تحلیل روند پوشش گیاهی با استفاده از سری زمانی NDVI ماهواره مودیس در شمال شرق ایران

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد هواشناسی کشاورزی ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده مهندسی زراعی، گروه مهندسی آب

2 استادیار هواشناسی کشاورزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، دانشکده مهندسی زراعی، گروه مهندسی آب

3 عضو هیات علمی، گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 دانش‌آموخته دکتری جنگلداری دانشگاه تهران

10.22069/jwsc.2022.20208.3554

چکیده

سابقه و هدف: پوشش گیاهی اهمیت زیادی در تأمین مواد آلی، تنظیم چرخه کربن و تبادل انرژی در سطح زمین دارد. در سال‌های اخیر، تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی، رویدادهای مکرری مانند سیل، دما بالا و خشک‌سالی را ایجاد کرده که می‌تواند به اکوسیستم‌های زمینی آسیب برساند. تغییرات آب و هوایی ناشی از تغییر اقلیم مستقیماً بر رشد پوشش گیاهی تأثیر می‌گذارد؛ از سوی دیگر، تغییرات پوشش گیاهی نیز با تنظیم آب، تبادل انرژی و غلظت دی‌اکسیدکربن به تغییرات آب و هوایی باز‌‌‌‌خورد‌‌ نشان می‌‌دهد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، که باهدف بررسی روند تغییرات پوشش گیاهی در منطقه موردمطالعه در طی دوره زمانی 2018-2001 صورت گرفت از داده‌های سری زمانی ترکیبی 16 روزه MODIS-NDVI به نام MOD13Q1 با اندازه تفکیک مکانی 250 متر استفاده شد. جهت بررسی روند ‌تغییرات‌ ‌پوشش‌ گیاهی‌ و‌ معنی‌داری‌آن در‌ این پژوهش، روش غیرپارامتری من-کندال‌ به کار‌ گرفته شد. همچنین ارتباط روند تغییرات پوشش گیاهی با ارتفاع نیز بررسی شد.
یافته‌ها: نتایج این تحقیق نشان داد از کل مساحت منطقه موردمطالعه 52 درصد منطقه روند کاهشی پوشش گیاهی داشته و مابقی روند افزایش پوشش گیاهی را نشان داد که البته روند کاهش معنادار پوشش گیاهی در حدود 5 و 1 درصد به ترتیب در 36 و 32 درصد از منطقه رخ‌داده است. همچنین 31 و 26 درصد از مساحت منطقه موردمطالعه دارای روند افزایش معنادار پوشش گیاهی در سطح 5 و 1 درصد بود. در بررسی ارتباط آماره z من‌کندال با ارتفاع نتایج نشان داد با افزایش ارتفاع آماره z من‌کندال افزایش می‌یابد و ضریب همبستگی ارتفاع با آماره z حدود 62/0 می‌باشد. در حقیقت روندهای مثبت معنادار پوشش گیاهی در ارتفاعات بالاتر و روندهای منفی معنادار پوشش گیاهی در ارتفاعات پایین رخ می‌دهد و بررسی محل تقاطع خطوط معناداری 95 و 99 درصد با خط برازش یافته به ترتیب ارتفاعات 2030 و 1860 متر برای روند معنادار مثبت در حد 95 و 99 درصد و ارتفاعات 670 و 840 برای روند منفی در حد 95 و 99 درصد به دست آمد به عبارتی در ارتفاعات بالای 2030 و 1860 متر روند تغییرات پوشش گیاهی مثبت و در ارتفاعات کمتر از 670 و 840 متری روند تغییرات پوشش گیاهی به‌طور معناداری کاهشی است.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش روند معنادار سبزینگی پوشش گیاهی را در ارتفاعات بیش از 2000 متر منطقه نشان داد که در حقیقت با افزایش دمای ناشی از تغییر اقلیم در ارتفاعات این امکان به وجود آمده که با افزایش طول دوره رشد و وقوع شرایط دمایی مناسب رشد در ارتفاعات شرایط زیستی برای رشد بیشتر گیاهان در ارتفاعات مناسب شده که این افزایش پوشش گیاهی بیشتر در شرق و شمال شرق منطقه موردمطالعه است. همچنین روند معنادار کاهش پوشش گیاهی در مناطق کم ارتفاع کمتر از 670 متر نیز می-تواند به‌دلیل افزایش نیاز آبی گیاهان کم ارتفاع و وقوع تنش های دمایی در این نقاط باشد که این کاهش‌ها بیشتر در نوار شرقی، جنوبی و ارتفاعات پایین منطقه موردمطالعه هست؛ اما به‌نظر می‌رسد نقاط مابین این دو حد ارتفاعی روند معناداری در تغییرات پوشش گیاهی نداشته‌اند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Vegetation trend analysis using NDVI time series of Modis satellite in the northeast of Iran

نویسندگان [English]

  • Morteza Dastigerdi 1
  • Mehdi Nadi 2
  • Mahmoud Raeini-sarjaz 3
  • Khadijeh Kiapasha 4
1 M.Sc. Student of Agrometeorology, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University, Faculty of Agricultural Engineering, Department of Water Engineering,
2 Assistant Professor of Agrometeorology, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University, Faculty of Agricultural Engineering, Department of Water Engineering
3 Professor of Agrometeorology, Sari Agricultural sciences and Natural Resources University, Faculty of Agricultural Engineering, Department of Water Engineering
4 Ph.D. graduated of Foresty sciences, University of Tehran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: Vegetation is very important in providing organic matter, regulating the carbon cycle and exchanging energy at the surface. In recent years, climate change and global warming have created frequent events such as floods, high temperatures and droughts that can damage terrestrial ecosystems. Weather fluctuation due to climate change directly affects vegetation growth, on the other hand, vegetation respond to climate change by regulating water, energy exchange, and carbon dioxide concentrations.
Materials and methods: In this study, which was conducted to investigate the trend of vegetation changes in the study area during the period 2001-2018, 16-day combined time series data of MODIS-NDVI called MOD13Q1 with a spatial resolution of 250 meters was used. In this study in order to investigate the significance trend of vegetation cover, the non-parametric Mann-Kendall method was taken. Also the relationship between vegetation changes and altitude was investigated.
Results: Of the total area of the study area, 52% of the area had a decreasing trend of vegetation and the rest showed an increasing trend of vegetation, although a significant decrease in vegetation at the level of 5 and 1% occurred in 36% and 32% of the area, respectively. Also, 31 and 26 percent of the study area had a significant increase in vegetation at the level of 5 and 1 percent. In the study of the relationship between Z-Kendall statistic and height, the results showed that with increasing the height of Z-Kendall statistic increases and the correlation coefficient of height with Z-statistic is about 0.62. It seems that significant positive trends in vegetation occur at higher altitudes and significant negative trends in vegetation occur at lower altitudes. 99% and altitudes of 670 and 840 were obtained for the negative trend of 95 and 99%. In other words, at altitudes above 2030 and 1860, the trend of vegetation changes is positive and at altitudes below 670 and 840 meters, the trend of vegetation changes is significantly decreasing.
Conclusion: The results of this study showed a significant trend of greening at altitudes of more than 2030 meters in the region. It seems that with the increase of temperature due to climate change at elevated area, suitable temperature conditions and increasing of growing season length is provided for crop growth at altitudes. This increase in vegetation was further observed in the east and northeast of the study area. Also, the significant decrease in vegetation in low altitude areas less than 670 meters can be due to increased water requirement of low altitude plants and the occurrence of temperature stresses in these areas, which are mostly in the eastern, southern and low altitudes of the study area. However, it seems that the area between these two altitudes have not had a significant trend in vegetation changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Vegetation change
  • trend analysis
  • Time series
  • Mann-Kendall
  • MODIS-NDVI