• دوشنبه ۲۵ آذر ۱۳۹۸
  • |

آمار سایت

  • تمام بازديد‌ها: 1696926 بازدید
  • بازديد 24 ساعت قبل: 1438 بازدید
  • مهمانان حاضر در زیرپورتال: 15 کاربر
  • کاربران حاضر در زیرپورتال:0 کاربر

ورود به سایت

کاربردهای فن آوری سنجش از دور در شناسایی خشکسالی

خشکسالی
بی تردید بحران خشکسالی و کم آبی از مهم ترین مشکلاتی است که در سراسر جهان در مناطق مختلف رخ می دهد و اثرات مخربی بر زندگی انسان ها و زیست بوم آنها دارد. سازمان ملی هوانوردی و فضایی ایالات متحده آمریکا، ناسا اعلام نموده است که به علت نازک تر شدن لایه اوزن و همچنین انحراف زمین به میزان یک میلیونیم درصد از مسیر چرخشی خود به دور خورشید، 45 کشور دچار خشکسالی شدید خواهند شد از جمله ایران و در صورت عدم  استفاده مناسب از منابع آب با بحرانی جدی روبرو می گردند.

انواع خشکسالی
خشکسالی انواع مختلفی دارد از جمله خشکسالی اقلیمی، خشکسالی کشاورزی، خشکسالی هیدرولوژیکی و خشکسالی اقتصادی و اجتماعی که عوامل متعددی در بروز آن موثرند. علاوه بر مسائل اقلیمی، فعالیتهای انسانی در عرصه حوضه های آبخیز و تغییرات نامناسب کاربری و الگوهای نامناسب کشت و مصرف آب از عمده ترین علل و دلایل بروز و تشدید خشکسالی میباشند.
  1. خشکسالی هواشناسی (اقلیمی)
این نوع خشکسالی زمانی رخ می دهد که بارندگی ماهیانه،  فصلی یا سالیانه کمتر از میانگین دراز مدت آن باشد و با ادامه آن در طولانی مدت خشکسالی هیدرولوژی رخ می دهد. در خشکسالی هواشناسی روزهای متوالی بدون بارندگی یا با بارندگی ناچیز (بین 2 تا 5 میلی متر) در طی یک دوره زمانی (ماهانه یا فصل) معین، در نظر گرفته می شود. این کمبود بارندگی ممکن است نسبت به میانگین نرمال یک منطقه اقلیمی یا طول دوره خشک ارزیابی گردد. لازم به ذکر است که این تعاریف باید به صورت موردی برای هر منطقه خاص درنظر گرفته شود چرا که شرایط جوی که موجب کمبود بارش می شود، از منطقه ای به منطقه دیگر شدیداً تغییر می کند.
شاخص خشکسالی هواشناسی شامل : شاخص استانداردشده بارش SPI، شاخص درصد بارش PN، شاخص پراکندگی بارش، شاخص پالفی، شاخص توزیع نرمال، شاخص بارش موثر EPI، شاخص SPEI و ... می باشد.
تصویر ماهواره ای از هوای ایران (2 مرداد 1398)
نقشه پهنه بندی خشکسالی هواشناسی در استان های کشور بر اساس شاخص SPI دوره یک ساله تا پایان خرداد ماه 1398، منبع : مرکز ملی خشکسالی و مدیریت بحران
  1. خشکسالی کشاورزی :
این نوع خشکسالی زمانی آغاز می شود که مقدار  رطوبت موجود در محیط ریشه گیاه و همچنین رطوبت نسبی هوا به حدی کاهش می یابد که رطوبت خاک قادر به جبران میزان هدر رفت رطوبت بر اثر تبخیر و تعرق گیاه نباشد. در این زمان گیاه پژمرده شده و در نهایت منجر به کاهش محصولات کشاورزی می شود. این نوع خشکسالی بیشتر زندگی انسان ها را تحت تاثیر قرار می دهد، زیرا کشاورزی بزرگترین عامل مصرف کننده آب شیرین بوده و در حال حاضر حدود 70 درصد مجموع آب شیرین جهان در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ایران بیش از 90 درصد نیازهای آبی کشور به کشاورزی اختصاص دارد. بنابراین در زمان قوع این نوع خشکسالی، بخش کشاورزی بسرعت به استفاده از آب های زیرزمینی روی آورده و تا بر طرف شدن خشکسالی، نیاز خود را تامین می کند. همین امر باعث افت شدید این منابع آبی زیر زمینی شده که علاوه بر خشکسالی می تواند باعث خشکیدگی زمین شده که غیر قابل جبران است. به دنبال بحران کم آبی، مهاجرت نیز رخ خواهد داد.
