به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « رطوبت خاک » در نشریات گروه « جغرافیا »

تکرار جستجوی کلیدواژه «رطوبت خاک» در نشریات گروه «علوم انسانی»
  • محمدصادق قدم خیر، رضا برنا*، جعفر مرشدی، جبراییل قربانیان

    رخدادهای گردوغبار یکی از مهمترین و چالش برانگیزترین مخاطرات محیطی و اقلیمی کل کشور و به ویژه استان خوزستان است. هدف اساسی این تحقیق آشکارسازی نقش تغییرات پوشش گیاهی و رطوبت خاک در توزیع درون سالی رخدادهای گردوغبار استان خوزستان است. در این راستا از 3 دسته داده استفاده گردید. داده های مربوط به کدهای گردوغبار ایستگاهی که طی دوره آماری 2010-2020، برای ایستگاه های سینوپتیک استان خوزستان در مقیاس ساعتی اخذ شد. دسته دوم داده های پوشش گیاهی ماهانه که از محصول NDVI (MOD13C3) سنجنده MODIS اخذ شد و در نهایت داده های رطوبت لایه 5 سانتی متری فوقانی خاک از سنجنده SMAP بصورت ماهانه فراهم گردید. با تحلیل فراوانی کدهای گردوغبار، فراوانی ماهانه رخدادهای گردوغبار، غلظت و تداوم گردوغبار بررسی گردید. با به دست آوردن مقادیر میانگین فضایی دو شاخص رطوبت لایه 5 سانتی متری فوقانی خاک و شاخص NDVI ماهانه، اقدام به تحلیل همبستگی و ارتباط بین شاخص های گردوغبار و این شاخص ها گردید. نتایج بیانگر آن بود براساس میانگین دوره 2010-2020، دوره 4 ماه می تا اوت دوره پیک گردوغبار در سطح استان است. دوره حداقل 11 روز گردوغباری در هر ماه وجود دارد و غلظت گردوغبار بیش از 2800 میکروگرم بر مترمکعب در هوا بوده و تداوم ماندگاری رخداد گردوغبار در سطح استان حداقل 40 ساعت است. بررسی شاخص های رطوبت لایه فوقانی خاک و پوشش گیاهی نشان داد، دقیقا در سطح استان در همین دوره پیک گردوغبار، رطوبت خاک لایه فوقانی خاک در بخش وسیعی از نواحی مرکزی و جنوبی استان به کمتر از 10 درصد رسیده و همزمان شاخص پوشش گیاهی نیز در این بخش ها به کمتر از 18/0 رسیده است. علاوه بر آن در این تحقیق مشاهده گردید که تغییرات ماهانه رطوبت لایه 5 سانتی متر فوقانی خاک با ضریب همبستگی 88/0- بیشترین تاثیر را در کنترل غلظت گردوغبار در سطح استان خوزستان دارد.

    کلید واژگان: گردوغبار, رطوبت خاک, پوشش گیاهی, استان خوزستان}
    MohammadSadegh Ghadamkheir, Reza Borna *, Jafar Morshedi, Jebraeel Ghorbanian

    Dust events are one of the most important and challenging environmental and climatic hazards of the whole country and especially of Khuzestan province. The main goal of this research is to reveal the role of changes in vegetation cover and soil moisture in the annual distribution of dust events in Khuzestan province. In this regard, 3 categories of data were used. The data related to station dust codes obtained during the statistical period of 2010-2020 for the synoptic stations of Khuzestan province on an hourly scale. The second set of monthly vegetation data was obtained from the NDVI product (MOD13C3) of the MODIS sensor, and finally, the moisture data of the upper 5 cm layer of the soil was provided from the SMAP sensor on a monthly basis. By analyzing the frequency of dust codes, the monthly frequency of dust events, the concentration and persistence of dust were investigated. By obtaining the spatial average values of the two moisture indices of the upper 5 cm soil layer and the monthly NDVI index, the correlation and relationship between the dust indices and these indices was analyzed. The results showed that based on the average period of 2010-2020, the period of 4 months from May to August is the dust peak period in the province. There are at least 11 days of dust in every month, and the concentration of dust is more than 2800 micrograms per cubic meter in the air, and the duration of the dust event in the province is at least 40 hours. The investigation of the moisture indicators of the upper layer of the soil and vegetation showed that, exactly in the province during the same dust peak period, the soil moisture of the upper layer of the soil reached less than 10% in a large part of the central and southern regions of the province, and at the same time, the vegetation index also In these sectors, it has reached less than 0.18. In addition, in this research, it was observed that the monthly changes in the moisture content of the upper 5 cm layer of the soil with a correlation coefficient of -0.88 have the greatest effect on controlling the dust concentration in Khuzestan province.

    Keywords: Dust, soil moisture, Vegetation, Khuzestan Province}
  • مینا اقتدارنژاد، حسین ملکی نژاد*، الهام رفیعی ساردوئی

    برآورد رطوبت خاک سطحی برای مدیریت بهینه منابع آب و خاک ضروری است. رطوبت خاک سطحی، متغیری مهم در چرخه آبی طبیعت است که نقش مهمی در تعادل جهانی آب و انرژی و فرآینده های هیدرولوژیک، اکولوژیک و هواشناسی دارد. رطوبت خاک به دلیل تغییر پذیری ویژگی های خاک، توپوگرافی، پوشش گیاهی و پویایی نیوار در زمان و مکان تغییر می کند. اندازه گیری رطوبت خاک، به طور مستقیم با استفاده از اندازه گیری های میدانی مانند نوترون متر و [1]TDR یا به طور غیر مستقیم به وسیله توابع انتقالی و یا سنجش از دور انجام می شود. از آنجا که اندازه گیری های میدانی معمولا در پهنه های وسیع هم هزینه بر و هم زمان بر و گاهی نشدنی می باشد، برای برآورد رطوبت خاک در مقیاس های مکانی بسیار بزرگ، می توان روش هایی همچون سنجش از دور را به کار گرفت. این تحقیق با هدف بررسی امکان برآورد رطوبت لایه سطحی خاک با استفاده از تصاویر سنجنده مودیس و مقایسه آن با داده های زمینی انجام شد. در این مطالعه، رطوبت خاک در عمق های صفر تا سی سانتی متر با استفاده از رابطه بین شاخص گیاهی ماهواره ای ([2]NDVI)، دمای سطح زمین (LST[3]) و رطوبت مشاهده ای خاک در مقیاس منطقه ای با تفکیک مکانی یک کیلومتر مربع برای سال های 2021 و 2022 برآورد شد. ضریب تعیین R2 و AIC معادلات رگرسیون به ترتیب 78/0 و 2/166 به دست آمد که نشان می دهد رویکرد برآورد بر اساس داده های NDVI و LST مودیس، مناسب بوده و می تواند برای تخمین رطوبت خاک طی سال های 2007 تا 2022 استفاده شود.

    کلید واژگان: رطوبت خاک, سنجش از دور, NDVI, LST}
    Mina Eghtedarnezhad, Hossein Malekinezhad*, Elham Rafiei Sardooi
    Introduction

    Soil moisture can be considered in the control of desertification, agricultural activities, watershed management and optimal management of water resources.   Since the country of Iran is facing many problems in these fields, the expansion of studies in the field of accurate estimation of soil moisture becomes important (Mehrabi et al., 2019). The GLDAS system may have a high error compared to the measured data in some areas. Therefore, it is necessary before the data and results of this product are used as a decision-making tool in the region.  The quality of these data should be evaluated locally using ground-measured data (Polo et al, 2016 & Sanchez-Lorenzo et al, 2013 & Zhang, 2019).In this study, Terra MODIS data was used to estimate soil moisture due to higher spatial resolution (1 km). Due to the fact that it is difficult to estimate the humidity time series in the field, and radar remote sensing methods produce humidity maps with low spatial resolution. Therefore, in this study, a new method was introduced to prepare a soil moisture map with higher spatial resolution based on NDVI and LST MODIS products.The purpose of this study is to estimate soil moisture in Jiroft city using the products of the Morris sensor and NDVI and LST indices. Considering that Jiroft plain is one of the agricultural poles of Iran. Estimating the time series of soil moisture and then providing a drought index based on soil moisture is a useful method for investigating agricultural drought in the study area.

    Results

    LST and NDVI have high relative importance in arid regions (Park et al, 2016). In the study area, an algorithm based on remote sensing was used for soil moisture time series due to the lack of access to soil moisture time series. Moody's LST and NDVI products with a resolution of 1 square kilometer were used during 2007-2022. Then multiple linear regression was created using OLS method between soil moisture observations (2021 and 2022) and NDVI and LST time series data. Based on the results, both independent variables NDVI and LST were significant at the 99% level) p-value<0.01) .VIF values were less than 10. Therefore, there is no linearity between the independent variables. The standard error is small, which indicates that the estimated value is exactly the true value. The value of t statistic of two variables is higher than 2, which is considered statistically significant. In general, R2 = 0.78 and it shows the accuracy of soil moisture estimation method. R2 was obtained as 0.74 and 0.8 in the years 2021 and 2022, respectively, which indicates the accuracy of the predicted values.

     Discussion & Conclusions

    Estimation of spatial and temporal changes of soil moisture is an important issue in low data areas such as Iran.  We proposed a multiple regression model based on Modis NDVI and LST to obtain surface soil moisture at a regional scale. The results showed that the multivariate linear regression method can be used to estimate soil moisture products with high resolution in areas with little data in the surface layers of the soil. Park et al. (2016) stated that LST and NDVI have high relative importance in arid regions. In the studied area, according to previous studies (Bai et al, 2020 & Wang et al, 2007), an algorithm based on remote sensing was used for soil moisture time series due to the lack of access to soil moisture time series became. Moody's LST and NDVI products with a resolution of 1 square kilometer were used during 2007-2022. Then multiple linear regression was created between soil moisture observations (2021 and 2022) and NDVI and LST time series data using OLS method.  Based on the results of simulated soil moisture changes and the OLS method in estimating soil moisture (0-30 cm), both independent variables NDVI and LST were significant at the 99% level (p-value <0.01)). VIF values are less than 10 Therefore, there is no linearity between the independent variables. The standard error is small, which indicates that the estimated value is exactly the true value. The value of t statistic of two variables is higher than 2, which is considered statistically significant. Overall, R2 was 0.7  And it showed the accuracy of the soil moisture estimation method, which is consistent with the results of (Khanmohammadi et al, 2008 & Lin et al, 2015).

    Keywords: Soil Moisture, Remote Sensing, NDVI, LST}
  • محمدجواد امیری*، علی صیادی
    زمینه و هدف

    تبخیروتعرق، یکی از مهم ترین عوامل در چرخه آب بشمار می آید. به وسیله تبخیروتعرق می توان تغییرات اقلیمی را بررسی کرد که یکی از عوامل مهم در برنامه ریزی منابع آبی، طرح های کشاورزی و بررسی روند خشک سالی به حساب می آید. هدف این پژوهش بررسی تبخیروتعرق شهرهای استان مازندران با استفاده از الگوریتم سبال بوده که با استفاده فناوری سنجش ازدور و تصاویر ماهواره ای لندست و GIS انجام گرفته است.

    روش تحقیق:

     به منظور تهیه نقشه های رطوبت خاک، دمای خاک، دمای سطح زمین (LST)، پوشش گیاهی و شاخص سبزینگی گیاهی از تصاویر ماهواره ای لندست و از الگوریتم سبال به منظور تهیه نقشه تبخیروتعرق استفاده گردید. داده های موردبررسی قرارگرفته از سایت ناسا در دوره آماری 2000 الی 2020 میلادی است. همچنین در این مطالعه از نرم افزار ARC GIS 10,5 و نرم افزارهای ERDAS،ENVI5.3 و IDRISI به منظور انجام پردازش، تجزیه وتحلیل تصاویر سنجنده لندست استفاده گردید

    بحث و نتیجه گیری

    نتایج نشان می دهد از سال 2010 عوامل موردبررسی ازجمله دمای سطح زمین، دمای خاک زمین، رطوبت خاک، پوشش گیاهی افزایش پیداکرده است. همچنین نتایج تبخیروتعرق نشان داد ماه اول بررسی (ماه مارس برای سال های 2002 و 2012 و ماه مه برای سال 2018 و ماه آوریل برای الباقی سال های موردبررسی) دارای تبخیروتعرق بالایی بوده است و از سال 2010 به بعد تمام ماه ها پیکسل های قرمز و نارنجی تمام محدوده موردبررسی را فراگرفته است.

    کلید واژگان: LST, NDVI, سنجش ازدور, دمای خاک زمین, رطوبت خاک}
    Mohamadjavad Amiri *, Ali Sayyadi
    Introduction

    Evapotranspiration is one of the crucial parts of the water cycle balance. In Iran, the total annual rainfall is estimated at 413 billion cubic meters. According to an analysis, 296 billion cubic meters, or 72% of this amount, became out of reach due to evapotranspiration. Accurate estimation of evapotranspiration plays a crucial role in studies on the issues such as global climate changes, environmental evolution, and control of water resources. Due to the limited number of meteorological stations and the high costs and time of collecting ground data, using remote sensing techniques and satellite images to have accurate and appropriate outputs can be a suitable tool to determine the actual evapotranspiration rate. One remote sensing algorithm for estmating evapotranspiration is the Surface Energy Balance (SEBAL).

    Methodology

    The SEBAL is a model based on image processing that includes twenty-five models for calculating the evapotranspiration (ET) rate as the remainder of the Earth's surface energy balance. This model was introduced by Bastiansen in the Netherlands and also developed for the Idaho Highlands based on measured evapotranspiration at ground level. The SEBAL model uses digital image information captured by the Landsat satellite or other remote sensing sensors capable of recording thermal infrared and visible and near-infrared radiations. The ET value per pixel (e.g., in 30 by 30 square meters of TM and ETM Landsat images) is calculated for the specific moment at which the photo is taken.The ET value will equal the net radiation minus the heat entering the soil minus the heat entering the air. Further details of this model have been provided by Bastiansen et al., but the general equation used by the SEBAL is as follows:LE = Rn – H – GWhere LE is the latent heat flux (Wm-2), which can be easily converted to ET; Rn is the net solar radiation (Wm-2); H is the sensible heat flux (Wm-2), and G is the ground or soil heat flux (Wm-2). From this formula, the formula can be inferred that the radiation that reaches the Earth's surface from the atmosphere is separated into three parts: a part of the Earth or soil is heated, another part of it near the surface of the Earth is heated, and the rest of the remaining energy is evaporated. The SEBAL aims to calculate the latent heat flux (ET), considering the actual ET. It should be noted that the essential accuracy of the results is for the LE or ET. It is affected by the accuracy of the shortwave band as well as the thermal band of the satellite. In the following equation, the net radiation from the surface energy equilibrium equation is calculated as:Rn= (1-α) Rs + (Lin-Lout)Where a is the surface albedo; Rs is the solar radiation (Wm-2); e is the reflection of the Earth's surface (emission), and Lin-Lout is the radiations entering and leaving the Earth in the form of long waves. A value is obtained by mixing spectral reflections from six shortwave bands on the Landsat satellite. Lin-Lout is also considered a function of the surface temperature, which can be extracted from the satellite image. The value of e is obtained by plant indices created from two short-wavelength bands. The potential importance of Rs per pixel with a definite slope can be determined using the precise sky theory curves. The soil heat flux or G can be obtained empirically using Bastiansen's et al. (1998).

    Discussion and Conclusion

    According to the results obtained from analyzing the data and output maps captured by the Landsat satellite, and considering the LST map, in which green color indicates a deficiency and red color represents very high, there was an oscillating trend from 2000 to 2008. Still, according to LST maps, since 2010, there has been a sharp incremental trend, the peak of which has been in 2020, and the LST has reached its highest level. Such a trend has also been seen concerning the soil temperature map of Mazandaran province. A remarkable point about the increase in soil temperature is that it was significant and instantaneous in the fifth month of 2010, and the soil surface temperature has increased, just as in the LST, since 2010. Regarding the NDVI map of Mazandaran province, significant and impressive changes have occurred since 2012, and this trend has risen from this year until 2020. According to the maps obtained from the soil moisture in the province, the data show that oscillating changes occurred until 2012, and since the fourth month of 2012, the region's soil moisture has also increased. All the factors mentioned have a direct relationship with evapotranspiration. According to the results obtained and the increasing trends, especially from 2010 to 2020, there is expected to be an increasing trend for evapotranspiration using the SEBAL algorithm. The primary outcome of this research, which studies the changes in the evapotranspiration rates in Mazandaran province, is that: as expected, due to the increase in all the factors affecting the evapotranspiration increase, the results show that since 2010 the evapotranspiration trend has dramatically increased; Of course, due to the geographical location and proximity to the Caspian Sea, the evapotranspiration has always been relatively high, but there have been significant changes and a sharp increase from 2010 to 2020.

    Keywords: LST, NDVI, remote sensing, soil temperature, soil moisture}
  • جعفر معصوم پور سماکوش*، وحید سهرابی، مرتضی میری

    خشکسالی به عنوان مخاطره ای اقلیمی، تاثیر بسزایی بر محیط زیست و به تبع آن انسان و سایر موجودات زنده دارد. ازاین رو پایش و پیش بینی این پدیده امری لازم و ضروری می باشد. در این پژوهش با هدف بررسی و ارزیابی پیش بینی خشکسالی در نیمه غربی کشور از شاخص خشکسالی استاندارد شده چند متغیره (MSDI) و روش های مبتنی بر هوش مصنوعی استفاده شده است. جهت پیش بینی مقادیر این شاخص در محدوده مطالعاتی، از داده های ماهانه بارش و رطوبت خاک پایگاه داده  MERRA طی دوره 36 ساله (1980-2016) به عنوان ورودی و مقادیر محاسبه شده MSDI بعنوان خروجی  بهره برده شد.  نتایج تحلیل خشکسالی ماهانه براساس این داده ها نشان داد که شدیدترین خشکسالی در منطقه مورد مطالعه حد فاصل ماه های مارس تا اکتبر به وقوع پیوسته و کانون اصلی وقوع این پدیده، استان های لرستان و خصوصا ایلام و کرمانشاه می باشند. این نتایج با بررسی نقشه های فصلی و سالانه نیز مطابقت دارد. طبق طبقه بندی شاخص MSDI، خشکسالی شدید در منطقه مورد مطالعه ثبت نشده است و خشکسالی ها در طبقه متوسط قرار داشتند. نتایج حاصل از مدل سازی شبکه های عصبی مصنوعی نیز نشان داد که استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی به طور کلی از توانایی شبیه سازی مناسبی برخوردار می باشند. از بین الگوریتم های استفاده شده جهت بهینه سازی شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، بهترین عملکرد را نسبت به سایر روش ها در پیش بینی خشکسالی ها دارا می باشد.

    کلید واژگان: بارش, رطوبت خاک, شاخص خشکسالی چند متغیره, شدت خشکسالی, الگوریتم ژنتیک}
    Jafar Masoompoor Samakoosh *, Vahid Sohrabi, Morteza Miri

    Drought, as a climate threat, has a significant impact on the environment and, consequently, on humans and other living organisms. Therefore, monitoring and predicting this phenomenon is necessary. This study, to examine and evaluate the drought forecast in the west and north -west of Iran, including Hamedan, Kermanshah, Kurdistan, West Azerbaijan, East Azerbaijan, Ardabil, Zanjan, Qazvin, Ilam, Markazi, Gilan, and Lorestan, have been used multivariate standardized drought index (MSDI) and methods based on artificial intelligence. To predict the values of this index in the study area, monthly rainfall, and soil moisture, as the input, and the calculated amount of MSDI, as output, was applied. The grid data on precipitation and soil moisture for a period of 36 years (1980 -2016) were obtained from the MERRA database. The results of monthly drought analysis based on these data showed that the most severe drought in the study area occurred from March to October and the main focus of this phenomenon are Lorestan provinces, especially Ilam and Kermanshah. The findings were following seasonal and annual maps. According to the MSDI index classification, no severe drought was observed in the study area and the droughts were in the middle class. The results of artificial neural network modeling also showed that the use of artificial neural networks, in general, has an appropriate ability to simulate properly. Among the algorithms used to optimize the artificial neural network, the genetic algorithm has the best performance compared to other methods in predicting drought.

    Keywords: Precipitation, SoilMoisture, Multivariatedrought Index, DroughtSeverity, Genetic Algorithm}
  • سید حسین میرموسوی، کوهزاد رئیس پور، محمد کمانگر*

    رطوبت سطحی خاک، متغیر کلیدی برای توصیف خشک سالی، تبادلات آب و انرژی بین زمین و هواکره است که به دلیل ثابت نبودن شرایط مکانی و زمانی، پارامترهای محیطی تاثیرگذار بر آن به شدت تغییرپذیر و تولید نقشه آن با استفاده از داده های زمینی با مسایل زیادی همراه است. هدف از نوشتا پیش رو ریزمقیاس گردانی و استخراج نقشه پراکندگی رطوبت خاک با قدرت تفکیک بالا و تحلیل فضایی آن در غرب ایران است. با استفاده از باندهای پس پراکنش پلاریزاسیون های VV و VH و همچنین باند زاویه برخورد (θ) مستخرج از تصاویر راداری سنتینل 1 و کاربری اراضی مستخرج از سنجنده مادیس، یک لایه آموزشی ایجاد شده و میانگین بلندمدت رطوبت هر پیکسل از سامانه جهانی ادغام داده های زمین در محدوده مورد مطالعه با استفاده از الگوریتم ماشین بردار پشتیبان ریزمقیاس گردانی شده و نقشه پراکندگی رطوبت حجمی خاک باقدرت تفکیک بالا بین 18/0 تا 46/0 برآورد شد. به منظور صحت سنجی نقشه خروجی از داده های میدانی برداشت شده 38 مزرعه نمونه مرکز تحقیقات کشاورزی کردستان استفاده شد که 5012/0 =  R2محاسبه شد. نتایج نشان داد بیضوی سه برابر انحراف استاندارد مکانی جهت شمال غربی به جنوب شرقی دارد که نشان می دهد بیش از 99% پراکندگی رطوبت به تبعیت از آرایش مکانی ارتفاعات در این راستا گسترش دارد. آماره 3978/0 شاخص موران و پی ولیو مقدار 0000/0 خودهمبستگی مکانی رطوبت خاک را نشان داد. نقشه لکه های داغ نیز نشان داد رطوبت سطحی خاک به صورت هسته ای درراستای شمال غرب و به جنوب شرق و بیشتر در ارتفاعات بالای 2000 متر است. تحلیل لکه های داغ نیز نشان داد که رطوبت به شدت به سمت شرق و داخل کشور الگوی خوشه بندی پیدا کرده است. با استفاده نتایج تحلیل مکانی به دست آمده، می توان مناطق کم یا پررطوبت خاک را درراستای شناسایی پتانسیل ها محیطی و بهبود فرایند تصمیم گیری، تخصیص و توزیع مکانی ارایه خدمات شناسایی کرد.

    کلید واژگان: رطوبت خاک, رادار, خودهمبستگی, شاخص موران, غرب ایران}
    Seyed Hossein Mirmosavi, Kohzad Raispour, Muhammad Kamangar *

    Soil surface moisture is a key variable to describe drought, water and energy exchanges between the earth and the air. Due to the instability of spatial and temporal conditions, the environmental parameters affecting it are highly variable. The current study aims to downscale and extract the soil moisture distribution map with high resolution and its spatial analysis in the west of Iran. An educational layer was created by using the post-scattering bands of VV and VH polarizations as well as the angle of collision band (𝜃) extracted from Sentinel 1 radar images and land use extracted from MODIS sensor. Long-term average moisture per pixel of GLDAS data was also used. The micro-scale backup machine vector algorithm and the high volume resolution soil moisture dispersion map were estimated between 0.18 and 0.46 b. Field data collected from 38 sample farms of Kurdistan Agricultural Research Center were used to verify the output map, which was calculated to be R2 = 0.5012. The results were obtained for the elliptical direction of three times the standard spatial deviation of the northwest to the southeast, which shows that more than 99% of the moisture distribution is expanded in accordance with the spatial arrangement of the heights in this direction. Statistics of 0.3978 Moran index and P_Value value of 0.0000 showed spatial autocorrelation of soil moisture. The hot spot map also showed that the soil surface moisture is nuclear in the northwest and southeast directions and more at altitudes above 2000 meters. Hot spot analysis also reveal that the moisture has strongly clustered to the east and inside the country. Using the obtained spatial analysis results, low or high soil moisture areas can be identified in order to identify environmental potentials and improve the decision-making process, allocation and spatial distribution of services. 

    Introduction 

      Soil moisture is a fundamental variable in water and climate cycles that plays an important role in our understanding of the interaction of the atmosphere and the earth's surface. In contrast to linear and nonlinear algorithms extracted from different bands of satellite images, machine support learning techniques have recently been introduced to improve low-resolution soil moisture data from various satellites. Extraction of soil moisture anomalies GLDAS data were scaled microscopically using Sentinel radar images, the results of which showed a correlation of 0.7 with ground data. The purpose of this study is to extract soil surface moisture with high spatial resolution by microscaling the soil moisture layer of the global system of data integration and sentinel radar images as a practical method in environmental studies and spatial analysis of moisture dispersion in western Iran during the study period.

    Materials and Methods

    The study area is between latitudes "36 '51 ° 31 to" 45 '49 ° 36 north to "18 '27 ° 45 to" 26 '04 ° 50 east with an area of ​​466.121 square kilometers. Western Iran generally has a mountainous climate. Among climatic variables, rain is considered as the most important climatic variable affecting soil moisture. Therefore, the water-rich year of 1997-98 was selected as the statistical period and western Iran for the study. In this research, first, the soil moisture layer with a spatial resolution of 0.25 degrees was extracted from the global land data integration system. In the next step, the middle of the radar images of Scintil 1 was extracted in a period of time to use the desired bands. The other two parameters, namely surface cover and vegetation, which were extracted from the images of Madis surveyed lands in effective microscaling. By combining the mentioned layers, an educational layer was obtained. Using the soil moisture layer backup (SVM) vector machine classification method, a small scale was obtained and a map with high resolution power was obtained. In this study, soil moisture microscaling based on the work of Pasoli (2015) and Jennifer (2016) with the functions available in the Google Earth Engine system was obtained. Field data collected from the Kurdistan Agricultural Research Center were used to validate the output. Spatial criterion deviation and Moran statistic were calculated to investigate the direction of scattering and spatial autocorrelation. Then Gates statistic was obtained to investigate severe and low clustering.

    Results and Discussion 

    The soil moisture map of the global system showed the study range between 0.22 to 0.45 cubic meters per cubic meter. After executing the algorithm implemented in Google Earth system, the soil moisture layer engine with high spatial resolution between 0.22 to 0.45 cubic meters per cubic meter showed that by comparing the pixels of the high resolution layer with the real data, square root error and correlation coefficient 0.1641 and 0.5012 were obtained, respectively. Spatial standard deviation demonstrated the spatial distance of the moisture volume of each pixel from the mass moisture center in a northwest to southeast direction. The Gates statistic was calculated to show that hot spots were located in the same elliptical direction, ie northwest to southeast, and cold spots (low humidity clustering) were mostly studied in the southwest of the area. The intersection of severe clustering with the elevation layer indicates that the most intense clustering is located at an altitude of 2000 m and above and there is little clustering at low altitudes in the study area. The intersection of hotspots with the soil layer also indicated that the highest percentage of hotspots is in soils with Vertsul category. Simulated global system moisture data have been available since 1954, but the spatial resolution of this data is low. In this study, using high-resolution Sentinel 1 radar satellite imagery and the valuable algorithms available in Google Earth Engine, soil surface moisture was scaled and a high-resolution soil moisture map was extracted and then spatially analyzed. According to the correlation coefficient of R2 = 0.5012 with field data, it can be concluded that this method can be used to estimate soil moisture. The standard deviation ellipse for soil moisture is northwest to southeast, indicating that moisture expands in this direction due to the spatial arrangement of unevenness that causes rainfall to be diverted. The value of Moran and P. Valio index of 0.3978 showed the existence of spatial autocorrelation of soil moisture in the west of the country. The hot spot map also revealed that the surface moisture of the soil is nuclear in the northwest direction and to the southeast and most of the altitudes are above 2000 meters. The maximum nuclei are located in the form of three separate centers in the north of Marivan city, around Tuyserkan and south of Dorud city. Moisture clustering layer also intersected with soil layer, which was the highest percentage with 23% soil clustering in soils with Vertsols. These types of soils have expandable clay. The predominant type of clay is montmorilliant, which has increased water absorption in them.

    Conclusion  

    The results of this study with respect to the correlation coefficient of 0.5012 with real data and high spatial resolution of the output map showed the efficiency of using different bands of radar images in estimating surface moisture. The spatial distribution of moisture with the ellipse indicated the standard deviation of the direction of northwest to southeast in accordance with the direction of roughness and spatial arrangement of the Zagros, which can explain the role of roughness in high rainfall in the west of the country. The spatial pattern also revealed the surface moisture of the soil with the Moran index of cluster moisture distribution and non-randomness. In future works, to increase the accuracy of the moisture map extracted from the algorithm implemented in this paper, infrared bands can be used to extract vegetation indices and increase the information of educational data to the algorithm. The results of this study also confirm that the algorithm used in this research can effectively lead to the extraction of the soil surface moisture layer with a higher resolution.

    Keywords: Soil moisture, Radar, Autocorrelation, Moran Index, West of Iran}
  • مهدی ابوطالبی نصر آبادی، محمدحسین مختاری*، محمدعلی حکیم زاده، صلاح شاه مرادی

    رطوبت خاک، بسیاری از فرایندها را در سیستم آب و هوایی کنترل  نموده و یک متغیر بسیار مهم در این سیستم به حساب می آید. همچنین رطوبت خاک یکی از پارامترهای بنیادی محیط زیست است که بر زندگی گیاهی، جانوری و میکروارگانیسم ها مستقیما تاثیرگذار بوده و نقش عمده ای در تبادلات انرژی بین هوا و خاک ایفا می کند. هدف از انجام این تحقیق امکان برآورد تغییرات رطوبت سطحی خاک با استفاده از داده های حرارتی سنجنده های ماهواره ای چند زمانه مودیس (داده های صبح و عصر سنجنده دو ماهواره ترا و آکوا) و با محاسبه اینرسی حرارت ظاهری  می باشد. در این پژوهش از تصاویر مودیس در دو بازه زمانی مختلف، یکی در بازه 19/11/1397 تا 25/11/1397 و بازه دیگری در فصل تابستان یعنی 13/05/1397 تا 18/05/1397 در منطقه مرتاضیه استان یزد استفاده شده است. همچنین از شاخص رطوبتی دما- پوشش گیاهی که بیشترین استفاده را در تحقیقات گذشته در بررسی رطوبت خاک داشته،برای ارزیابی دقت استفاده شده است. نتایج این تحقیق، دقت مناسب داده های ماهواره ای در برآورد شاخص رطوبتی حاصل از اینرسی حرارت ظاهری را نشان داد. همچنین بین شاخص خشکی دما- پوشش گیاهی و اینرسی حرارت ظاهری در روزهای مشخص، رابطه خطی برقرار شد و مقدار خطا در روز 16/05/1397 به میزان 15/0= RMSE و 86/0=R2 و در روز 20/11/1397 میزان 18/0= RMSE و 76/0=R2 بوده است. نتایج همچنین بیانگر آن است که بین اینرسی حرارت ظاهری و تغییرات رطوبت سطحی خاک رابطه خطی و مستقیمی وجود دارد.

    کلید واژگان: دمای سطح زمین (LST), شاخص پوشش گیاهی تفاضلی نرمال شده (NDVI), رطوبت خاک, اینرسی حرارت ظاهری, منطقه مرتاضیه}
    Mehdi Abutalebi Nasrabadi, MohammadHossein Mokhtari *, MohammadAli Hakimzadeh, Salah Shahmoradi

    Soil moisture controls many processes in the climate and is considered as a very important variable in the ecosystem and a basic parameter of the environment. It directly influences the life of plants, animals and microorganisms and plays a major role in the energy exchange between air and soil. The purpose of this study is to estimate the surface moisture of soil using the temperature indicators of the earth surface and the inertia of apparent heat. Therefore, MODIS images were used in Mortazie area of Yazd province in two different time periods, one from Feb, 8, 2018 to Feb, 14, 2018 and the other in the summer from July, 4, 2018 to July, 9, 2018. Also, the temperature-vegetation drought index, mostly used in previous research on soil moisture was applied to evaluates results. The apparent thermal inertia was obtained from images of morning and evening modes from Terra and Aqua satellites. A linear relationship was established between the temperature-vegetation drought index and the apparent heat inertia on specific days. The RMSE and R2 were found to be 0.15 and 0.86 on July, 7, 2018 and 0.18 and 0.76 on Feb, 9, 2018 respectively. The overall results showed a linear and direct relationship between the apparent thermal inertia and the TVDI surface moisture index.

    Keywords: Land Surface Temperature (LST), Normalized Differential Vegetation Index (NDVI), Soil moisture, Apparent thermal inertia, Mortazieh area}
  • صادق ظهرابی، حسن خسروی*، طیبه مصباح زاده، محمد جعفری، مصطفی دستورانی

    گردوغبار یکی از مخاطرات طبیعی است که عمدتا در مناطق خشک و نیمه خشک جهان رخ می دهد و به همین دلیل یکی از معضلات اصلی کشور ایران نیز به شمار می رود. استان البرز ازجمله مناطقی است که به دلیل شرایط آب و هوایی، کاهش بارندگی و وجود منشاهای داخلی تولید گردوغبار در سال های اخیر به شدت در معرض طوفان های محلی گردوغبار قرار گرفته است. در این پژوهش به بررسی خصوصیات خاک و تاثیر آن بر فرسایش بادی و سرعت آستانه در کانون های تولید گردوغبار استان البرز پرداخته شده است. در منطقه ی مطالعاتی، 27 نمونه خاک تا عمق 5 سانتی متری جمع آوری و به آزمایشگاه منتقل گردید. همچنین از دستگاه تونل باد جهت اندازه گیری سرعت آستانه استفاده شد. مطالعات حاصل از تحلیل گلباد و گل طوفان در منطقه نشان داد که جهت باد غالب در منطقه، از شمال غرب است و بیش از نیمی از بادهای منطقه دارای توان فرسایشی می باشند و توانایی جابجایی ذرات خاک و تولید گردوغبار را دارند. به منظور بررسی رابطه ی خصوصیات خاک و سرعت آستانه، از آزمون رگرسیون و روش حذف پس رو استفاده شد. نتایج نشان داد رطوبت خاک، اندازه ی ذرات، میزان آهک و مقاومت برشی و فشاری خاک، تاثیرگذارترین پارامترهای موثر بر سرعت آستانه هستند. هرچه میزان آهک در خاک بیش تر باشد، با ایجاد چسبندگی بیش تر ذرات، مقاومت فشاری و برشی خاک و همچنین سرعت آستانه افزایش می یابد؛ از جهتی با افزایش درصد ذرات با قطر بین 1/0 تا 5/0 میلی متر در خاک، سرعت آستانه کاهش می یابد. میزان درصد سدیم در خاک های نمونه برداری شده بسیار بالاست و همین عامل باعث ازهم پاشیدگی ذرات خاک و کاهش سرعت آستانه ی فرسایش بادی در منطقه ی موردمطالعه می شود. نتایج پژوهش نشان داد که رطوبت، مهم ترین و بارزترین پارامتر موثر بر سرعت آستانه ی فرسایش بادی در کانون گردوغبار است.

    کلید واژگان: فرسایش بادی, رطوبت خاک, تونل باد, اندازه ی ذرات, روش حذف پس رو, البرز}
    Hassan Khosarvi*, Tayebeh Mesbahzadeh, Mohammad Jafari, Mostafa Dastorani

    Dust phenomenon is one of the most common and destructive phenomena in the dry and desert regions of the world and Iran, which can have harmful effects on human life and the environment. Wind erosion and the removal and transport of soil particles by wind create dust. Controlling wind erosion will be effective when enough information is available on the factors affecting it. The results of the related studies show that wind erosion phenomenon is very complex and controls many factors. Soil characteristics influence the severity of wind erosion through its impact on its erosion. However, in most researches conducted on wind erosion throughout the world, the role of soil characteristics has been confirmed in wind erosion, but few studies have been conducted in Iran, and the Alborz province, which has been exposed to wind erosion and dust storms in recent years, has not been investigated in these studies. Considering the importance of the issue in this area, the present study was conducted to investigate the role and effect of soil characteristics on the wind erosion threshold velocity and the occurrence of dust phenomenon. In this study, the wind erosion threshold velocity was measured in normal conditions using desert wind tunnel device, and the physical, chemical and mechanical characteristics of the soil were also obtained after sampling in the laboratory and compared with the estimated threshold velocity. Also, using wind velocity data and velocity thresholds, wind rose and storm rose area of the area were drawn and examined. The characteristics of the soil samples examined with high-precision included limestone, sodium, phosphorus, calcium, magnesium, organic matter, nitrogen, humidity content, shear strength, compressive strength, EC, pH, and d.( In this study, using grading of the soil samples , a variable called d has been measured. This variable indicates the percentage of particles with diameters between 0.1 to 0.5 mm as the most sensitive particles for wind erosion in the collected samples.) The results of measuring the threshold velocity using a wind tunnel device showed that the minimum and maximum wind speed thresholds in the area were 7.5 m / s, and 9 m / s, respectively. The range of 7.5 to 9 m / s indicates the high sensitivity of the region to the wind erosion; this is while the width of these areas is also high and this could be a serious threat to the province of Alborz and its neighboring provinces. Studies of the wind rose and storm rose in the region showed that the dominant winds in the region are from the northwest. And more than half of the winds erupted in the area are erosive and have the ability to move particles of soil and create dust. The relationship between soil characteristics and threshold velocity was investigated using the stepwise regression test. The results showed that the most effective parameters on soil moisture threshold velocity included particle size, lime content and shear and pressure strength of the soil. That is, as the amount of lime in the soil increases, the adhesion of the particles and consequently the pressure and shear strength of the soil increase. Moreover, when the percentage of particles with a diameter of 0.1 to 0.5 mm in the soil increases, threshold velocity decreases. In this study, soil moisture has the highest effect on the threshold velocity and has a direct relation with the velocity of wind erosion. The percentage of sodium in the sampled soils was very high, and this caused the disintegration of soil particles and reduction in the wind erosion threshold velocity. The study showed that the risk of wind erosion and dust-fogging greatly threatens the Alborz province. The actual focal points for the production of dust constitute a vast area of the province. These areas, integrated into the central part of the Eshtehard plain and being bordered by the deserts of the Buinzahra plain in Qazvin province, have placed a wider field of dust in front of the wind and are regarded as a serious threat and would have harmful consequences in the provinces of Alborz, Tehran and other neighboring provinces. Therefore, it is necessary to take a special look at these areas in order to prevent the risks of this problem from being exacerbated in the first stage and to reduce the risks in the next stage.

    Keywords: Wind Erosion, Storm Rose, Soil Moisture, Wind Tunnel, Backward method, Alborz}
  • علی اکبر سبزی پرور*، پویا عاقل پور، وحید ورشاویان
    در این پژوهش، برای اولین ‏بار در ایران، تابش کل خورشیدی (GSR) با به‏کارگیری داده های ساعتی رطوبت خاک و بدون استفاده از داده های ساعت آفتابی و مقدار ابرناکی برآورد شد. بدین منظور، از هشت متغیر روزانه شامل میانگین دمای هوا، بیشینه دما، کمینه دما‏، فشار هوا، رطوبت نسبی هوا، بارندگی، دمای میانگین خاک، و رطوبت خاک در کنار تابش کل روزانه‏ در ایستگاه تحقیقاتی هواشناسی دانشگاه بوعلی سینا در یک دوره 435روزه (ثبت‏شده توسط واقعه‏نگاشت GEONICA) و مدل‏های رگرسیون خطی، سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیفی (ANFIS)، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه (MLP)، و شبکه عصبی رگرسیون تعمیم‏یافته (GRNN) استفاده‏ شد. نمونه های ورودی- هدف به دو صورت تصادفی و غیرتصادفی وارد مدل‏ها شد که نتایج گواه بر دقت بهتر مدل‏ها در نمونه های تصادفی‏شده تحت شرایط استفاده از کل متغیرها به‏عنوان ورودی بود. بررسی ها حاکی از برتری مدل MLP با 04/3RMSE= مگاژول بر متر مربع در روز و %33/86=R2 بود. افزون‏براین، به‏کارگیری کمترین متغیرهای هواشناسی شامل سه متغیر دمای میانگین هوا، رطوبت نسبی هوا، و دمای خاک در مدل GRNN توانست با 45/3RMSE= مگاژول بر مترمربع در روز و %52/82R2= عملکرد بسیار مطلوبی در تخمین GSR ارائه دهد. رگرسیون خطی چند‏متغیره نیز فقط توانست یافتن ورودی ها را تسهیل کند.
    کلید واژگان: دمای خاک, رطوبت خاک, GSR, MLP, ANFIS, GRNN}
    ALIAKBAR SABZIPARVAR *, Pouya Aghelpour, VAHID VARSHAVIAN
    Introduction
    Solar radiation is the main source of all energies on the Earth and is an important parameter in hydrology studies, water resource management, water balance equations, and plant growth simulation models. The most common instrument for recording global solar radiation data (GSR), is using pyranometer; however, because of the high costs of installation and maintenance, it is not possible to establish a radiation site for such purposes. In areas where ground measurements are not available, the Global Solar Radiation (GSR) can be estimated by empirical and semi-empirical models, satellite techniques, artificial intelligence models and other geostatistical approaches. In artificial intelligence models such as neural networks, various meteorological parameters like air temperature, relative humidity, sunshine hours, etc. are easily integrated to estimate global solar radiation. In most commonly used radiation models (e.g. Angstrom-based models) for estimating daily GSR, the sunshine hours and cloud cover are two important input parameters. Unfortunately, those parameters are not measured very accurately in weather site. Moreover, for time scales less than daily (e.g. hourly) using sunshine hour as an input, is not possible for predicting the sub-scale temporal GSR. The main purpose of this study, is comparing Multiple Linear Regression model and three types of artificial intelligence models (MLP, GRNN, ANFIS) against each other to estimate GSR in cold semi-arid climate of Hamedan, in order to present the most accurate model by including the soil data and ignoring the sunshine hours.
    Materials and Methods
    Study Area: According to the Extended De-Martonne climate classification model, Hamedan is located in a semi-arid-very cold area and has a mean altitude of 1851 meters above sea level. In this study, GSR and meteorological variables (daily values of maximum air temperature, mean air temperature, minimum air temperature, air pressure, air relative humidity, soil temperature and rainfall) recorded at Bu-Ali Sina University weather site, located at latitude 34’48” and longitude 48’28”. These data were recorded every 10 minute during 31 Dec. 2016, to 10 Mar. 2018 by using an automated Spanish GEONICA Logger. Models: Multiple linear Regression (MR): This model is a simple and linear model that estimates the target variable by assigning a constant optimized coefficient for each input variable. Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS): A multi-layered network model that uses advanced neural network learning algorithms and fuzzy logic, to describe the relationships between inputs and outputs. This model uses the neural network’s Learning ability and fuzzy rules, to define the relationships between input-output variables. Generalized Regression Neural Network (GRNN): Is a three-layered neural network, which the number of neurons in the first and last layers like other neural networks, is respectively equal to the input and output vectors. But, unlike other networks, the number of hidden layers of neurons in GRNN model is equal to the number of observational data. Evaluation criteria: To evaluate the models performances against actual field measurements, the Root Mean Square Error (RMSE) and Coefficient of Determination (R2) have been used.
    Results and discussion
    The correlations of models input variables (eight independent variables) versus GSR (dependent variable) were evaluated. Results revealed that maximum air temperature, average air temperature, relative humidity and soil temperature are respectively the most influencing inputs for modeling GSR, if using minimum numbers of meteorological parameters. Among them, maximum air temperature, minimum air temperature, atmospheric relative humidity and soil temperature, were selected as the best inputs, for modeling with least parameters. By using correlation test, as a 2-variables input matrix (relative humidity and soil temperature) 3-variables (mean air temperature, relative humidity and soil temperature) and the whole 4 parameters, were selected as 4-variables input matrix. The percentage of train and test data was 75% and 25% respectively. In this research, the models were run by using two different samples: Random and non-random samples. The results of the evaluations showed that random samples had higher accuracy in GSR estimates. In MR model, the 4-variables input, and in three artificial intelligence models (GRNN, ANFIS, MLP), 3-variables input showed the superior performances. Finally, the models were evaluated by using all of the eight inputs. At this stage, MLP with RMSE=3.04 Mj.m-2.day-1 and R2=86.33%, ANFIS with RMSE=3.26 Mj.m-2.day-1 and R2=84.43%, GRNN with RMSE=3.41 Mj.m-2.day-1 and R2=82.86%, and MR with RMSE=4.11 Mj.m-2.day-1 and R2=75.20%, provided the best GSR estimates respectively.
    Conclusion
    The results showed that, in all numbers of input variables, random and non-random samples, artificial intelligence models present better performance than linear regression. By availability of the whole eight meteorological variables (daily values of maximum air temperature, mean air temperature, minimum air temperature, air pressure, air relative humidity, soil temperature and rainfall), MLP model can present the best GSR estimates. If all input parameters are not available, employing Generalized Regression Neural Network (GRNN) model and 3-variable inputs of mean air temperature, relative air humidity, and soil temperature is suggested for estimating the Global Solar Radiation (GSR) in cold semi-arid climate of Hamedan. It is noteworthy that in estimating GSR, two important parameters of sunshine hours and cloud cover were not used in our research. Testing the models performances in other climate types is suggested as future works.
    Keywords: GSR, Soil temperature, Soil moisture, Simulation, GRNN}
  • اردشیر یوسف زاده، بتول زینالی*، خلیل ولیزاده کامران، صیاد اصغری سراسکانرود
    به دلیل ناپیوستگی در برداشت نمونه ها و نداشتن دسترسی به اطلاعات کافی در ارتباط با شناخت ویژگی های مناطق و نیز، صرف هزینه و زمان زیاد جهت برآورد آب قابل دسترس خاک و تغییرات مکانی آن، استفاده از تصاویر ماهواره ای به صرفه است. "مدل ذوزنقه ای حرارتی- مرئی" بر اساس تفسیر توزیع پیکسل در فضای LST-VI، است که فضای LST-VI برای تخمین رطوبت سطحی خاک یا تبخیر-تعرق واقعی استفاده می شود. هدف از این مطالعه برآورد رطوبت خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست 8 در سال های ک 2015، 2016 و 2017 و با استفاده از توزیع پیکسل در فضای LST-VI(TOTRAM) و STR-VI (OPTRAM) می باشد. بر اساس رابطه ی رگرسیونی برازش شده برای دو مدل، بیشترین ضریب تعیین به دست آمده برای مدل TOTRAM در سال 2015 و 2017 برابر با 99/0 می باشد و برای مدل OPTRAM در سال 2017 برابر با 97/0 می باشد که نشان دهنده ی برازش و پراکنش دقیق داده ها در فضای LST-VI و STR-VI توسط مدل های مورد نظر می باشد. در حالت کلی می توان نتیجه گرفت که مدل OPTRAM بهتر و دقیق تر از مدل TOTRAM توانسته است رطوبت خاک را پیش بینی کند. چون ضرایب رگرسیونی به دست آمده برای OPTRAM مثبت و برای TOTRAM منفی است؛ یعنی STR-VI در محدوده ی طول موج مرئی نسبت به LST-VI در محدوه ی طول موج حرارتی، دقیق ترین برآورد از رطوبت خاک را در نواحی فاقد داده های کنترل زمینی می تواند داشته باشد.
    کلید واژگان: حوضه ی آبریز سیمینه, سنجش از دور ماهواره ای, OTRAM, OPTRAM, رطوبت خاک, لندست8}
    Ardashir Yousefzadeh, Battol Zeynali *, Khalil Valizadeh Kamran, Saayad Asghari Sar Eskanrood
    Introduction
     According to Cornelsen (2015), soil moisture is one of the most important variables in the hydrological cycle. In Manson's studies (2010), soil moisture was identified as one of the major climatic variables by the World Meteorological Organization, the Global Climate Observing System, and the Observational Satellite Observatory.  Remote sensing provides a powerful tool for detecting and monitoring soil moisture near the Earth's surface (0 to 5 cm). Also, according to Babaeian research (2015), optical reflection of the soil and thermal emission to Eliit (1979) and Microwave backed by Das researches (2008) is related on soil moisture. Remote sensing techniques based on microwave waves are effective techniques for estimating soil moisture. Surface water levels can be extracted using the NDVI index in Landsat images (Maryam Khosravian et al., 2012, p. 115), and user variations in time series can also be identified. (Malian et al., 1395, p. 49). Due to the limitation of access to radar information, the focus of the study is   on the near-visible infrared range and the amount of heat from the surface of the earth is measured from 3.5 to 14 micrometers (Curran, 1985). Soil moisture content with this method requires the estimation of soil surface temperature and vegetation index (Wang & Co, 2009). Vegetation and surface temperature have a complex dependence on soil moisture (Carlson, 1994). According to Gillies et al. (1997), the combination of these two indicators can be used to estimate soil moisture with an acceptable accuracy.In 2017, a model for estimating soil moisture using a visual distance assay was proposed based on the linear physical relationship between soil moisture and the short-range infrared reflection (STR), which is based on the distribution of pixels inside the surface temperature space and the normalized vegetation index (STR-VI) (Sadegi et al., 2017). A trapezoid or triangle model is one of the models used in remote sensing to estimate soil moisture. The study area is the Simineh River basin which is one of the sub basins of Lake Urmia Basin, with an of 3279 km2.
    Methodology
    The main data in this study are Landsat 8 satellite imagery. After applying atmospheric and radiometric corrections, the processing of images, between 2016-2017, was done according to the process of view of Figure 1.   Figure (1) Research process (Source: Writers) -Thermal-Optical Trapezoid Model (TOTRAM) This model is based on the distribution of pixels in the surface temperature and vegetation cover space that is fitted to estimate soil moisture using a linear equation in space (LST-VI) (Sadegi et al., 2017). Equation (1) -Optical Trapezoid Model (OPTRAM) The base of this model is the insertion of surface temperature to estimate the soil moisture in the visible wavelength range. In this physical model, the linear relationship between soil moisture and infrared reflection is expressed.
    Equation Result
    According to the results of this study, the lowest average temperatures of satellite images were respectively -3.23 and 2.12 C in 2015 and 2016, indicating an increase in temperature. In 2017, the highest amount of vegetation density was 0.66. The correlation between the OPTRAM model in 2015 and the STR and NDVI variables, were positive and the correlation indices were respectively 0.709 and 1. These figures for STR and NDVI in 2016 were respectively -0.648 and 1, which indicated a negative correlation between STR and soil moisture; soil moisture decreased with increasing STR and increased with increasing NDVI. And the positive correlation between OPTRAM model and NDVI confirmed it. In 2017, the positive correlation between STR and NDVI with soil moisture were respectively 0.672 and 1. The TOTRAM model in 2015 had a negative correlation with the LST and NDVI indices and they were respectively -0.574 and -1. It indicated low accuracy of this model compared to the OPTRAM model in estimating soil moisture. In 2016, the correlation between LST and NDVI with soil moisture were respectively -0.974 and 0.409. They respectively reached -0.940 -0.787 in 2017.
    Discussion and Conclusion
    In this research, due to the limitations of the field information, soil moisture was extracted without the use of ground control points. The comparison of the accuracy of the two models in the region was investigated. The results indicated that soil moisture can be extracted from the STR index with high accuracy, compared to LST index, based on NDVI Triangular space. Due to the low cost and the availability of visible images, radar images were accurately obtained and the correlation between OPTRAM model and soil moisture estimation was confirmed. According to the extraction results, the OPTRAM model can estimate the soil moisture better than the TOTRAM model, due to the fact that it is not influenced by environmental factors and global parameters. According to research results, TOTRAM has two main constraints. First, it cannot be used for a satellite without thermal bonding. Secondly, in addition to soil moisture, the LST depends on environmental factors to be calibrated for each image. To overcome the limitations of the TOTRAM model as well as the empirical visibility of indicators, a new physical trapezoidal model, called OPTRAM, is proposed. It is based on the physical relationship developed between soil moisture and the "reflected infrared reflection" (Sadegi et al., 2015).
    Keywords: Simineh Basin, Satellite Remote Sensing, Landsat 8, Soil Moisture, TOTRAM, OPTRAM}
  • یعقوب نیازی *، علی طالبی، محمدحسین مختاری، مجید وظیفه دوست
    در سال های اخیر مقوله خشکسالی به یک معضل جهانی به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک جهان تبدیل شده است. بدون شک شناسایی و پایش خشکسالی را می توان گامی مهم در جهت مبارزه و کاهش خسارات ناشی از آن دانست. رطوبت خاک و تغییرات زمانی و مکانی آن یکی از مهمترین متغیرهای محیطی است که به دلیل اندازه گیری های دشوار، پرهزینه و وق تگیر میدانی، تاکنون به طور گسترده در شاخص های خشکسالی استفاده نشده است. در سال های اخیر با رشد فزاینده پایگاه های داده جهانی مبتنی بر برآوردهای ماهواره ای و همچنین افزایش توانایی های سخت افزاری و نرم افزاری در مدل سازی فرایندهای پیچیده حاکم بر بیلان آب در سطح زمین، کوشش زیادی به منظور استفاده مناسب از این ابزارهای نوین جهت کاهش مشکلات موجود در این زمینه به عمل آمده است. تحقیق حاضر، یک روش جدید برای پایش سیر تکاملی و شدت خشکسالی با شاخص خشکسالی مبتنی بر رطوبت خاک حاصل از سیستم جهانی تلفیق اطلاعات زمینی (GLDAS-SMDI) ارائه می دهد شاخص فوق براساس این واقعیت استوار است که رطوبت خاک، فراسنجی تعیین کننده در بسیاری از فرایندهای پیچیده زیست - محیطی محسوب می گردد که نقش مهمی در وقوع خشکسالی دارد. در این تحقیق، از خروجی رطوبت خاک حاصل از سیستم جهانی تلفیق اطلاعات زمینی جهت تهیه نقشه توزیع مکانی خشکسالی در طی دوره آماری 2004-2001 در محدوده ایران مرکزی استفاده شده است. ارزیابی دقت این شاخص با استفاده از معیارهای ارزیابی RوRMSEدرمقایسه با نقشه توزیع مکانی خشکسالی مبتنی بر شاخص SPIحاصل از داده های بارش ماهانه 50 ایستگاه سینوپتیک انجام گرفته است. نتایج حاصل از بررسی معیارهای ارزیابی نشان داد که شدت خشکسالی برآورد شده به وسیله شاخص GLDAS-SMDIازهمبستگی معنی داری با نقشه شدت خشکسالی SPI درسطح اطمینان 95%برخوردار بوده است. ازاین رو شاخص خشکسالی GLDAS-SMDIبه خوبی می تواند در سیستم های هشدار سریع خشکسالی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: پایش خشکسالی, رطوبت خاک, سیستم جهانی تلفیق اطلاعات زمینی, شاخص GLDAS-SMDI, ایران مرکزی}
    Yaghoub Niazi *, Ali Talebi, Mohammad Hossein Mokhtari, Majid Vazifedoust
    Introduction
    Droughts are long-term phenomena that affect vast areas, causing significant economic damages andlosses in human lives. Droughts are the most costly natural disaster in the world, and affect more people than any other natural disaster. Therefore, it is important to develop early warning systems to mitigate the effects of drought. The easiest way to monitor drought is to use drought indices that calculate drought severity, duration and actual range for each drought type. Several drought indices have been developed based on different variables and parametersto assess drought types. Soil moisture is a significant hydrological variable related to flood and drought and plays an important role in the process of converting precipitation into runoff andstorage of groundwater. Due to the difficulty, cost and time required for the field measurements of soil moisture, this parameter has not been widely used in drought indexes. Recent developments of global databases, based on satellite estimates, as well as rapid progress in hardware and software for modeling complex processes governing the water balance at the ground surface, have led to many efforts to deploy this new tool to reduce the limitations in this field. In this research, a new drought index based on soil moisture, derived from the land surface models of Global Land Data Assimilation System (GLDAS-SMDI) has been provided to monitor the evolution of drought severity.Thisindex is based on the fact that soil moisture is a determinant factor in most of complex environmental processes and has an important role in the occurrence of drought.
    Materials and Methods
    The central Iran is located between 27N-37N latitudes and 48E-61E longitudes with an area of about 837,184 km2. There are 50 synoptic stations within the area. In the present study, soil moisture derived from Global Land Data Assimilation System using the GLDAS-SMDI index was used to prepare the spatial distribution map of drought in central Iran over the period of 2001-2004. The accuracy of the GLDAS-SMDI index based on satellite data was carried out using the evaluation criteria of R and RMSE compared with drought spatial distribution map derived from the SPI index based on monthly precipitationdata of 50 synoptic stations.
    Results and Discussion
    In this study, the drought spatial distribution index of Soil Moisture based on the Global Land Data Assimilation System (GLDAS-SMDI) and SPI was obtained based on the monthly precipitation data from 50 synoptic stations over the period of 2001-2004. The results of the statistical criteria of the moisture drought spatial distribution mapcompatibility assessment based on GLDAS data with corresponding pixels on the drought spatial distribution map based on the precipitation data of thesynoptic stations showed that the drought severity map has had a high precision and good conformity with the land data (R=0.65, RMSE=0.22) based on GLDAS data.The highest correlation coefficient (0.74) was in 2004 and the lowest (0.45) in 2003.
    The lowest and the highest mean errors in 2004 and 2001were 0.19 and 0.26, respectively,.The highest droughtseverity based on the GLDAS-SMDI index occurred in the Central Iran region at Iranshahr, Kahnuj, Bam, Baft and Birjandstationsduring the studied period.
    Conclusion
    Droughts are hydro-meteorological anomalies characterized by prolonged shortage in regional water supply and can cause temporary difficulties (even failures) in water reservoirs. Today, most of the severe droughts are breaking out in terms of frequency, magnitude and duration due to constantly increasing water consumption, causing serious social, economic and environmental problems worldwide. Therefore, in order to deal with frequent droughts, great efforts have been made to estimate a more accurate assessment for better decision-making in order to prevent and mitigate drought losses. The most successful efforts among these methods might be the development and the use of various objective indices. In this research, the monthlymoisture data of the Global Land Data Assimilation System was evaluated to estimate the drought severity index based on soil moisture. The evaluation was performed using the coefficient of determination (R2) and Root Mean Square Error (RMSE). This analysis has demonstrated that the GLDAS products have very good compatibility with the land data over the selected area of Central Iran on monthly timescales and a 0.25° spatial scale. As a result, it can be said that the GLDAS data has a good potential for useful application of hydrological simulation and the calculation of water balance sheet, in the regions with low observations and low quality station. Therefore, it can be concluded that the soil moisture output of Global Land Data Assimilation System can be used for rapid and low cost estimation of drought severity based on soil moisture, which is a major factor in many complex environmental processes and has an important role in the occurrence ofdrought. In order to increase the spatial accuracy of drought intensity maps, it is recommended that the satellite data be combined with the values ​​of ground stations.
    Keywords: Drought Monitoring, Soil Moisture, Global Land Data Assimilation System, GLDAS-SMDI index, Central Iran}
  • علی اکبر متکان، داود عاشورلو، حسین عقیقی، غلامرضا گل صفتان *
    رطوبت خاک پارامتری حیاتی در بسیاری از فرآیندهای سطح زمین است، و سنجش از دور مایکروویو به علت برخی مزیت هایی که نسبت به روش های اپتیک دارد، در برآورد رطوبت سطح زمین موثر واقع می شود. با این وجود رطوبت خاک حاصل از سنجش از دور مایکروویو قدرت تفکیک مکانی در حدود چند ده کیلومتر دارد، که این ابعاد برای بسیاری از کاربردهای هیدرولوژیکی مانند پایش کشاورزی و پیش بینی خشکسالی و تغییر اقلیم، مناسب نیست. در پژوهش حاضر، هدف، ارائه روشی بر اساس تلفیق داده ها، به منظور افزایش قدرت تفکیک مکانی داده های رطوبت خاک تولید شده توسط بخش تغییر اقلیم سازمان فضایی اروپا، ESA، می باشد. ابتدا داده ها با قدرت تفکیک بالاتر با استفاده از تصاویر NOAA و سه شاخص NDVI، LST و آلبدو در رابطه ی رگرسیون خطی با داده های زمینی رطوبت خاک ISMN قرار می گیرند. سپس با نسبت گیری میان خروجی این داده و داده ی ESA، به افزایش قدرت تفکیک مکانی اقدام می گردد. به علت برخی محدودیت ها، مدل مورد نظر در سه منطقه مطالعاتی اجرا شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که اجرای این روش می تواند بهبود معنی داری بر روی داده ESA اعمال کند.
    کلید واژگان: رطوبت خاک, ریزمقیاس سازی, NDVI, LST, آلبدو}
    M. Haselnezhad, A. Shamsoddini, M. Rezaei
    Soil moisture is a vital parameter in various land surface processes, and microwave remote sensing is widely used to estimate soil moisture. Hence Soil moisture retrieved from satellite microwave remote sensing normally has spatial resolution on the order of tens of kilometers, which are too coarse for many hydrological applications such as agriculture monitoring and drought prediction. Various downscaling methods have been proposed to enhance the spatial resolution of satellite soil moisture products. The aim of this study is to propose a statistical assimilative method to downscale European Space Agency's Water Cycle Multi-mission Observation Strategy and Climate Change Initiative (ESA CCI) Microwave (MW) remote sensing soil moisture products. For this purpose, firstly we used the NOAA images and NDVI, LST and albedo indices in regression process to International Soil Moisture Network (ISMN) in-situ SM. Then we downscaled the ESA products by making proportion between results and ESA products. Because of some limitations, we operated on three study area, Kyeamba Creek catchment area in Australia and two areas in Parsabad in Iran. Validation results of each area were evaluated using ground data and results showed average R2 in 0.77, for Australia, and 0.59 and 0.34 for two case study in Iran. According to the results, it can be said that the proposed method, in addition to scalability and simplicity, has a higher productivity in uniform and unmixed areas such as Kyeamba Creek catchment, than agricultural land such as Parsabad.
    Keywords: Soil moisture, downscaling, NDVI, LST, albedo}
  • مسیب حشمتی، محمد قیطوری، مراد شیخ ویسی، محمود عربدخدری، مجید حسینی
    جنگل های بلوط زاگرس نقش ارزنده‏ای در تغذیه آب های زیر زمینی، پایداری کشاورزی، حفاظت خاک و کنترل سیل دارند. بااین وجود، تغییرات اقلیمی از جمله کاهش بارش موجب خشکیدگی بخش قابل توجهی از این منابع ارزشمند شده است. هدف از اجرای این تحقیق یافتن رویکردهای مناسب سازگاری با تغییرات اقلیمی به‏منظور کاهش شدت خشکیدگی درختان جنگلی از طریق استحصال آب باران و ذخیره آن در خاک بود که در بخشی از جنگل‏های استان کرمانشاه در قالب طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی انجام یافت. تیمارهای مورد آزمایش شامل بانکت+قرق، قرق، بانکت بدون قرق و شاهد با سه تکرار بودند. بانکت‏ها به طور منقطع و هلالی شکل به‏طول 7 متر و فاصله تقریبی چهار متر به شکل زیگزاکی ایجاد شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که اعمال تیمار بانکت+قرق بعد از سه سال، موجب کاهش خشکیدگی 37 پایه و احیای 19 پایه در هکتار (در مقایسه با تیمار شاهد) گردید (درمجموع 57 پایه). تیمار قرق گرچه موجب احیای پایه های خشکیده نگردید، اما موجب کاهش تشدید خشکیدگی به تعداد 38 پایه در هکتار گردید. تاثیر تیمار بانکت بدون قرق منجر به کاهش خشکیدگی به تعداد شش پایه در هکتار به دلیل عدم حفاظت و چرای دام شد. نهایتا افزایش معنی‏دار کربن آلی خاک و بهبود جرم مخصوص ظاهری نیز بر اثر اعمال تیمارهای بانکت و قرق به دست آمد که به نوبه خود منجر به افزایش ظرفیت ذخیره رطوبت خاک شدند. بر اساس نتایج این تحقیق، فائق آمدن بر خشکیدگی جنگل‏های زاگرس مستلزم مدیریت مستقیم و جامع جنگل‏ها با رویکردهایی مبتنی بر سازگاری با شرایط خشکسالی و حذف عوامل تخریب، به ویژه عوامل برهم زدن نیمرخ خاک مانند شخم و کاربرد ماشین‏آلات سنگین در عرصه های جنگلی است. اساس این رویکردها حفظ رطوبت خاک، سازگاری با شرایط خشکسالی، حذف عوامل تشدید خشکیدگی درختان جنگلی و تداوم پژوهش های بیشتر است.
    کلید واژگان: بانکت های هلالی, خشکیدگی بلوط, رویکردهای سازگاری, رطوبت خاک}
    Mosayeb Heshmatia, Mohammad Gheitourib, Morad Sheikhvaisic, Mahmood Arabkhedrid, Majid Hossinie
    1.
    Introduction
    Zagros forests (Quercus sp.) contribute to recharging groundwater, controlling air
    pollution, ecotourism, by products, livestock grazing, sustaining agriculture, soil
    conservation and flood control. Due to geological and topographical properties of Zagros
    area, however, these forests are more vulnerable to deforestation agents mainly drought
    driven die-off phenomenon. The effects of climate change are generally expected to
    reduce the growth and survival of forests, which not only predisposes them to being
    disturbed by insects and disease, but also increases the vulnerable ones to higher tree
    mortality. As a consequence of continued climate change, forest mortality has spread
    throughout Zagros areas inducing a severe environmental disaster. According to some
    research, several biotic and abiotic factors, such as extreme weather conditions, drought,
    storms, heat, and insect fluctuations, are responsible for oak reduction. Regarding rainfall
    deficit, soil moisture storage and reduction in evapotranspiration should be considered as
    the possible solutions through short term measures. Consequently, harvesting runoff by
    micro-catchment construction such as crescent -shaped bund (CSB) is a possible adapted
    measure in the semiarid regions for enhancement of soil moisture. In order to evaluate the effects of runoff harvesting on forest rehabilitation, the present research aimed to analyze the effects of CSB on soil soil moisture content.
    2. Material and
    Methods
    This study was conducted in Kalehzard site located in Kermanshah, west of Iran (UTM;
    38S682887E, 3748385N). The respective annual precipitation and temperature are 440
    mm and 15.2 ºC, indicating the semiarid region. The winter is so cold that the
    temperature drops below zero on average for 90 days during December, January and
    February. The summer is relatively hot and dry. A hill with a 15% slope and southeastern
    aspect was chosen as the experimental site to represent the dieback phenomenonin Zagros forests. The experiment was a randomized complete block design with four
    treatments and three replications. The experiment was conducted as a randomized
    complete block design with four treatments including crescent shaped bund with
    preservation (CSB), preservation treatment (PT), crescent shaped bund without
    preservation (CSB-P) and control treatment (CT). CSB was constructed to assist
    reduction in dieback rate and even re-vegetation of some dried forest trees through its
    effects on harvesting runoff. This technique is perpendicularly in the slope direction
    with the opening perpendicular to the flow of runoff, capturing runoff inside. The
    frequency of both dieback and healthy trees was recorded twice a year, therefore, the
    total number of trees was recorded before the construction of bunds within the plots
    using 100% inventory method. Soil quality, soil moisture and plant canopy were
    analyzed within treatments and repeated every year during the research period.
    3.
    Results And Discussion
    Results explored that the effects of CSB treatment on reduction of dieback rate and
    re-growing of some dried trees was 36.7 and 19 tree ha-1 respectively (totally 55.7 ha-1
    tree in the forest stand). Therefore, both the reduction of mortality rate and re-growing
    of dried trees are two main positive effects demonstrated by CSB measure. PT
    treatment has no effect on re-growing, while it contributes to the reduction of dieback
    severity (37.7 tree ha-1). Finally, CSB-P was found the lower level on dieback
    reduction was 6 tree ha-1, revealing the crucial importance of preservation for the
    protection of built bund. As a result, micro-catchment and preservation have a
    significant positive effect on forest restoration through soil moisture retention.
    Results
    also showed that the respective means SOC in the CSB, PT, CSP-P and CT
    treatments were 2.35, 2.40, 1.90 and 1.80 %, indicating no significant difference among
    them. However, the means significantly (p>0.05) increased in the CSB and P
    treatments over time. CSB significantly reduced bulk density from 1.46 (1st yr) to
    1.32 (3rd yr) enhancing soil moisture content. The crescent shaped bund was designed as the adaptive micro-catchment runoff harvesting system (MCRHS) and measured within
    treatments plots. This technique has a lower soil and embankment movement than
    earthy or stone dams which can be built perpendicularly in the flow of runoff. Besides,
    it is arranged in staggered rows along the natural contour of the land with the open end
    facing uphill. Consequently, these bunds slow down runoff enabling the harvested water
    to be used in an effective way. This is particularly useful in increasing the soil moisture,
    especially when precipitation is scarce.
    4.
    Conclusion
    It is concluded that CSB (first treatment) can be considered as the possible adaptation
    approach for combating Zagros forest mortality induced by drought stress and climate
    change. This technique is a possible measure for runoff harvesting and thereby
    enhancement of soil moisture during dry season. However, proper and holistic
    management of forests are needed to curtail forest dieback event. Furthermore, Zagros
    forest soil should be protected from disturbance factors in terms of tillage practice, machinery traffic, grazing, logging and charcoal extraction. In our experience, runoff
    harvesting through micro-catchment technique, forest preservation and sustaining SOC
    are crucial short term measures for combating forest mortality in Zagros regions.
    Keywords: Adaptation approaches, Crescent bund, Oak dieback, Soil moisture}
  • فرزانه محسنی *، مهدی مختارزاده
    رطوبت خاک در فرایندهای تعاملی بین جو و زمین و تغییرات جهانی اقلیم نقش مهمی ایفا می کند. در سه دهه گذشته، محققان بسیاری به تعیین رطوبت خاک، با استفاده از داده های سنجش از دوری، توجه داشته اند. روش های مثلثی و ذوزنقه ای از روش های سنجش از دوری اند که با ترکیب داده های حرارتی و مرئی، شاخصی برای میزان رطوبت را تعیین می کنند. یکی از مهم ترین موارد تاثیرگذار در دقت این روش ها، دقت تعیین لبه های خشک و مرطوب در نمودار پراکندگی دما/ پوشش گیاهی است. درنتیجه، ناتوانی در تعیین لبه های مذکور، در برخی روزها و شرایط، امکان استفاده از این روش ها را محدود می کند. هدف این مطالعه مطرح کردن روشی برای تعیین دقیق لبه های خشک و اشباع، در تمامی روزها و شرایط، با استفاده از تلفیق داده های سری زمانی دما و پوشش گیاهی است. به منظور تحقق این هدف، خطوط هم رطوبت به منزله خطوطی معرفی می شوند که رطوبت در امتداد آن ها مقدار ثابتی است و برای تعیین لبه های خشک و مرطوب در هر روز به کار رفته اند. شاخص میزان رطوبت خاک پیشنهادی برای 28 روز در سال 2014، در منطقه ای از شهر مونیتوبا در کشور کانادا، با استفاده از ویژگی های دو خط انتخاب شده از میان خطوط هم رطوبت به دست آمده ازطریق داده های دمای سطح، دمای هوا و شاخص پوشش گیاهی سنجنده MODIS، محاسبه و با استفاده از داده های زمینی ایستگاه های رطوبت سنجی شبکه RISMA واقع در این منطقه، ارزیابی شده است. در تمامی 28 روز، تصویر شاخص پیشنهادی که معرف میزان رطوبت خاک است، به منزله خروجی روش پیشنهادی به دست آمد. ضریب همبستگی شاخص به دست آمده با میزان رطوبت خاک در روزهای بدون پوشش گیاهی به 92/0 رسیده و این مقدار ضریب همبستگی، در روزهای با پوشش گیاهی انبوه، کمتر بوده است.
    کلید واژگان: رطوبت خاک, سنجش از دور, روش مثلثی دما, پوشش گیاهی, لبه های خشک و مرطوب فضای پراکندگی, خطوط هم رطوبت}
    Mohseni F. *, Mokhtarzadeh M
