Skip to main content
SUPERVISOR
محمدتقی کاشکی (استاد مشاور) سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما) رضا جعفری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Samaneh Zormand tarzjani
سمانه زورمندطرزجانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Drought Monitoring Using Remote Sensing and Climatic Indicesin Khorasan Razavi Province
Drought is a natural and complex phenomenon which occurs in all areas. According to drought damages and its impacts, drought monitoring is necessary. The aim of this study was examine the possibility of drought monitoring using climate-based standardized precipitation index (SPI) and also remotely-sensed drought indices perpendicular drought index (PDI), modified perpendicular drought index (MPDI) and temperature-vegetation dryness index (TVDI) in Khorasan Razavi province with anarea about 12842 Km 2 . The data used in this study were MODIS Level 1B data (three images in a month) from 2003 to 2013. First, Level 1B data were pre-processed and the PDI, MPDI and TVDI indices were calculated. To investigate the effect of land use land cover on the indices, agricultural and urban areas were, removed from images, and then minimum, maximum and mean valued of the indices were extracted before and after masking these land-use. Monthly precipitation data from 42 rainfall stations 30 years period were used to calculated SPI, at five different time scales including, 1, 3, 6, 9 and 12 months. In the next step, SPI maps were spatially create by kriging technique and their minimum, maximum and mean values were extracted and regressed against satellite-based indices. Soil moisture in the 0-15 and 15-30 cm layer of soil depth were used to validate PDI, MPDI and TVDI indices. The correlation between SPI and image indices showed that PDI and MPDI had the highest correlations with 6- months SPI (R 2 = -0.95, R 2 = -0.96 ) and TVDI’s relationship was about (R 2 = - 0.47) With 3- month SPI. After removing agricultural and urban land uses the correlations were increased up to Strong relationships ranging from 0.81 to 0.92 between PDI, MPDI and TVDI and field –based soil moisture data revealed that these image- based indices are good predictors of drought in the region. Overall, the results showed that both the PDI and MPDI are appropriate indicators of soil moisture and vegetation cover and they can be used as an adjunct to SPI in drought assessment and monitoring at regional scales. Key words : Drought monitoring, PDI, MPDI,TVDI, SPI, Khorasan Razavi province
خشکسالی پدیده ای طبیعی و پیچیده است که در تمام مناطق رخ می دهد. بروز این پدیده همواره خسارات زیادی را در پی داشته است و نگاهی به آمار و ارقام خسارت ناشی از این پدیده، ضرورت بررسی و پایش خشکسالی را نشان می دهد. هدف از این پژوهش، بررسی امکان پایش خشکسالی با استفاده از شاخص های خشکسالی عمودی(PDI)، شاخص خشکسالی عمودی اصلاح شده(MPDI) و شاخص خشکی دمائی-گیاهی(TVDI) و مقایسه آن با شاخص اقلیمی بارش استاندار شده (SPI)، در استان خراسان رضوی با سطحی معادل 128420 کیلومتر مربع می باشد. بدین منظور از داده های سنجنده مودیس واقع بر روی ماهواره ترا و اکوا وحدود سه تصویر در ماه از سال 2003 تا 2013 استفاده گردید. پس از اعمال تصحیحات لازم بر روی داده ها، شاخص PDI، MPDIوTVDI برای کلیه تصاویر محاسبه گردید. از طرف دیگر برای بررسی اثر زمین های کشاورزی و مناطق مسکونی بر روی شاخص های مذکور با استفاده از نقشه کاربری اراضی استان، این اراضی حذف گردید و ارقام حداکثر و حداقل و متوسط مربوط به میانگین شاخص ها یکبار برای کلیه اراضی و یکبار برای اراضی طبیعی بعد از حذف زمین های کشاورزی و مسکونی استخراج گردید. سپس برای بررسی ارقام حاصل از محاسبه شاخص ها سنجش از دور، از شاخص اقلیمی بارش استاندار شده (SPI) که شاخصی مناسب برای بررسی خشکسالی است استفاده گردید. بدین منظور داده های بارندگی ماهانه حدود 42 ایستگاه در استان برای یک دوره سی ساله مورد استفاده قرار گرفت و شاخص SPI در پنج مقیاس زمانی مختلف 1، 3، 6، 9 و 12 ماهه محاسبه شد و در نهایت نقشه SPI به روش کریجینگ برای کل منطقه تهیه و ارقام حداکثر و حداقل و متوسط این نقشه ها استخراج گردید. در نهایت روند تغییرات شاخص های PDI، MPDI وTVDI با Iبررسی و روابط همبستگی آنها در ماه ها و سال های مختلف برای کلیه اراضی و اراضی طبیعی به دست آمد. برای صحت سنجی شاخص های مذکور، روابط آن ها با داده های رطوبتی خاک در دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی متری از خاک بررسی گردید. نتایج حاصل از همبستگی بین شاخص ها بر حسب ماه نشان می دهد که شاخص PDI و MPDI به ترتیب بیشترین همبستگی را با SPI شش ماهه منتهی به فوریه و سپتامبر و برابر با 48/0- و 67/0- و شاخصTVDI بیشترین ضریب همبستگی را باSPI سه ماهه منتهی به آوریل و برابر با 47/0- دارد. نتایج حاصل از همبستگی بین شاخص ها در سال های مختلف نشان می دهد بالاتر ین ضریب همبستگی برای شاخص های PDI، MPDI با SPI شش ماهه به ترتیب برابر با 95/0-، 96/0- و برای سال 2012 و شاخص TVDIبا SPI سه ماهه برابر با 55/0- برای سال 2004 می باشد. قابل ذکر است که با حذف زمین های کشاورزی و مسکونی خصوصاً در ماه ها و سال های خشک در اکثر موارد همبستگی های بالاتری به دست آمد. همچنین روابط شاخص ها با داده های رطوبتی خاک نشان داد که شاخص PDI وMPDI به ترتیب دارای ضریب همبستگی 81/0، 91/0 با داده های رطوبتی خاک در عمق 30-15 سانتی متری خاک وشاخصTVDI دارای ضریب همبستگی 92/0 با داده های رطوبتی خاک در عمق 15-0 سانتی متری خاک دارد. بنابراین نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که هر دو شاخص PDI و MPDI قادر به تشخیص خشکسالی در مقیاس منطقه ای هستند و با الگو های مکانی و زمانی در خراسان رضوی سازگارند اما MPDI می تواند معرف بهتری برای شرایط رطوبتی و پوشش گیاهی باشد و می تواند به عنوان یک ابزار کارآمد برای تعیین و پایش خشکسالی بکار رود. کلمات کلیدی: پایش خشکسالی،PDI، MPDI، TVDI، SPI، استان خراسان رضوی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی