ارزيابي دوره احياء پس از خشكسالي در اقليم و پوشش‌هاي مختلف زمين

كارشناسي ارشد

برنامه‌ريزي و مديريت مؤثر براي مقابله با تأثيرات احتمالي خشكسالي، نيازمند برآورد و تحليل دقيق اين پديده طبيعي و پيچيده است. خشكسالي به‌طور قابل توجهي بر رشد پوشش گياهي تأثير مي‌گذارد. درك تغييرات پوشش گياهي در دوران خشكسالي و احياء آن بعد از پايان خشكسالي براي مديريت كشاورزي و سازگاري با تغييرات اقليمي اهميت زيادي دارد. پژوهشگران تاكنون شاخص‌هاي گوناگوني براي خشكسالي بر مبناي داده‌هاي آب و هوايي زميني و همچنين داده‌هاي متنوع سنجش از دور توسعه داده‌اند. بهره‌گيري از مدل‌هاي يادگيري ماشين براي ادغام داده‌هاي سنجش از دور به منظور بازسازي شاخص تركيبي خشكسالي، مي تواند امكان نظارت دقيق‌ترخشكسالي را فراهم آورد. در اين مطالعه، سه روش يادگيري ماشين شامل جنگل تصادفي (RF) مبتني بر درخت تصميم‌گيري، روش XGBOOST مبتني بر گراديان بوستينگ، و روش يادگيري عميق CNN مورد بررسي قرار گرفتند تا با استفاده از محصولات مختلف داده‌هاي سنجش از دور، مدل‌سازي شاخص خشكسالي SPEI انجام شود. شاخص SPEI مدل‌سازي براي شناسايي رويداد خشكسالي استفاده مي‌شود و سپس با استفاده از متغير فتوسنتزي( GPP) دوره احياء پوشش گياهي برآورد مي‌شود. داده‌هاي پوشش گياهي و دماي سطح با استفاده از سنجنده ماهواره‌اي (MODIS)، داده‌هاي بارش با استفاده ازماهواره (GPM) و داده هاي رطوبت خاك و تبخير و تعرق از داده‌هاي (GLDAS) براي محاسبه شاخص‌هاي خشكسالي سنجش از دور استفاده شدند تا شاخص استاندارد بارش تبخير و تعرق (SPEI) را براي ايران در بازه زماني 2003 تا 2022 مدل‌سازي كند. بهترين مدل براي ايجاد نقشه توزيع مكاني SPEI در بهترين مقياس زماني به كار گرفته شد. نتايج نشان مي‌دهد مدل XGBOOST در مقايسه با ساير الگوريتم‌هاي CNN و RF بهتر عمل مي‌كند و مي‌تواند با ضريب همبستگي (R) برابر 0.75و خطاي ريشه مربع ميانگين (RMSE) برابر 0.59، با استفاده از 7 شاخص خشكسالي سنجش از دور، شاخص SPEI در مقياس يك ماهه را مدل‌سازي كند. در مدل‌سازي SPEI يك ماهه با استفاده از 4 شاخص خشكسالي در اين الگوريتم ، R به 0.69 كاهش مي‌يابد و خطاي RMSE به 0.71 افزايش مي‌يابد. نقشه توزيع مكاني SPEI يك ماهه براي محدوده جغرافيايي ايران با روش XGBOOST طلاعات جامعي از خشكسالي ارائه مي‌دهد. در پايش خشكسالي 20 ساله در ايران سال‌هاي 2008 و 2021 به عنوان شديدترين خشكسالي ايران شناسايي شدند.در مرحله دوم اين مطالعه با استفاده از شاخص SPEI مدل‌سازي و داده هاي GPP واكنش‌ پوشش گياهي به خشكسالي و مدت زمان احياء آن بعد از پايان خشكسالي مورد بررسي قرار مي گيرند. نتايج نشان مي‌دهد دوره احياء پوشش گياهي بعد از پايان خشكسالي سال 2008 از 30 روز تا 120 روز است . اين مدت زمان احياء پوشش گياهي تحت تاثير اقليم‌هاي مختلف ايران و انواع پوشش زميني قرار دارد. در مناطق شمالي كشور با توجه به اقليم مرطوب، بارش زياد و دماي متعادل، حتي در صورت بروز خشكسالي نيز كاهش شديد GPP رخ نمي دهد و در نتيجه دوره احياء قابل چشم پوشي است . از سوي ديگر، در مناطق خشك ايران در دامنه زاگرس، خشكسالي نسبتا شديد بوده و با توجه به اقليم اين ناحيه، دوره احياء نزديك به 120 روز ارزيابي شد. براي مراتع و زمين هاي زراعي نيز اين افزايش دوره احياء مشاهده مي‌شود.

230941

دانشگاه اصفهان

مهندسي نقشه برداري- سنجش از دور

دكتر مينا مرادي زاده