24.پایش آسیب پذیری خشکسالی هواشناسی با استفاده از تصاویر ماهواره ای استان مازندران

نوع مقاله : مقاله مستخرج از طرح پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه جغرافیا و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران.

2 دانشیار، گروه جغرافیا و سیستم اطلاعات جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

3 دانش آموخته جغرافیا و مخاطرات محیطی، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

چکیده
زمینه و هدف: امروزه تصمیم­گیران در مواجهه با خشکسالی، نگاه مدیریت تلفیقی مدیریت بحران و خطرپذیری را به صورت توأمان مدنظر دارند. تاکنون استان مازندران خسارت زیادی را از ناحیه مخاطره خشکسالی متحمل شده است. از این رو در منطقه مورد پژوهش، تعیین میزان آسیب­پذیری و نوع وضعیت خطرپذیری خشکسالی هواشناسی به ویژه در دو دهه اخیر، مسأله اصلی مورد این پژوهش است.
روش‌شناسی: به منظور تعیین وضعیت خشکسالی هواشناسی، در این پژوهش از شاخص بارش استاندارد شده (Standard Precipitation Index) استفاده شد. ابتدا آمار بارندگی ماهانه مربوط به 17 ایستگاه هواشناسی منتخب در منطقه جمع­آوری و مورد آزمون صحت، دقت و همگنی داده­ها طی دوره مشترک 2000-2020  قرار گرفت. برای هر یک از ایستگاه­های مورد نظر، عامل درصد فراوانی وقوع خشکسالی­های هواشناسی در مقیاس زمانی سالانه تعیین شد. سپس شاخص خطر خشکسالی  DHI  (Drought Hazard Index) با اختصاص اوزان و درجات برای هر یک از شدت­های مختلف استخراج گردید. همچنین میزان آسیب­پذیری خشکسالی هواشناسی با استفاده از شاخص­های فیزیکی و اقتصادی اجتماعی محاسبه شد و به دنبال آن پهنه­های آسیب­پذیر خشکسالی نیز تعیین گردید. در نهایت بر اساس دو عامل استعداد خطر خشکسالی (Drought Hazard Index) و میزان آسیب­پذیری (Drought Vulnerability Index)، میزان ریسک یا خسارت خشکسالی(Drought Risk Index) محاسبه شد و سپس پهنه­های خطرپذیر خشک­سالی هواشناسی تعیین گردید.
نتایج و یافته‌ها: نتایج پژوهش در خصوص وضعیت­های خشکسالی نشان داد که شدیدترین خشکسالی­ها در سال­های 2000، 2008، 2012، 2014، 2016 و 2017 در منطقه به وقوع پیوسته است. بر اساس شاخص خطر خشکسالی، نتایج نشان داد که پهنه شمالی منطقه و قسمتی میانی آن به گستره­ای معادل 24 درصد در شاخص SPI، 22 درصد در شاخص VCI (شاخص شرایط پوشش­ گیاهی) و 28 درصد  در شاخص VHI (شاخص سلامت پوشش گیاهی) و 20 درصد در شاخص  TCI(شاخص دمای سطحی) از مساحت استان مازندران، مستعد خطر وقوع خشکسالی خیلی زیاد هستند. 35 درصد مساحت استان  واقع در شمال استان، آسیب­پذیری خشکسالی خیلی زیاد داشته است. هم چنین تقریباً در حدود 55 درصد در شاخص SPI، 44 درصد در شاخص VCI، 43 درصد در شاخص VHI و 48 درصد در شاخص TCI  از کل سطح استان، دارای خسارت خشکسالی متوسط تا زیاد بوده است. نتایج این پژوهش بیانگر آن است که خطرات و آسیب­پذیری ناشی از خشکسالی هواشناسی، استان مازندران را به طور جدی تهدید می­کند. نقشه­های خطرپذیری خشک­سالی هواشناسی می­تواند به عنوان ابزار مناسب هشدار دهنده در برنامه اقدامات کاهش خطر برای همه سیاست­گذاران، مدیران و ذینفعان منطقه مورد پژوهش باشد. این موضوع، در برنامه­ریزی فعالیت­های کشاورزی، استفاده بهینه از منابع آب، به ویژه در این استان که معیشت بهره­برداران کشاورزی آن به زراعت دیم و آبی نیز وابسته است، اهمیت خاصی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Monitoring Meteorological Drought Vulnerability Using Satellite Images of Mazandaran Province

نویسندگان English

Saleh Arekhi 1
Somayeh Emaddin 2
Neda Sorizaei 3
1 Associate Professor, Department of Geography and GIS, Faculty of Human Sciences, Golestan University, Gorgan, Iran
2 Associate Professor, Department of Geogrphy and GIS, Faculty of Human Sciences, Golestan University, Gorgan, Iran
3 Graduated in Geography and Environmental Hazards, Golestan University, Gorgan, Iran
چکیده English

Background and Objective: Today decision-makers in dealing with drought consider the integrated management approach of crisis management and risk management simultaneously. So far, Mazandaran province has suffered a lot of damage from drought risk. Therefore, determining the level of vulnerability and type of meteorological drought risk situation in the study area, especially in the last two decades, is the main issue of this study.
Methodology: Methodology in order to determine the meteorological drought situation, the Standard Precipitation Index was used in this study. First, the monthlt rainfall statistics for 17 selected meteorological stations in the region were collected and tested for accuracy, precision and feasibility during the common period of 2000-2020. For each of the station in question the percentage of meteorological drought occurrence was determined on an annual time scale. Then the drought Hazard Index (DHI) was extracted by assigning weights and degrees for each of the different intensities. Also the vulnerability of meteorlogical drought was calculated using physical and socio-economic indicators and then the drought- vulnerable zones were determined. Finally based on the two factors of drought hazard index and vulnerability index, the risk of drought damage was calculated and then the zones at risk of meteorological drought were determined.
Results and Findings: Findings and conclusion the results of the research on drought conditions showed that the most severe droughts occurred in the region in 2000, 2008, 2012, 2014, 2016 and 2017. Based on the drought risk index, the results showed that northern part of the region and its central part with an area equivalent to 24% in the SPI index, 22% in the VCI index (vegetation condition index) and 28% in the VHI index (vegetation health index) and 20%   in TCI index (surface temperature index) the area of Mazadran province are very susceptible to the risk of meteorological drought. 35 percent of the province's area, located in the north of the province, has very high drought vulnerability. The results of this study indicate that the risk and vulnerabilities caused by meteorological drought seriously threaten Mazandaran province. Meteorological drought risk maps can be used as a suitable warning tool in the risk reduction action plan for all policmakers, managers and stakeholders of the studied region. This issue is of particular importance in planning agricultural activities and the optimal use of water resources, especially in this province where the livelihoods of agricultural operators depend on both rainfed and irrigated agriculture.

