پایش تغییرات گیاهان نشان می دهد. تغییرات قطبش VH نسبت به قطبش VV با تغییرات شاخص های گیاهی شامل EVI، SAVI، و NDVI  تطابق بیشتری دارد. نتایج همچنین بیانگر این مطلب است که شاخص  SAVIو EVI نسبت به  NDVIروند مراحل اولیه فنولوژیکی را برای بیشه زارها و نخل های شادگان به واقعیت زمینی نزدیک تر نشان می دهد. درصورتی که ضرایب بازپخش راداری در قطبش VH تصاویر سنتینل- 1 تغییرات سالیانه جنگل های حرا را در مقایسه با شاخص های پوشش گیاهی کامل تر نمایش می دهد. به طور کلی، می توان گفت، تصاویر راداری توانایی جای گزینی در شرایط در دسترس نبودن تصاویر اپتیک را دارند.

آتش سوزی در پوشش های جنگلی سطح جهان باعث واردشدن خسارات شدید به پوشش های گیاهی، خاک و زیستگاه های طبیعی می شود که تأثیرات زیست محیطی منفی مستقیم و غیرمستقیم را به همراه دارد؛ ازجمله جنگل زدایی، تغییرات آب وهوا و خشکسالی. ازاین رو تشخیص و تعیین خطرها، برای پوشش های گیاهی که دچار آتش سوزی می شوند، به منظور مدیریت و توسعه آنها بسیار مهم است. گسترش تصاویر سنجش از دوری، همچون محصولات آتش فعال دو ماهواره ترا (Terra) و آکوا (Aqua)، طی دو دهه گذشته، از روش های مهم در تشخیص این آتش سوزی ها بوده است. بااین حال محصول آتش فعال سنجنده مودیس، طی مطالعات گذشته، نشان داده است که این موارد به تنهایی نتایج مناسبی از مناطق تحت تأثیر آتش به دست نمی دهند. ازاین رو نیاز است با نقشه های پایه پوشش های گیاهی ارزیابی شوند. این تحقیق با هدف بررسی دو نوع محصولات گیاهی و کشف آتش فعال سنجنده مودیس و نقشه پوشش های جنگلی و غیرجنگلی FNF-JAXA، برای تفکیک بهتر مناطقی که دچار آتش سوزی شده اند، در پوشش های گیاهی کشور ایران بین روزهای ژولیوسی 1 تا 160 (یازدهم دی 1398 تا هجدهم خرداد 1399) در سال 2020 انجام شد. نتایج بیانگر بیشترین مساحت آتش سوزی در روز ژولیوسی 144 (سوم خرداد 1399)، با بیش از 49هزار هکتار و روز ژولیوسی 128 (هجدهم اردیبهشت 1399)، با بیش از 45هزار هکتار است. اما بیشترین مساحت آتش سوزی پوشش های جنگلی در روزهای 120 تا 160 (دهم اردیبهشت تا هجدهم خرداد 1399)، با بیش از 14هزار هکتار برآورد شده است. استان خوزستان بیشترین مساحت آتش سوزی را در دوره زمانی مورد مطالعه، داشته است که بیشتر این مناطق در اراضی کشاورزی قرار داشتند. سه استان فارس، کهگیلویه و بویراحمد و بوشهر بیشترین مساحت آتش سوزی ها را در پوشش های جنگلی داشته اند. بیشترین فراوانی آتش سوزی ها در اراضی کشاورزی مشاهده شد که مهم ترین دلایل آن می تواند دخالت های انسانی باشد. همچنین ارزیابی نهایی نتایج نشان داد استفاده از محصول FNF-JAXA (با صحت نهایی 4/87% و ضریب کاپای 85/0)، در قیاس با محصولات مودیس (با صحت نهایی3/80% و ضریب کاپای 78/0)، در تفکیک مناطق جنگلی قابلیت بهتری دارد. بااین همه توانایی محصولات مودیس در تفکیک نوع پوشش گیاهی مرتع و کشاورزی مزیتی مهم به شمار می رود که محصول FNF-JAXA چنین ویژگی ای ندارد. به طور کلی، یافته های تحقیق بیانگر قابلیت مناسب تصاویر محصولات گیاهی مودیس و نقشه های FNF-JAXA است که می توانند، به منزله نقشه های مرجع برای تفکیک پوشش های گیاهی گوناگون که دچار آتش سوزی می شوند، در ارزیابی خسارت و مدیریت آنها به کار روند.

سابقه و هدف: فنولوژی گیاهان نقش مهمی در اکوسیستم های گیاهی ایفا می کند و شاخصی مهم در تغییرات بوم شناختی به شمار می رود. با توجه به گسترش شهرنشینی، فضای سبز شهری گاهی نقشی حیاتی در این مناطق مسکونی دارد. ازطرف دیگر، استفاده از گیاهان در سطح شهرها و خدمات فضای سبزی که آنها ارائه می دهند، توجه زیادی را هم در سطح عمومی و هم در مطالعات جدید به خود جلب کرده است. ارزش فضای سبز شهری به دلیل مزایای متعدد آن برای سلامتی انسان و محیط بوم شناختی شهرها حائز اهمیت است. ازاین رو، با توجه به اهمیت نقش گیاهان در اکوسیستم شهری و نقش آن در سلامت جامعه، مطالعه و پایش چرخه فنولوژیکی گیاهان در فصل های مختلف سال در مناطق شهری در مقیاس های مکانی– زمانی مختلف ضروری است.مواد و روش ها: در این پژوهش، با استفاده از دو شاخص پرکاربرد NDVI و EVI محاسبه شده از تصاویر سنجنده OLI ماهواره لندست-8 و تصاویر محصول MOD13Q1 سنجنده مودیس ماهواره ترا، چرخه فنولوژی گیاهان در سطح کلان شهر اهواز در دوره زمانی 2015 تا دسامبر 2019 تحلیل شد. تصاویر ماهواره ای از طریق پلتفرم گوگل ارت انجین فراخوانی و تهیه شد. سپس، با توجه به نوع پوشش گیاهی، چرخه فنولوژیکی گیاهان براساس شاخص های پوشش گیاهی به دست آمد و با چرخه فنولوژیکی به دست آمده از بررسی های زمینی مقایسه شد. با توجه به احتمال وجود نویز و پیکسل هایی با اختلاط طیفی، برای هموارسازی چرخه فنولوژیکی گیاهان از فیلتر Savitzky–Golay استفاده شد.نتایج: نتایج به دست آمده حاکی از روند افزایش مقادیر هر دو شاخص NDVI و EVI به ترتیب با 03/0 و 04/0 در سنجنده OLI و 01/0 (در سال) در محصول سنجنده مودیس است. این تغییرات در ماه های ژانویه، مارس، اکتبر، نوامبر و دسامبر در هر دو سنجنده افزایشی بوده است که به معنای شرایط بهتر زیستی گیاه است. زمان دوره های فنولوژی گیاهان در هر دو سنجنده متفاوت بود. بیشترین اختلاف در هر دو سنجنده در سال های 2018 و 2019 مشاهده شد. با توجه به مناسب تر بودن شرایط محیطی در این دو سال در مقایسه با سایر سال ها، می توان نتیجه گرفت که با افزایش میزان کلروفیل گیاه، میزان اختلاف بین نتایج این دو سنجنده بیشتر می شود. دوره های انتقال فصل رشد به دست آمده از سنجنده OLI جزئیات بیشتری را در مقایسه با مجموعه داده های با وضوح متوسط مودیس نشان داد. در سنجنده مودیس در مقایسه با سنجنده OLI زمان شروع دوره های فصل رشد، زودتر بود. این تفاوت ها گویای تغییرات بیشتر پوشش گیاهی است که استفاده از تصاویر با قدرت تفکیک بالا قابلیت تشخیص بهتری نسبت به سنجنده های با قدرت تفکیک مکانی متوسط و پایین دارند. به طور کلی، نتایج قابل قبولی از تغییرات چرخه فنولوژیکی گیاهان در سطح یک منطقه شهری با انواع مختلف پدیده های زمینی که سبب ناهمگنی بیشتر در پیکسل های تصاویر سنجنده های ماهواره ای می شود، مشاهده شد.نتیجه گیری: نتایج مقایسه دوره های فصل رشد در سنجنده OLI و مودیس (به ترتیب) با واقعیت زمینی نشان می دهد کمترین اختلاف در شروع فصل رشد با 7 و 10 روز بوده است. بیشترین اختلاف بین نتایج به دست آمده از سنجنده های OLI و مودیس (به ترتیب) با واقعیت زمینی در اوج فصل رشد با 20 و 35 روز و پایان فصل رشد 20 روز دیرتر و 20 زودتر بوده است. طول فصل رشد در سنجنده مودیس حدود چهار ماه و در سنجنده OLI حدود پنج ماه مشاهده شد که نتایج لندست به واقعیت زمینی نزدیک تر است. این تفاوت را می توان به افزایش تعداد پیکسل های مخلوط با توجه به قدرت تفکیک مکانی تصاویر سنجنده مودیس نسبت داد. نتایج این پژوهش، می تواند راهگشای بررسی تغییرات چرخه های فنولوژیکی در پاسخ به تغییرات محیطی با استفاده از تصاویر سنجش از دور در مناطق شهری باشد.