خشکسالی به عنوان یک چالش بر بخش مهم کشاورزی آسیب می زند. با توجه به پدیده تغییرات اقلیم و کاهش بارندگی در سال های اخیر، خشکسالی به یک معضل بزرگ در جهان و به طور کلی در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران تبدیل شده است.
بدین جهت پایش و مدیریت خشکسالی امری ضروری می باشد. روشهای سنتی عمدتا بر پایه مشاهدات ایستگاه های هواشناسی هستند و بیشتر به بررسی خشکسالی هواشناسی می پردازند، اما استفاده از تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای به عنوان یک ابزار مفید جهت پایش مکانی و زمانی خشکسالی کشاورزی مورد توجه محققین و متخصصین واقع شده است.
تعریف خشکسالی
خشکسالی جزئی از ویژگی های سیستم آب و هواست که بدون هیچ اخطار و بدون توجه به مرزهای جغرافیایی و یا تفاوت های اقتصادی و سیاسی هرسال رخ می دهد. از این رو می توان سه تعریف جداگانه از دیدگاه های هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی در رابطه با خشکسالی ارائه نمود:
دراین رابطه هواشناسان عموما خشکسالی را به عنوان دوره ای در نظر می گیرند که در طول آن بارش به طور قابل توجه ای کمتر از بارش به مقدار معمول باشد، که البته موقعیت مکانی و فصل نیز بر این تعریف تاثیر گذار می باشد.
دانشمندان علوم کشاورزی، خشکسالی را بیشتر از نظر زندگی گیاهی و مقدار رطوبت خاک در نظر می گیرند و در نتیجه برای آنها عدم بارش در دوره ای خاص چندان مهم نیست اگر رطوبت خاک در حد مناسبی باشد.
از دیدگاه هیدرولوژیست ها خشکسالی فقط در کاهش جریان رودخانه ها و افت سطح آب زیر زمینی خود را نشان می دهد.
نا گفته نماند رطوبت خاک و بارش در یک ارتباط تنگاتنگ با یکدیگر قرار دارند.
خشکسالی در ایران
خشکسالی در اکثر مناطق مناطق خشک و نیمه خشک جهان پدیده ای تهدید کننده در تولیدات کشاورزی، آب قابل دسترس، بیابان زدایی و از بین رفتن پوشش گیاهی طبیعی می باشد.
ایران کشور پهناوری است که به علت موقعیت خاص جغرافیایی و توپوگرافیکی از آب و هوای متفاوتی برخوردار است. علاوه بر این میزان بارش سالانه آن کم است، نوسانات شدید بارندگی در مقیاس های روزانه، فصلی و سالانه موجب بروز عدم اطمینان کافی نسبت به دریافت حداقل بارش مورد نیاز مصارف کشاورزی، جریان های سطحی و سفره آب های زیرزمینی و همچنین نیازهای انسانی می شود.
در نتیجه می توان اظهار داشت، با توجه به قرار گرفتن ایران در منطقه خشک و نیمه خشک و کمبود منابع آبی وقوع خشکسالی در کشور امری اجتناب ناپذیر محسوب می شود. لذا لزوم تحقیق بیشتر جهت پایش تغییرات مکانی و زمانی خشکسالی و ارائه راهکارهای به موقع و صحیح جهت مقابله با آن ضروری می باشد.
اهمیت پایش خشکسالی با استفاده از تکنیک های سنجش از دور
به منظور پایش و ارزیابی دقیق از گسترش پدیده خشکسالی، بایستی اطلاعات درست و قابل اعتمادی از توزیع مکانی و زمانی پارامترهای هواشناسی، هیدرولوژیکی و متغیرهای سطحی وجود داشته باشد. داده های به دست آمده از تکنیکهای سنجش از دور دارای پتانسیل لازم در این زمینه می باشد. بدین صورت که از طریق دریافت اطلاعات با قدرت تفکیک مکانی و زمانی در سطح وسیعی از زمین و به صورت دریافت در بازه های زمانی متفاوت، امکان پایش روند خشکسالی ها با استفاده از تکنیک های سنجش از دور براساس بازتابندگی طیفی در باندهای مختلف و امکان محاسبه در هر پیکسل فراهم خواهد شد.
به دلیل محدودیت مکانی و زمانی داده های زمینی و همینطور پراکندگی نامناسب ایستگاه های هواشناسی لزوم گسترش روش های نوین و استفاده از تکنیک جدید سنجش از دور و تصاویر ماهواره ای جهت پایش خشکسالی وجود دارد.
استفاده از روش های نوین به جهت قابلیت داده پردازی و مدلسازی بالا و بازخوانی داده های نقاط مختلف بخصوص در سال های اخیر در مدیریت و ساماندهی مناسب اثرات خشکسالی علاوه بر شاخص ها و روش های آماری، داده های تصاویر ماهواره ای نقش مهم و بسزایی در پایش خشکسالی ایفا می کند.
شاخص های قابل استخراج از تصاویر ماهواره ای
محققان زیادی با تکیه بر شاخص های قابل استخراج از تصاویر ماهواره ای اقدام به ارزیابی تغییرات محیطی و آب و هوایی نموده اند.
به عنوان مثال شاخص NDVI یا همان شاخص گیاهی به راحتی از طریق تصاویر ماهواره ای قابل استخراج هستند. عدد این شاخص از طریق اختلاف بازتابش نورخورشید از سطح گیاه در محدوده طیفی نور مرئی و مادون قرمز به ماهواره ها به دست می آید که عدد این شاخص بین 1 و 1- متغیر است. از آنجا که آب و هوا ارتباط مستقیم با پوشش گیاهی دارد، شاخص پوشش گیاهی برای ارزیابی آب و هوا استفاده می شود.
از دیگر شاخص های قابل توجه، شاخص سلامت پوشش گیاهی VCI است که بر اساس ارزیابی وضعیت شاخص گیاهی در دراز مدت (معمولا یک ماه) به دست می آید و اگر عدد این شاخص کوچک و نزدیک به صفر باشد نشان دهنده وجود خشکسالی شدید در آن زمان و در محدوده مکانی تصویر ماهواره ای مربوطه می باشد.
شاخص TCI نیز براساس تغییرات عملکرد پوشش های گیاهی نسبت به دما در یک دوره خاص به دست می آید که به آن شاخص تغییر دما نیر گفته می شود.
سنجش از دور و خشکسالی
به دلیل ناکافی بودن داده های اقلیمی و آمارهای عددی نیاز به داده های گسترده تر و قابل اعتمادتر جهت پایش زمین وجود دارد. چندین سال است که محققان و مهندسان علوم سنجش از دور از طریق استخراج شاخص های گیاهی گفته شده اقدام به پایش خشکسالی نموده اند.
امروزه با استفاده از تکنیک های سنجش از دور مانند الگوریتم های SEBAL و SEBS جهت براورد پارامتر مهم تبخیر و تعرق در سطوح وسیع و ناهمگن کاربرد دارد و استفاده از پارامتر تبخیر و تعرق نقش بسزایی در پایش وسیع تغییرات آب و هوایی و خشکسالی دارد.
به طور کلی امکان استفاد توامان از داده های زمینی و داده های فضایی به عنوان پشتیبان محکم و تکمیلی تاثیر بسیار زیادی در علوم کشاورزی داشته است.