    Soil moisture plays an important role in interactive processes between earth and atmosphere and global climate changes. In recent decades, there has been a great research interest to determine soil moisture from remote sensing methods. Triangular or trapezoidal methods are the most common remote sensing methods that apply the combination of thermal and optical satellite images to estimate soil moisture content. The accuracy of methods governed by the accuracy of saturated and dry edges that define from vegetation/ temperature scatter plot. A main limitation of these methods arose in some days or in some vegetation condition that dry and wet edges cannot be defined correctly. This concern is addressed in this paper by using the temperature and vegetation information during one year interval to form the temperature-vegetation scatter plot, saturated edge and dry edge exactly. The main contribution of the paper is, however, the introduction of co­-moisture lines in the one-year scatter plot. These lines are later applied to define the wet and dry edges of each individual day which are taken as the two closest co-moisture lines that contain all corresponding pixels of that day. The soil moisture index as a parameter dependent to evaporation efficiency is finally estimated from the slope and intercept of these two co-moisture lines. The proposed soil moisture index calculated from co-moisture was implemented and validated in Manitoba, Canada area while MODIS satellite images, taken in 28 cloudless days of year 2014, were used as the input data. The correlation between ground soil moisture data and proposed soil moisture index was estimated. Correlation of 0.92 was achieved for low vegetation days and lower in days with higher vegetation densities.
    Keywords: Soil moisture content, Remote sensing, Triangular, trapezoidal methods, Dry, wet edges in scatter plot, Co-moisture lines}
  • محمدرضا کشاورز*
    نمایه شدت خشکسالی پالمر به دلیل ایجاد رابطه میان تغییرات هواشناسی و شرایط کشاوزی، کی از مهمترین نمایه های تخمین خشکسالی کشاورزی می باشد. این نمایه در واقع مبتنی بر ک مدل عرضه و تقاضای آب در خاک عمل می کند. از این رو اصلاح و نیز افزایش قدرت تفکیک مکانی مدل آبی آن قدمی در افزایش کارایی و دقت نمایه پالمر در تخمین صحیح تر خشکسالی و در نتیجه بهبود مدیریت بحران خواهد بود. در این تحقیق، توزیع مکانی رطوبت حاصل از مدل رطوبتی این نمایه پس از اصلاح آن برای مناطق تحت کشت آبی، با استفاده از داده های شبکه ای شده خاک و هواشناسی و داده های TRMM با تفکیک مکانی 1 کیلومتر توسط نرم افزار MATLAB ، برای ک دوره 10 ساله ( از 1998 تا 2007 برای استان اصفهان استخراج و مطالعه شد. نتایج در 120 لایه اطلاعاتی حاوی رطوبت ماهانه عمق ک متری سطح خاک استخراج شد. نتایج مقایسه رطوبت بدست آمده از مدل با رطوبت بدست آمده از ماهواره نشان می دهد مدل رطوبتی پالمر در مناطق بایر ا تحت کشت دیم، رطوبت را با دقت مناسبی مدل می کند اما در مناطق تحت کشت آبی دقت مناسبی ندارد که پس از اعمال تغییرات و اصلاح مدل بیلان آبی آن، رابطه رطوبت مدل شده با رطوبت بدست آمده از تصاویر ماهواره ای در مناطق تحت کشت آبی به طور معناداری افزایش میابد (افزایش R2 از حدود 14/0 به حدود 30/0 در دوره خشک و از 19/0 به 50/0 در دوره تر) و به همبستگی معادل در زمین های فاقد کشت آبی نزدیک می شود.
    کلید واژگان: پالمر, خشکسالی, رطوبت خاک, MATLAB}
  • محمود احمدی، کاظم نصرتی، هیوا سلکی
    خشکسالی، نتیجه کاهش طبیعی در مقدار بارش دریافتی طی یک دوره زمانی مشخص در یک ناحیه معین معمولا یک فصل یا بیشتر است. به این دلیل که داده های طولانی مدت بارش نسبت به سایر داده های آب وهوایی و هیدرولوژیک به آسانی قابل دسترس هستند، این داده ها به طور گسترده ای برای محاسبه شدت خشکسالی به کار گرفته می شوند. هدف از این مطالعه ضمن پایش خشکسالی در مقیاس های زمانی مختلف با استفاده از شاخص بارندگی- تبخیر و تعرق استاندارد شده در ایستگاه کبوترآباد اصفهان، تعیین ارتباط این شاخص با شاخص بارندگی استاندارد شده و رطوبت خاک می باشد. نتایج نشان داد شدیدترین خشکسالی ها در این ایستگاه در سال 2000 بازه زمانی 1997 تا 2002 روی داده است. بیشترین فراوانی آن مربوط به مقیاس3 و6 ماهه است که نشان دهنده خشکسالی هواشناسی بیشتر در این منطقه بوده است. با افزایش مقیاس زمانی، خشکسالی هم تداوم بیشتری داشته است. همچنین نتایج نشان داد شاخص بارش استاندارد شده و شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده دارای همبستگی معنی دار بوده اما شاخص بارش تبخیر و تعرق استاندارد شده پاسخ سریعتری نسبت به خشکسالی داشته است. با توجه به کارایی شاخص بارش تبخیر و تعرق استاندارد شده و لخاظ نمودن بیلان آب این شاخص دارای همبستگی قابل قبول با میزان رطوبت خاک نشان داد. نتایج این مطالعه می تواند درتعریف شاخصی برای ارتباط بین انواع خشکسالی ها (مانند هواشناسی و هیدرولوژیک) مفید باشد
    کلید واژگان: خشکسالی, رطوبت خاک, شاخص بارش استاندارد شده, اما شاخص بارش تبخیر و تعرق استاندارد شده}
  • سید جواد ساداتی نژاد، هادی زارع پور، رضا قضاوی، عباسعلی ولی
    گیاهان نمک و عناصر خاک را از طریق ریشه های خود جذب کرده و بخشی از آن در برگ ها و اندام های هوایی خود ذخیره می کنند. این املاح در هنگام ریزش اندام های هوایی گیاه بر سطح خاک تجمع یافته و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی را تحت تاثیر قرار می دهند. در این تحقیق اثر درختان تاغ بر برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و همچنین رطوبت خاک بررسی شده است. برای انجام این تحقیق دو ترانسکت به طول 300 متر، یکی در زیر تاج پوشش درختان و به فاصله حدود 5/1 متر از تنه درخت (وسط تاج پوشش) و دیگری در فاصله ای 5 برابر ارتفاع درختان (حدود 50 متری از تنه درختان) به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. به منظور بررسی تاثیر درختان بر روی خصوصیات خاک منطقه، بر روی هر ترانسکت 30 نقطه انتخاب گردید و نمونه برداری از عمق های10- 0، 20- 10 و 30 - 20 سانتی متر انجام گرفت. پس از انتقال نمونه ها به آزمایشگاه، میزان کلسیم، منیزیم، پتاسیم، سدیم، pH، EC، رطوبت وزنی و حجمی خاک نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان داد که میزان پتاسیم، سدیم، pH و EC نمونه ها به طور معنی داری در زیر درختان افزایش اما مقدار رطوبت خاک به طور معنی داری در زمان مطالعه کاهش یافته است. افزایش میزان املاح خاک می تواند از هم پاشیدگی ذرات خاک و حمل آسان تر آنها را به همراه داشته باشد ولی اضافه شدن لاشبرگ ها می تواند باعث بهبود ساختار خاک شود.
    کلید واژگان: تاغ, خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک, رطوبت خاک, بادشکن}
    When aerial parts of the plants capable of storing absorbing mineral salts in their leaves fall، these dissolved materials are transferred to the soil surface، changing its physical and chemical properties. In this study، we have investigated the influence of the Haloxylon tree on the physical and chemical properties، and also humidity of the soil using two، 300 m long transects; one canopy of the trees (1. 5 m distance from the tree trunk) and another one used as the reference located at a distance five times as long as the tree’s height (almost 50 m away from the tree trunk). Thirty points were selected on each transect، and samples were taken from depths of 0-10، 10-20، and 20-30 cm of the soil. Measurements were taken with respect to Ca+، Mg+، K+، Na+، pH، EC، biomass and volume humidity.
    Keywords: Haloxylon, Soil physical, chemical properties, Humidity soil, Windbreak}
  • عباسعلی ابونوری
    خشکسالی به عنوان یک پدیده نامطمئن و غیرقابل پیش بینی، پدیده ای متناوب و منطقه ای است که با ایجاد کمبود آب در هوا وخاک بر عملکرد و تولیدات محصولات کشاورزی وتولید برق نیروگاه های برق آبی تاثیر گذاشته و با ایجاد قحطی، گرسنگی بر شرایط اقتصاد معیشتی آسیب های جبران ناپذیری را وارد می کند. برآورد و پیش بینی شدت و نوسانات وقوع این پدیده در جلوگیری از تخریب های اقتصادی و اجتماعی از اهمیت زیادی برخوردار است. خشکسالی ملایم ولی طولانی ممکن است بیشتر از یک خشکسالی کوتاه مدت و شدید بر اقتصادیک کشور و یا یک منطقه تاثیر بگذارد. در این مقاله تلاش می شود تا با استفاده از اقتصاد آب و یا موازنه طبیعی آبی، وضعیت تعادل آبی ایستگاه سینوپتیک رامسر را برای مدت 53 سال (2009-1956 میلادی و یا 1387-1335 شمسی) بررسی و با برآورد تعداد دفعات وقوع خشکسالی شدت آنها نیز اندازه گیری شود. علت انتخاب روش موازنه آبی نسبت به روش های دیگر این است که در این روش از پارامترهای متعدد عوامل طبیعی مانند درجه حرارت، سرعت باد، درخشش و تابش خورشید، بافت و ساختار و یاچگالی خاک در ذخیره سازی آب، رطوبت خاک، تبخیر و تعریق، دوره رشد گیاهان و عمق ریشه آنها و سابقه و پیشینه بارندگی منطقه؛ منطقی ترین و معقول ترین روش به منظور برآورد پدیده خشکسالی به کار گرفته شده است. با به کارگیری این روش نشان داده شده که در هر دوره، میزان کمبود و یا مازاد آب در چه ماه هایی از سال وجود داشته و با تعیین شاخص خشکی و انحراف معیار آن از میانگین متوسط؛ مشخص شده که ایستگاه رامسر هر ده سال حداقل سه الی 4 بار متوالی با پدیده خشکسالی شدید مواجه گردیده و احتمال وقوع این پدیده در این منطقه در یک دوره ده ساله 4/0 می باشد.
    در سال 2001 میلادی و یا 1380 شمسی با وجود آنکه از متوسط بیشترین بارندگی سالیانه برخوردار است، ولی با پدیده خشکسالی شدید مواجه گردیده و در سال 2002 که از بارندگی کمتری برخوردار است، شدت خشکسالی آن بسیار شدید و یا حاد بوده است.
    کلید واژگان: خشکسالی, نزولات آسمانی, تبخیر و تعریق بالقوه و بالفعل, کمبود و مازاد آب, رامسر, موازنه آبی, رطوبت خاک, شاخص گرمایی, روش تورنث وایت}
    Abbas Ali Abounoori
    Drought refers to random characteristic of natural phenomena, brought about by the irregular deficit or shortage of available water. It affects the plant growth and reduces its yield. To estimate the intensity and the frequency of droughts will help reduce the damaging effect of drought. In this study we have used the water-budget methods and Thornthwaite's aridity index and its standard deviation for Ramsar during1956-2008 to show the frequency and the intensity of drought effects in this place. Results showed that there was a normal monthly trend of the year. In this station, there is water deficit and the months that have water surplus. We found that this station every ten years will affect 3 or 4 times severe droughts and the profanity of drought is 0.4. For the year 2001 the rainfall was good but the drought effect was also severe and in the year 2002, the rainfall was less than the disastrous effect of drought.
  • غلامعلی کمالی، سهراب حجام، سعید رنجبر، اکرم هدایتی دزفولی، مریم کمالی، محمد باقر بهیار
    دمای هوا به عنوان یکی از مهمترین فراسنج های جوی در تامین انرژی مورد نیاز گیاه در مراحل مختلف فنولوژی2 نقش بسزایی دارد. به تبع آن، دمای خاک نیز با تاثیرگذاری در فعل و انفعالات شیمیایی خاک و انتقال مواد غذایی از ریشه به اندام های رویشی و زایشی و در نتیجه عملکرد بهتر و بیشتر محصول حایز اهمیت است. هدف از این تحقیق، برآورد دمای اعماق مختلف خاک با توجه به مشاهدات دمای هوا در سطوح رطوبتی مختلف خاک بود که برای نیل به این مقصود طی یک دوره پنج ماهه(از اول اسفند ماه سال 1384 تا پایان تیر ماه سال 1385) آمار مربوط به دمای هوا، رطوبت و دمای اعماق 5 و 15 سانتی متری خاک ثبت گردید. تحلیل های آماری با استفاده از نرم افزارهای SPSS، Statgraph وExcel و بر اساس روش های استاندارد آماری صورت گرفت.
    کلید واژگان: دمای پناهگاه هواشناسی, دمای خاک, رطوبت خاک, زرقان فارس}
    Gh.A. Kamali, S. Hajam, S. Ranjbar, A. Hedayati, M. Kamali, M.B. Behyar
    Air temperature is one of the most important atmospheric parameters in energy supply of plants in different phonological stages. So soil temperature is significant chemical reactions of and soil nutrients translocation from root to growing and reproducting organ and consequently it results in more and better crop. In Meteorological Organization, air temperature continually measure and register in atmospheric, Synoptic and Climate Stations and in addition to experts read the parameters, register machines also register all the day long changing process on special papers. But soil depths temperature reads and takes note by observers in special times of morning, noon and evening in synoptic stations. The research goal was evaluating surface soil depth temperature in according to observing air temperature and soil moisture. To reach this goal, statistics about air temperature and soil moisture, 5 & 15 cm depth temperature and moisture are registered in 5 months period (March to July 2006). Statistics analysis was based on statistics standard methods and used Excel, Statgraph and SPSS software.
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال