ارزیابی تاثیر وقوع خشکسالی بر تغییرات پوشش گیاهی حوضه کشکان لرستان با استفاده از داده های چندزمانه ETM+ و OLI لندست

پوشش گیاهی یکی از مهمترین معیارهای موثر بر حیات اکولوژیکی محیط زیست است که با شرایط رطوبتی حوزه های آبخیز ارتباط مستقیمی دارد. برآورد شاخص های خشکسالی گیاهی از قبیل VCI، TCI،VHI  تکنیک مناسبی برای ارزیابی اثرات وقوع خشکسالی بر حیات اکولوژیکی محیط زیست است که این شاخص ها از طریق محاسبه NDVI بدست می آیند. در این زمینه مطالعات متعدی صورت گرفته که نحوه محاسبه و بکار گیری این شاخص ها را بیان می کنند. با توجه به نتایج حاصل از مطالعات متعدد در ارتباط با ضرورت بکارگیری شاخص های خشکسالی گیاهی و اقلیمی، لذا هدف از این مطالعه ارزیابی تاثیر وقوع خشکسالی بر تغییرات پوشش گیاهی حوضه کشکان با استفاده از تصاویر ماهواره لندست می باشد.

در این تحقیق از شاخص های NDVI، TCI، VCI و VHI مستخرج از اطلاعات سنجنده های ETM+ و OLI (لندست 7 و 8)  و اطلاعات بارندگی ایستگاه های هواشناسی محدوده استفاده گردید. برای استخراج شاخص های پوشش گیاهی از تصاویر سنجنده های لندست با قدرت تفکیک 30 متر در دو بازه زمانی 1999 و 2019 تهیه گردید. با استفاده از شاخص اقلیمی SPI، سال های خشک و تر در دوره آماری مورد نظر تفکیک شدند. بر این اساس سال های 1999و 2019 به ترتیب به عنوان نماینده های سال های خشک و تر انتخاب شدند و در محیط نرم افزار ENVI به محاسبه شاخص های گیاهی پرداخته شد. داده های مربوط به تصاویر ماهواره ای از تصاویر چند زمانه لندست برای سال های 17/2/1999 و 15/2/2019 با سنجنده های ETM+ و OLI (لندست 7 و 8) از پایگاه اطلاعاتی USGS اخذ شد. با توجه به اینکه منطقه در گذرهای مختلف 165 و 166 قرار گرفته، از عملگر Seamless Mosaic در نرم افزار ENVI 5.3 برای موزاییک کردن تصاویر استفاده شد. داده ها با سطح تصحیح ها L1T(شامل تصحیح رادیومتریک در سطح سیستماتیک، تصحیح هندسی با استفاده از نقاط کنترل زمینی و همچنین، تصحیح خطا جابه جایی ناشی از توپوگرافی) از پایگاه اطلاعاتی USGS دریافت شد. نقشه توپوگرافی 1:25000 محدوده مطالعه برای کنترل تصحیح هندسی تصاویر ماهواره ای استفاده شد. در ادامه تصحیحات اتمسفری تصاویر با اعمال الگوریتم فلش[1] در نرم افزار انجام گرفت و تصاویر برای استخراج شاخص های تحقیق آماده گردیدند.

 پس از تهیه داده ها ، نقشه طبقه بندی شده مقدار شاخص های NDVI، VCI، TCI و VHI در سال های 1999 و 2019 تعیین گردید.  براساس نتایج به دست آمده، در سال 1999، میزان پوشش گیاهی ضعیف بیشترین مقدار با مساحت 7/4869 کیلومتر مربع معادل 49/52 درصد مساحت منطقه و در سال 2019، بیشترین پوشش گیاهی متعلق به طبقه پوشش گیاهی خوب با مساحت 4/3311 کیلومتر مربع معادل 69/35 درصد مساحت منطقه را در برگرفته است. نتایج شاخص VCI نشان می دهند که وضعیت پوشش گیاهی در سال 1999 مناسب بوده است و 1/4749 کیلومترمربع از مساحت منطقه، شرایط بدون خشکسالی را تجربه کرده اند. علاوه بر این، به ترتیب 9/4034، 3/111 و 5/83 کیلومترمربع از مساحت منطقه دارای شرایط خشکسالی ملایم، خشکسالی شدید و خشکسالی بسیار شدید بوده اند. در سال 2019 بر اساس شاخص VCI، 8/7531 کیلومترمربع حوضه یعنی 2/81 درصد مساحت منطقه، از نظر وضعیت پوشش گیاهی دارای شرایط بدون خشکسالی می باشند. مطابق نتایج  TCIدر سال 1999، بخش های محدودی از مناطق غربی و جنوب غربی حوضه با مساحت 1/742 و 3/278 کیلومترمربع به ترتیب دارای شرایط خشکسالی شدید و بسیار شدید بودند، در سال 2019 از نظر حرارتی، در 3005 کیلومترمربع از سطح منطقه در بخش های شمال، مرکز و جنوب شرقی حوضه، شرایط بدون خشکسالی حاکم بوده است. بر اساس نتایج VHI، در سال 1999، حدود 102 و 1159 کیلومتر مربع از مساحت منطقه به ترتیب دارای شرایط خشکسالی شدید و متوسط بوده اند و در منطقه خشکسالی بسیار شدید رخ نداده است. در سال 2019 خشکسالی بسیار شدید رخ نداده است و در کل وضعیت بسیار مناسبی برای پوشش گیاهی حاکم بوده است.
 

نتایج نشان داد که بر اثر خشکسالی، میزان تراکم پوشش گیاهی حوضه کاهش معنی داری داشته و مقدار پوشش گیاهی با افت شدید مواجه می باشد و از مقادیر 3/0 در زمان تر سالی به میزان 09/0 در زمان خشکسالی تنزل دارند. بر اساس شاخص VHI، که بیانگر وضعیت سلامت پوشش های گیاهی تحت تاثیر خشکسالی است و برآوردی از دو شاخص VCI و TCI می باشد در سال 1999 مناطق شرق، غرب و جنوب غرب خشکسالی متوسط تا شدید را داشته اند و دیگر مناطق حوضه دارای خشکسالی ملایم بوده اند. همچنین در سال 2019 از نظر سلامت پوشش گیاهی، در بیشتر مناطق حوضه، پوشش گیاهی تحت شرایط بدون خشکسالی بوده و دچار استرس خشکی نبوده اند. به طور کلی، نتایج نشان داد که شاخص های پوشش گیاهی NDVI، VCI، TCI،VHI  و شاخص SPI توانایی بالایی در تعیین مناطق و پوشش های گیاهی حساس و آسیب پذیر در دوره های خشکسالی دارد.
 

[1] FLASH