کلیدواژه‌ها English

MODIS remote sensing
drought
damage index
vulnerability
SPI index
Mazandaran Province
انصافی­مقدم، طاهره، رفیعی­امام، عمار. (1388). پهنه­بندی خشکسالی اقلیمی با استفاده از روش درونیابی معکوس فاصله (IDW) مطالعه موردی:          حوضه دریاچه نمک، تحقیقان مرتع و بیابان ایران، دوره 16، شماره 2، صص 274-292.
https://ijrdr.areeo.ac.ir/article_103580_a982079f2d53989fda29bc5524457c92.pdf
باروتی، حنانه.، یوسف گمرکچی، افشین.، فضل اولی، رامین. (1387). تحلیل و پایش خشکسالی در دشت قزوین با استفاده از شاخص بارش استاندارد شده. سومین کنفرانس مدیریت منابع آب. 25-23 ﻣﻬﺮ.
https://civilica.com/doc/5036
بحرینی، فاطمه.، پناهی، فاطمه.، جعفری، محمد.، ملکیان، آرش. (1397). شناسایی مناطق آسیب­پذیر پوشش گیاهی با خشکسالی با استفاده از سنجش از دور (مطالعه موردی: استان بوشهر)، منابع طبیعی ایران، دوره 71، شماره 2، صص 341-354.
https://jrwm.ut.ac.ir/article_67991_af7b0f4f23341fd60c27ff123f0649d3.pdf
پورهاشمی مجومردی، سیدعلی.، فتح­زاده، علی.، حیات­زاده، مهدی.، فاضل­پور، محمدرضا.، فتوحی، فرزانه. (1401). بررسی آسیب­پذیری ناشی از خشکسالی با استفاده از سیستم­های چند معیاره (مطالعه موردی: شهرستان اردکان)، انجمن علمی آبخیزداری ایران، صص 78-87.
حمزه، سعید؛ فراهانی، زهرا؛ مهدوی، شهریار؛ چترآبگون، امید؛ غلام­نیا، مهدی. (1396). پایش زمانی و مکانی خشکسالی کشاورزی با استفاده از داده های سنجش از دور، مورد مطالعه: استان مرکزی ایران. نشریه تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، سال چهارم، شماره 3. ص 70-53.
https://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2749-fa.pdf
حیدری علمدارلو، اسماعیل.، نسب­پور، سحر.، کشتکار، حمیدرضا. (1396).  داده­کاوی احتمال وقوع خشکسالی در ایران .نشریه مدیریت بیابان، 5(9)، 1-14.
https://doi.org/10.22034/jdmal.2017.27856
حیدری­زادی، زاهده.، اونق، مجید.، کمکی، چوقی بایرام. (1402). ارزیابی خسارت خشکسالی با استفاده از شاخص­های ماهواره­ای خشکسالی و فاکتورهای آسیب­پذیری (مطالعه موردی: استان ایلام)، نشریه تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 29، شماره 4، صص 542-561.
DOI: 10.22092/ijrdr.2022.128077
سلطانی، میلاد؛ سلطانی، عادل؛ کله­هوئی، مهین؛ سلیمانی، کریم. (1398) . پایش خشکسالی منطقه­ای با استفاده از تصاویر لندست، منطقه مورد مطالعه: شهرستان کرمانشاه، فصلنامه اطلاعات جغرافیایی (سپهر)،  دوره 28، شماره 109،ص 138-146.
https://www.sepehr.org/article_35643_195dfc4fba8302054f7b0ce354645422.pdf
زارعی محمودآبادی، راضیه.، خامسی میبدی.، محمدحسن. (1402). پایش خشکسالی با استفاده از شاخص SIAP (مطالعه موردی: استان یزد). سومین کنفرانس بین المللی معماری، عمران،شهرسازی، محیط زیست و افقهای هنر اسلامی در بیانیه گام دوم انقلاب. ص6-1.
ظهیری، عبدالرضا.، حسین شریفان، فرزانه ابارشی.،  مهدی رحیمیان. ( 1393). ارزیابی پدیده­های ترسالی وخشکسالی در استان خراسان با استفاده از نمایه های(PNPI، SPI، NITZCHE)، آبیاری و زهکشی ایران، 4:845-865.
https://idj.iaid.ir/article_54846_a6745b85c9e57eb8ca1817e3dd8b85fb.pdf
https://golestanp.ir
غفوریان، هادی؛ ثنائی­نژاد، سید­حسین؛ داوری، کامران. (1393). بررسی تعیین مناطق مناسب جهت پایش خشکسالی با استفاده از داده­های ماهواره TRMM (مطالعه موردی: استان خراسان رضوی (آب و خاک)، علوم و صنایع کشاورزی (3). 639-648.
https://jsw.um.ac.ir/article_37764_3151eb96ec7d6f60125b3e671600f265.pdf
https://www.agri-peri.ac.ir/dorsapax/userfiles/file/s.golestan.pdf
نصرتی، کاظم . (1393). ارزیابی شاخص بارش- تبخیر و تعرّق استاندارد شده (SPEI) جهت شناسایی خشکسالی در اقلیم‌های مختلف ایران. فصلنامه علوم محیطی، دوره دوازدهم، شماره4، زمستان 1393. 74-63.
https://envs.sbu.ac.ir/article_97468_c78ddd24a33bb281b2c9ba3a1504e6d6.pdf
خلیلی جویباری، رضا.، ردایی، محمود.، باغبان جلودار، علی.، بهرام نژاد، فاطمه. (1397). طرح آمایش استان مازندران، سازمان برنامه و بودجه کشور، سازمان مدیریت و برنامه­ریزی استان مازندران.
http://www.jesb.ir/article_2476_07e6db118389978ced69ddc81c74daf7.pdf
 
Agnew, C.T. (2000). Using the SPI to Identify Drought, Drought Network News, Vol. 12, No. 1, winter 1999-Spring 2000.
Alizadeh, A., (2014). Applied Hydrology, Imam Reza University Press, thirty- eighth edition, 941 pages. Bonaccorso, B., Bordi, I., Cancelliere, A., Rossi, G., & Sutera, A. (2003). Spatial variability of drought: an analysis of the SPI in Sicily. Water resources management, 17(4), 273-296.‏
Chen, Z., Grasby, S.E., & Osadetz, K.G. (2004). Relation between climate variability and groundwater levels in the upper carbonate aquifer, southern Manitoba, Canada, Journal of Hydrology, No. 290: 43–62.
Dabanli, I. (2018). Drought Risk Assessment by Using Drought Hazard and Vulnerability Indexes. Natural Hazards and Earth System Sciences Discussions. 1–15.
Fiorillo, F., Esposito, L., & Guadagno, FM., (2010). Karst spring discharges analysis in relation to drought periods, Using the SPI. Water Resources Manage, 24: 1867-1884. 
Fleig, A.K., Tallaksen, L.M., & Hisdal, H. (2006). Drought Indices Suitable to Study the Linkages to Large-Scale Climate Drivers in Regions with Seasonal Frost Influence. IAHS PUBLICATION, 308, 169.
Haro, D., Abel, S., Javier, P., & Joaquín, A. (2014). Methodology for drought risk assessment in within- year regulated reservoir systems: Application to the Orbigo, River System (Spain). Water Resources Management, 28 (11), 3801-3814.
Hou, W., Yan, P., Feng, G., & Zuo, D. (2021). A 3D Copula Method for the Impact and Risk Assessment of Drought Disaster and an Example Application. Frontiers in Physics, 9, 156.
Jiang, S., Yang, R., Cui, N., & Zhao, L. (2018). Analysis of drought vulnerability characteristics and risk assessment based on information distribution and diffusion in Southwest China. Atmosphere, 9 (7), 2-39.
Khademipour, G., Saberi Anari, S.M., Nekoyi Moghadam, M., Masoudi, A., & Jafari Baghini, R. (2018). Comprehensive Assessment and Zonation of Drought Risk and Vulnerability in Kerman Province. Health in Emergencies and Disasters Quarterly (HDQ). 3: 2. 113-120.
Khoshakhlagh, F., Hejazi Zadeh, Z., Mohammadi, H., & Roshan, G.H. (2006). TOPSIS Approach in Determining and Ranking of Drought (Case Study: Drought Distribution in Several Stations in Khuzestan Province). 5(6):105-127.
Kogan, F.N. (1993). United States droughts of late 1980's as seen by NOAA polar orbiting satellites. International Geoscience and Remote Sensing Symposium, 1:197-199.
Kogan, F.N. (1997). Global drought watch from space. Bulletin of the American Meteorological Society, vol. 78, n°4, p.621-636.
Kogan, F.N. (2001). Operational space technology for global vegetation assessment. Bulletin of American Meteorological Society, 82(9): 1949–1964.
Lorenzo, M.N., Alvarez, Ines., Taboada, J.J.  (2022). Drought evolution in the NM lberian Paninsula overa 60 year period. Journal of Hydrology,
Maccioni, P., Kossida, M., Brocca, L., & Moramarco, T. (2014). Assessment of the Drought Hazard in the Tiber River Basin in Central Italy and a Comparison of New and Commonly Used Meteorological Indicators, ASCE, 05014029-
McKee., T.B., Doesken, N.J., & Kleist, J. (1993). The Relationship of Drought Frequency and Duration to Time Scales, Eighth Conference on Applied Climatology, 17-22 January, Anaheim, California.
Park, S., Im, J., Jang, E., & Rhee, J. (2016). Drought assessment and monitoring through blending of multi-sensor indices using machine learning approaches for different climate regions. Agricultural and forest meteorology, 216: 157-169.                                                                          Doi:https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2015.10.011.
Shahid, S., & Behrawan, H. (2008). Drought risk assessment in the western part of Bangladesh. Natural. Hazards 46: 391-413 (In Persian with English summary).
Svoboda, M. (2000). An introduction to the drought monitor. Drought Network News. 80: 1994-2001.
Thenkabail, P.S., & Gamage, M.S.D.N. (2004). The use of remote sensing data for drought assessment and monitoring in Southwest Asia, Vol 85, Iwmi.
Tingsanchali, T., & Piriyawong, T. (2018). Drought Risk Assessment of Irrigation Project Areas in a River Basin. Engineering Journal, 22 (1), 280-286.
Tsakiris, G., & Vangelis, H. (2004). Towards a drought watch system based on spatial SPI. Water resources management, 18(1), 1-12.‏
Tucker, C.J. (1979). Red and Photographic Infrared Linear Combinations for Monitoring Vegetation, Remote Sensing of Environment 8: 127–150.
Wilhelmi, O.V. & Wilhite, D.A. (2002). Assessing vulnerability to agricultural drought: A Nebraska Case Study. Natural Hazards, 25: 37–58.
Wilhite, D.A, & Vanyarkho, O. (2000). Drought: Pervasive Impacts of a Creeping Phenomenon (Chapter 18), In: D.A. Wilhite (ed.), Drought: A Global Assessment, Natural Hazards and Disasters Series, Routledge Publishers, UK.
Wilhite, D.A., & Vanyarkho, O.V. (2000). Chapter 18 Drought: Pervasive Impacts of a Creeping Phenomenon. Drought Mitigation Center Faculty Publications. I: 71: 245-255.
Wu, C., Yeh, P.J.F., Chen, Y.Y., Lv, W., Hu, B.X., & Huang, G. (2021). Copula-based risk evaluation of global meteorological drought in the 21st century based on CMIP5 multimodel ensemble projections. Journal of Hydrology, 598, 126265.                                                                       https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126265
Wu, H., Hayes, M.J., Weiss, A., & Hu, Q. (2001). An evaluation of the Standardized Precipitation Index, the China‐Z Index and the statistical Z‐Score, International journal of climatology, Vol. 21, No. 6, pp. 745-758.
Yaghmaei, L., Soltani, S., Jafari, R., Bashari, H., & Jahanbazi, H. (2017). An investigation on impact of drought on rangeland and forest vegetation changes in Chaharmahal & Bakhtiari province using MODIS satellite dat, Iranian Journal of Forest and Range Protection Research, 15 (1): 91-108.
Zare khormizie, H., Hosseini, S., Mokhtari, M., & Ghafarian Malamiri, H. (2017). Analysis of relationship between drought and NDVI variations in different vegetation types (Case study: Southern rangelands of Yazd Province). Journal of Arid Biome, 7(2): 85-101.
Zhao, P., Lü, H., Fu, G., Zhu, Y., Su, J., & Wang, J. (2017). Uncertainty of hydrological drought characteristics with copula functions and probability distributions: a case study of Weihe River, China. Water, 9 (5), 334.

  • تاریخ دریافت 10 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 05 مرداد 1404
  • تاریخ پذیرش 24 شهریور 1404
  • تاریخ اولین انتشار 25 شهریور 1404
  • تاریخ انتشار 01 اسفند 1404