شاخص خشکسالی کشاورزی شامل: شاخص پالمر (PDSI نشان دهنده شدت خشکی، براساس داده های بارش، دما و همچنین محتوای آب قابل دسترس خاک می باشد)، شاخص رطوبت محصول (CMI که شرایط رطوبت موثر بر محصولات زراعی در یک دوره زمانی کوتاه می باشد)، شاخص پوشش گیاهی NDVI، شاخص RVI، شاخص DVI، شاخص PVI، شاخص TASVI، شاخص MSAVI و... می باشد.
نقشه خشکسالی کشاورزی در ایران براساس شاخص های ((TCI شاخص برآورد خشکی گیاهان در زمین های زراعی، شاخص (VCI) با استفاده از مقادیر حداکثر و حداقل شاخص پوشش گیاهی و (VHI) در خرداد 1396، منبع تولید نقشه : موسسه تحقیقات آب
  1. خشکسالی هیدرولوژی :
با ادامه خشکسالی هواشناسی، حجم جریان رودخانه ها موجب کاهش روناب ها شده که نه تنها  به صورت غیر مستقیم بر تغذیه آب های زیر زمینی اثر می گذارد بلکه به وقوع خشکسالی هیدرو لوژیکی منجر می شود. این پدیده غالباً بر اثر کمبود یا فقدان بارش زمستانی در عرض های میانی به وجود می آید. بطور کلی خشکسالی هیدورلوژیکی همزمان با خشکسالی های اقلیمی و کشاورزی رخ نمی دهد زیرا برای کاهش رطوبت خاک، جریان آب رودخانه ها یا سطح آب دریاچه ها و مخازن،‌ به زمان بیشتری نیاز دارد. به علت آن که آب رودخانه ها و سایر منابع آبی مورد استفاده بهره برداران مختلفی قرار می گیرند (برای کشاورزی، آب شرب، ماهیگیری و...) ،کمبود آن می تواند بر زندگی اقشار مختلفی از مردم اثر گذاشته و اثرات این خشکسالی را تشدید کند.
هر چند عوامل اقلیمی بعنوان عامل اصلی و اولیه خشکسالی شناخته میشوند اما نمیتوان از نقش سایر عوامل موثر و تشدید کننده پدیده خشکسالی همانند تغییرات وسیع در کاربری زمین، جنگل تراشی، تخریب خاک یا عملیات عمرانی از قبیل ساخت سدهای بزرگ که مشخصات هیدرولوژیکی حوضه آبخیز را تحت تاثیر قرار میدهند، غافل بود. سیستمهای هیدرولوژیکی حلقه اتصال مناطق مختلف به یکدیگر هستند و کمبود بارش در یک منطقه ممکن است مناطقی خارج از محدوده خود را نیز تحت تاثیر قرار دهد. بعنوان مثال کمبود بارش درمناطق بالادستی حوضه آبخیز، تمام حوضه را با خطر خشکسالی مواجه خواهد ساخت. علاوه بر این، تغییرات کاربری اراضی در بالادست حوضه آبخیز مشخصه های هیدرولوژیکی حوضه از قبیل نفوذپذیری و میزان تولید رواناب را تحت تاثیر قرار داده و ابتدا موجب وقوع سیل و نهایتا خشکسالی در پایین دست خواهد شد.
شاخص خشکسالی هیدورلوژیکی شامل : شاخص ترنتوایت (اختلاف بین بارش و تبخیر)، شاخص ذخیره آب سطحی (SWSI)، شاخص احیایی (RDI پارامترهایی مانند دما، بارندگی، برف، جریانات سطحی و ذخایر آب به عنوان ورودی ها در این روش به کار برده می شود) و شاخص خشکسالی جریانات رودخانه ای (SDI از شاخصی شبیه شاخص بارش استاندارد تحت عنوان شاخص دبی جریانات استفاده می شود).
  1. خشکسالی ژئوهیدرولوژیکی :
این نوع خشکسالی که به دنبال خشکسالی اقلیمی و هیدولوژیکی رخ می دهد در واقع کاهش آب سفره های زیرزمینی است که منجربه شور شدن و در نهایت به خشک شدن چشمه ها و قنوات می گردد. اگر چه علاوه بر عوامل طبیعی در این نوع خشکسالی عوامل انسانی نیز بسیار موثر است از جمله حفر بی رویه چاه ها و استفاده بیش از حد از سفره های زیرزمینی که یکی از مهم ترین پیامدهای آن فرونشست زمین می باشد.
  1. خشکسالی اجتماعی- اقتصادی
خشکسالی اجتماعی- اقتصادی معمولاً پس از یک دوره بسیار طولانی مدت خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی و هنگامی که عرضه کالاهای مورد نیاز مردم تحت تاثیر عدم وجود آب کافی دچار اختلال شود، رخ می دهد و در واقع به فرایندهای زمانی و مکانی عرضه و تقاضا، بستگی دارد. افزایش جمعیت و بالا رفتن مصرف سرانه آب در کنار کاهش بارندگی و افزایش دمای هوا به حد بحرانی، موجب قحطی های بزرگ و گسترده می شود و عامل کوچ های دسته جمعی از نواحی آسیب دیده می گردد.

تاثیرات خشکسالی
  • تاثیرات زیست محیطی شامل :
•    کاهش رواناب آب ها
•    کاهش کیفیت آب
•    پایین رفتن سطح آب های زیرزمینی
•    فرسایش خاک و تنزل کیفیت خاک
•    افزایش شدت و تعداد آتش سوزی ها
•    بروز بیماری های مختلف به ویژه بیماری هایی که قبلا ریشه کن شده بودند.
•    افزایش بیماری و تنش در گونه های در معرض خطر
•    کم شدن تنوع گیاهی
•    ضعیف شدن پوشش گیاهی، خشک شدن گیاهان علوفه ای و مرتعی و در نتیجه اختلال در زنجیره غذایی حیوانات
•    خسارت به مناطق حفاظت شده
•    بروز آفات گیاهی
•    تاثیر منفی برگونه های جانوری و بروز بیماری ها
•    خسارت به تنوع زیستی
•    تخریب زیست گاه حیات وحش
•    کوچ و مهاجرت بی رویه حیوانات به لحاظ کمبود آب و غدای کافی
•    افزایش آسیب پذیری شکار (به دلیل تمرکز گونه های نزدیک آب)
  • تاثیرات اقتصادی :
•    افزایش هزینه محصولات کشاورزی
•    افزایش هزینه محصولات دامی
•    افزایش تقاضای مصرف
•    افزایش هزینه تامین آب
•    کاهش تولیدات غذایی
  • تاثیرات اجتماعی
•    کاهش سطح بهداشت
•    بروز مشکلاتی در رابطه با سوء تغذیه
•    افزایش تضادهای سیاسی، اجتماعی و مدیریتی
•    افزایش درگیری ها بین کاربران منابع آبی
•    کاهش کیفیت زندگی
•    افزایش فقر
•    بیکاری
•    افزایش انواع مهاجرت ها
•    افزایش آلودگی هوا
•    بروز بیماری های تنفسی و برخی بیماری های وابسته به هوا
•    خسارت بر بخش کشاورزی
•    خشک شدن چشمه ها و قنوات
•    پر شدن مخازن و سدها از رسوبات و کاهش حجم آن ها
•    وارد شدن خسارت به شبکه های راه، راه آهن و راه های روستایی
•    تخریب خطوط انتقال نیرو
•    فرونشست زمین

خشکسالی در ایران
بحران خشکسالی را مهمترین بحران زیست محیطی جهان و بزرگترین چالش کنونی ایران در همه ابعاد می باشد. خشکسالی اثرات گسترده ای بر زیست بوم ایران گذاشته است و حیات کشاورزی، تنوع زیستی و زندگی ساکنین آن را به مخاطره انداخته است. به علت استقرار ایران در کمربند خشک نیمکره شمالی (نوار بیابانی که در ۲۵ تا ۴۰ درجه عرض شمالی واقع است) که به وسیله سامانه های پرفشاری احاطه شده که در عرض‌ های جغرافیایی از سیاره زمین شکل می‌گیرند و همچنین ویژگی های خاص جغرافیایی و توپوگرافی، از آب و هوای متفاوتی برخوردار است. میزان بارندگی متوسط سالانه آن حدود 251 میلی متر و کمتر از متوسط بارندگی در سطح کره زمین است. به همین دلیل بخش اعظمی از آن در قلمرو آب و هوای خشک جهان قرار دارد. علاوه برآن، نوسانات شدید بارندگی در مقیاس های سالانه، فصلی و روزانه، موجب عدم اطمینان نسبت به دریافت حداقل بارندگی برای رفع نیاز های مصارف کشاورزی، تغذیه آب های سطح و زیرزمینی و آب شرب، شده است.
مناطق و کشور های واقع در کمربند پر فشار و کم فشار در نیمکره شمالی و جنوبی

علت اصلی پیدایش بیابان ها و مناطق خشک جهان، استقرار دائم سلول های پر فشار در حوالی عرض های ۴۰-۲۰ درجه بر فراز این مناطق است. هر جا که این سلول های ثابت، مستقر شوند حاکمیت کم آبی بر قرار می گردد. در واقع هوایی که استعداد متراکم شدن و بنابراین فرونشینی را ندارد بر اثر فشار گرم شده و رطوبت را در خود جذب می نماید لذا با آسمانی صاف و تقریباً بدون ابر روبرو خواهیم بود. حجم و ارتفاع کوهستانها از جمله عواملی هستند که یکپارچگی کمربند پر فشار را از هم گسیخته و اغلب نفوذ توده های هوای مرطوب غربی وابسته به فصول مختلف سال نفوذ توده های سرد شمالی یا گرم جنوبی را به داخل ایران میسر می سازد. در یک نگاه به نقشه پراکندگی نواحی کم آب دنیا و یکپارچگی سرزمین های خشک در آسیای مرکزی و عربستان و شمال آفریقا، نقش مثبت ناهمواری ها در تعدیل نسبی دما و گسیختگی اثر پر فشار جنب حاره ای در ایران را درک خواهیم کرد.
نقش انسان در خشکسالی های ایران
عوامل انسانی در توسعه خشکسالی و کاهش منابع طبیعی در اکوسیستم‌ های خشک و نیمه خشک که ناپایداری از ویژگی‌های اصلی این مناطق است، نقش بسزایی دارد. عواملی که روند خشکسالی در ایران را تشدید کرده است شامل :
حفر چاه :  مقدار قابل توجهی از آب ‌های زیرزمینی کشور برای جبران کسری آب‌ های سطحی در آبیاری استفاده می‌شود و در حال حاضر بیش از ۵۵ درصد از کل تقاضای آب از طریق پمپاژ آب‌ های زیرزمینی صورت می‌گیرد. این برداشت های بی رویه باعث شده که نزدیک به 50% از دشت های کشور در شرایط  بحرانی قرار گرفته و با فرونشست و فرچاله روبرو شوند.
سد سازی : سد سازی های عظیم در ایران و تخریب بسیاری از جنگل ها، آبگیری بسیاری از مکان های تاریخی، جابجایی جمعیت، تغییر کاربری اراضی و... خسارات جبران ناپذیری بر اکوسیستم مناطق پایین دست سدها وارد نموده و روند خشکسالی ها را تشدید کرده است.
افزایش تقاضای آب : افزایش جمعیت، گسترش بخش های کشاورزی، کشت محصولات آب بر، مهاجرت به شهرهای بزرگ و گسترش شهر نشینی، توسعه صنایع آب بر و... افزایش تقاضای مداوم  مصرف آب در کشور را در پی داشته است.
کشاورزی ناکارآمد : بخش کشاورزی در ایران حدود 90% آب مصرفی را به خود اختصاص می دهد. تمایل برای افزایش تولید کشاورزی، توسعه مناطق تحت کشت را در سراسر کشور تشویق کرده است. اگرچه این بخش هنوز صنعتی نشده است و کشور از شیوه‌های منسوخ شده کشاورزی و منتهی به بهره‌وری بسیار کم در آبیاری و تولید رنج می‌برد. بطوریکه هنوز کشاورزی آبی در عمل غالب است، در حالیکه بازده اقتصادی حاصل از مصرف آب کشاورزی پایین است و الگوهای محصول در سراسر کشور نامناسب و در بسیاری از مناطق با شرایط دسترسی به آب، ناسازگار است. این عوامل باعث مهاجرت از روستاها به شهر شده است.
رشد سریع جمعیت : رشد سریع جمعیت و تغییر در توزیع سنی آن، افزایش تقاضای آب و متناسب با آن کاهش شدید سرانه آب در دسترس را به همراه داشته است. سرانه کنونی آب در دسترس ایران کمی بالاتر از متوسط خاورمیانه و شمال آفریقا (منطقه منا) با ۱۳۰۰ مترمکعب است. اما این مقدار بسیار پایین‌تر از متوسط جهانی (۷۰۰۰ مترمکعب) است. بنابراین روند افزایش جمعیت می تواند روند خشکسالی را تشدید کند.
مهاجرت و شهرنشینی : کمبود آب برای کشاورزی، نابرابری اقتصادی و فرصت‌های شغلی و شرایط زندگی بهتر در مناطق شهری، باعث افزایش شهرنشینی و مهاجرت از مناطق روستایی و شهرهای کوچک به مناطق عمده شهری شده است. در حال حاضر، ۷۰ درصد از جمعیت ایران شهری است. توزیع مکانی موجود و افزایش و تمرکز جمعیت در شهرهای بزرگ‌تر که هم اکنون نیز برای تأمین آب مورد نیاز خود دچار مشکل هستند، توازن عرضه و تقاضای آب در مناطق شهری را با چالش روبرو کرده است.

اثر گرمایش زمین بر تشدید خشکسالی
تغییر اقلیم لزوما با کاهش بارش در همه نقاط سیاره زمین همراه نیست. افزایش دما سبب افزایش تبخیر و فرا رفت رطوبت به درون جو خواهد شد، بنابراین اولین تاثیر آن، تغییر در ساختار و رفتار سامانه‌های سازنده گردش عمومی جو خواهد بود. به این صورت که در برخی نقاط ممکن است بارش‌ها کاهش پیدا کند ولی در نقاط دیگری با افزایش بارش‌ها مواجه شویم. از این‌ رو پدیده خشکسالی و ترسالی با پدیده تغییر اقلیم کاملا مجزا هستند. تغییر اقلیم می‌تواند هر کدام از دو پدیده خشکسالی و ترسالی را تشدید یا تضعیف کند ولی باید توجه داشت که افزایش دما اثر بخشی بارش‌ها را کمتر می‌کند و در حال حاضر گرمایش جهانی می‌تواند این اثر را تشدید کند. الگوی بارش‌ هابه ویژه بارش ها در ایران با توجه به تغییر شرایط دمای جهانی به سمت بارش ها به صورت باران سوق پیدا کرده و الگوی آن ها به سمت رگباری شدن رفته است که وقوع سیل ‌های شدید را به دنبال خواهد داشت.

استفاده از فن آوری فضایی در پایش خشکسالی ها
با توجه به روند تغییرات اقلیمی و کاهش بارندگی در دهه های اخیر، خشکسالی به معضل بزرگی برای جهان به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، تبدیل شده است. پایش این پدیده علاوه بر روش سنتی مبتنی بر مشاهدات ایستگاه های هواشناسی، می تواند از طریق فن آوری سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای، انجام گیرد. داده های سنجش از دور ماهواره ای که از قابلیت خوب مکانی و زمانی برخوردار است، می تواند به عنوان ابزار مناسبی در پایش مکانی و  زمانی خشکسالی خصوصا از نوع کشاورزی، موثر باشد. بدین ترتیب می توان با استفاده از این داده ها، شاخص های مختلف بررسی خشکسالی از جمله شاخص اختلاف نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI)، شاخص وضعیت پوشش گیاهی (VCI)، شاخص خشکسالی (TDVI)، شاخص وضعیت دما (TCI)، دمای سطح زمین (LST یکی از پارامترهای کلیدی در فیزیک سطح زمین در مقیاس های منطقه ای و جهانی است که برای نمایش تعادل انرژی سطح زمین می باشد) و شاخص رطوبت خاک (SWI) را در منطقه مورد نظر، بدست آورد و در سری زمانی آن را مقایسه نمود.


نقشه جهانی شاخص پوشش گیاهی (NDVI) با استفاده از تصاویر ماهواره ای
نقشه (LST) گرمترین نقاط جهان با استفاده از تصاویر ماهواره ای سنجنده مادیس (که نشان می دهد کویر لوت ایران طی 5 سال از سال 2004 تا 2009 با 70 درجه سانتی گراد گرمترین نقطه جهان بوده است).
نقشه جهانی رطوبت خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای SMAP (Soil Moisture Active Passive  این ماهواره توسط ناسا در ژانویه 2015 پرتاب گردید)

کلیدواژه ها: خشکسالی | خشکسالی ژئوهیدورولوژیکی | خشکسالی هیدرولوژی | مقطع کاربرد | مدرسه سنجش از دور | سنجش از دور | خشکسالی کشاورزی | سازمان فضایی ایران | خشکسالی هواشناسی |



CAPTCHA

دفعات مشاهده: 361 بار   |   دفعات چاپ: 7 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر