واکاوی میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران به کمک نمایة ‏NDVI

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار آب‌وهواشناسی، دانشگاه اصفهان

2 دانشجوی کارشناسی ارشد آب‌وهواشناسی، دانشگاه اصفهان

چکیده

گیاه آیینة آب‌وهواست؛ بنابراین نیاز به کسب اطلاعات دربارة وضعیت پوشش گیاهی از قبیل میزان و پراکنش آن اهمیت زیادی دارد. از آنجا که گردآوری اطلاعات دربارة تغییرات پیوستة پوشش گیاهی با روش‌های معمولی بسیار مشکل و پرهزینه است، دورسنجی روش بسیار سودمندی است که دید وسیعی از یک منطقه ارائه می‌دهد. هدف از پژوهش کنونی، بررسی میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران به کمک نمایة تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI) است. در این پژوهش نخست داده‌های 16روزة نمایة NDVI مودیس آکوا در محدودة ایران در بازة زمانی 13/4/1381 تا 23/12/1393 از تارنمای مودیس استخراج و سپس برمبنای نزدیک به 10 میلیارد یاخته، میانگین بلندمدت نمایة 16روزة NDVI ایران در طول سال محاسبه شد. با توجه به اینکه مقادیر NDVI بیش از 2/0 نشان‌دهندة پوشش گیاهی است، میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران برای هر 16 روز در طول سال محاسبه شد. یافته‌ها نشان داد پوشش گیاهی ایران در بازة 5 تا 19 دی‌ماه کمینه است و حدود 8درصد گسترة ایران را می‌پوشاند؛ در حالی که در بازة 26 فروردین تا 11 اردیبهشت بیشینه است و 30درصد ایران را دربرمی‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

long term mean of vegetation analysis in Iran using NDVI index

نویسندگان [English]

  • Majid Montazeri 1
  • Omid Reza Kefayat Motlagh 2
1 Assistant Professor of Climatology, University of Isfahan‎
2 MA Student of Climatology, University of Isfahan
چکیده [English]

Vegetation is the mirror of climate. So getting information regarding the status of crop such as extent and distribution of it is of great importance. As collecting data about the continuous changes of vegetation is a tedious and hard work and take lots of costs. So in like a condition remote sensing is a very efficient way which provide a good view of a region. The goal of this study is to considering the long term mean of Iran’s vegetation using NDVI index. In this paper, the 16 days data of NDVI data of MODIS Aqua from 1381.4.13 to 1393.12.23 were exploited from MODIS web page and then in the base of 10 billion of codes, the long term mean of 16 days NDVI of Iran during the years was calculated. As the NDVI of above 0.2 represents vegetation the long term mean of vegetation was calculated for each of the 16 days. The findings showed that Iran’s vegetation in the period of December 26th to January 9th is minimum and from April 15th to May 1th is maximum.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Long Term Mean
  • Vegetation
  • NDVI
  • MODIS Aqua
  • Iran

مقدمه

پیشرفت فناوری ماهواره‌ای در سال‌های گذشته این امکان را برای کارشناسان علوم زمین فراهم کرده است که سیارة زمین را با دقت بیشتر و به‌صورت همه‌جانبه مطالعه کنند؛ به‌طوری‌که این مطالعات با بهره‌گیری از روش‌های دورسنجی با پرداخت هزینه‌های مالی و اتلاف وقت کمتر صورت می‌گیرد و نتایج به‌دست‌آمده از این روش‌ها در بسیاری از مواقع امکان استناد دارند. ازجمله مطالعات مهمی که با بهره‌گیری از روش دورسنجی انجام می‌شود، مطالعات پوشش گیاهی است که رشد، بیماری، رطوبت، خشکی و شادابی گیاه را نشان می‌دهد. علت این توانایی آن است که پوشش‌های مختلف، چه زنده و چه غیرزنده، درمقابل امواج الکترومغناطیس واکنش متفاوتی دارند که همین امر کمک می‌کند اختلاف پوشش‌های مختلف آشکار شود؛ بر همین اساس پژوهشگران زیادی به‌منظور بررسی پوشش گیاهی از داده‌های دورسنجی استفاده و این روش را مناسب این‌گونه مطالعات ارزیابی کرده‌اند (هیوتی[1]، 2004: 1).

هدف از ایجاد نمایه‌های پوشش گیاهی آن است که بعضی ویژگی‌های پوشش گیاهی مانند تاج‌پوشش، زیست‌توده، گسترة برگ یا درصد پوشش گیاهی پیش‌بینی و ارزیابی شود. اصولاً بازتاب پوشش گیاهی در محدودة طیفی نورِ مرئی (66/0-43/0 میکرومتر) کم و در محدودة فروسرخ نزدیک (1/1- 7/0 میکرومتر) زیاد است. سه ویژگی مهم برگ مانند سبزینه، ساختار فیزیولوژیک و میزان آب، اثر مهمی در بازتاب طیفی آن دارد. با توجه به این مهم، ترکیب باندهای طیفی نور مرئی و فروسرخ نزدیک به بازشناسی پوشش گیاهی خاک و آب کمک می‌کند. شرایط خاک زمینه، اثر چشمگیری بر بازتاب طیفی و محاسبة نمایه‌های پوشش گیاهی می‌گذارد (علوی‌پناه، 1385: 172-171).

درصد پوشش گیاهی، یکی از مؤلفه‌های مهم در بررسی کمی گیاهان سطح زمین، عبارت است از نسبت سطح پوشیده از گیاه به سطح کل که به‌صورت درصد بیان می‌شود (ژانگ و همکاران[2]، 2003: 83). مقدار پوشش گیاهی به‌طور معمول به دو صورت تراکم سطحی و تراکم عمودی بررسی و مطالعه می‌شود. تراکم سطحی بیان‌کنندة میزان مساحت پوشیده‌شده از گیاه در واحد سطح است. تراکم عمودی بیان‌کنندة تعداد لایه‌های برگی در مناطق پوشیده از گیاه است که میزان فتوسنتز و تبخیر و تعرق گیاهان را کنترل می‌کند (گوتمن و ایگناتو[3]، 1998: 1533). در این پژوهش تراکم سطحی پوشش گیاهی ایران‌زمین مطالعه شده است. تخمین درصد پوشش گیاهی در مطالعات گوناگونی کاربرد دارد و از اهمیت خاصی برخوردار است. پوشش گیاهی، یکی از مهم‌ترین مؤلفه‌های تأثیرگذار بر فرسایش خاک محسوب می‌شود. هرچقدر درصد پوشش گیاهی افزایش یابد، میزان فرسایش خاک کاهش می‌یابد (ایلول و استوکینگ[4]، 1976: 61).

با توجه به اهمیت تعیین میزان درصد پوشش گیاهی و کاربردهای گوناگون آن، تاکنون روش‌های زیادی به‌منظور محاسبة این متغیر ارائه شده است؛ برای نمونه روش‌های برداشت میدانی و همچنین استفاده از تصاویر ماهواره‌ای. در طول چند دهة گذشته، نمایه‌های مختلف پوشش گیاهی مشتق‌شده از بازتاب طول موج‌های مختلف تصاویر ماهواره‌ای (به‌ویژه ترکیبی از باندهای سرخ و فروسرخ نزدیک) به‌منظور تخمین ویژگی‌های بیوفیزیکی پوشش گیاهی مانند نمایة سطح برگ (LAI)، زیست‌توده، رشد گیاه و درصد پوشش ارائه شده است که هرکدام بسته به شرایط منطقة مطالعه‌شده نتایج خوبی را نشان داده‌اند (روس[5]، 1974: 371؛ کیای و همکاران[6]، 1994: 119؛ رنداکس و همکاران[7]، 1996: 95؛ هیوتی و همکاران[8]، 1997: 440).

از دیگر روش‌هایی که به‌منظور محاسبة درصد پوشش گیاهی با بهره‌گیری از تصاویر ماهواره‌ای به کار می‌رود، تجزیة یاخته‌های آمیخته است. محدودیت این روش در مناطق خشک آن است که نیاز به انتخاب یاخته‌های خالص[9] دارد. در این مناطق به دلیل تراکم کم پوشش گیاهی، امکان انتخاب این نوع پیکسل برای تخمین درصد پوشش گیاهی وجود ندارد (کانگ[10]، 2005: 248). از ترکیب 10روزة نمایة NDVI که از تصویربرداری سنجندة مودیس با تفکیک 250متری به دست آمده است، برای توصیف الگوهای مختلف رشد در 32 شهرستان در روندونیا بین سال‌های 2001 تا 2003 استفاده شده است. طبقات شش‌گانة مراتع سرسبز نشان داد طبقة مراتع سبز بالا زیر سلطة مراتع جوان است؛ در حالی که طبقة مرتع کم‌سبز در پایین‌ترین طبقه قرار دارد. نسبت مراتع پیر که در طبقة سرسبزی بالا قرار داشتند، کاهش و نسبت مراتعی که در طبقة سرسبزی کم قرار داشتند، افزایش یافته است که حاکی از کاهش بهره‌وری علوفه در طول زمان در روندونیاست (نوماتا و همکاران[11] ، 2007: 1).

لیو و وا[12] (2008) با بهره‌گیری از نمایه‌های NDVI برگرفته از سنجندة مودیس، خشکسالی کشاورزی را در چین میانی بررسی کردند. نتایج مطالعة آنها نشان داد این نمایه در محدودة زمانی و طیفی متفاوت از خشکسالی منطقه‌ای، قاره‌ای و جهانی استفاده می‌شود.

ایران به دلیل گستردگی زیاد به لحاظ طول و عرض جغرافیایی، وجود پیچیدگی پیکربندی ناهمواری‌ها و قرارگیری در معرض یورش توده‌های هوا، ازنظر پوشش گیاهی شرایط ویژه‌ای دارد. پوشش گیاهی این کشور متأثر از عرض جغرافیایی، ارتفاع و توده‌های هواست؛ به‌طوری‌که با تغییر هریک از این عوامل، پوشش گیاهی نیز تغییر خواهد کرد؛ به بیان دیگر شرایط کلی پوشش گیاهی تابعی از عرض جغرافیایی و ارتفاع است و عوامل دیگری مانند دما، بارش و حتی نوع خاک در رویش گیاه در هر مکان نقش دارند. برای بیان وابستگی بین دما و پوشش گیاهی به کار زو و همکاران (2011) اشاره می‌کنیم. بررسی‌های انجام‌شده در فلات تبت نشان داد دما، عامل اصلی کنترل‌کنندة تغییر پوشش گیاهی است و در حال حاضر افزایش دما، گسترة پوشش گیاهی یا فشردگی آن را در منطقه افزایش می‌دهد؛ علاوه بر این طرح احیای زیست‌محیطی که از سال 2005 آغاز شده، نقش مهمی در بهبود پوشش گیاهی منطقه داشته است (زو و همکاران[13]، 2011: 528). این بررسی نشان داد پوشش گیاهی ظاهراً تغییری نکرده، مگر در فاصلة سال‌های 1982- 2003 که اندکی افزایش یافته است؛ اما گسترة پوشش گیاهی پس از سال 2003 افزایش ناگهانی یافته و در سال‌های 2004- 2006 همین مقادیر بزرگ را حفظ کرده است؛ همچنین اثر تغییر دما بر تغییرات پوشش گیاهی بسیار بیش از اثر آب بوده است. بررسی‌های بیشتر نشان داد دمای سطح خاک در ماههای فروردین تا مرداد نقش مهم‌تری در تغییرات پوشش گیاهی داشته است (زو و همکاران، 2011: 534).

رابطة مستقیمی بین نمایة NDVI و میزان بارندگی وجود دارد و تغییرات بارشی در دوره‌های ترسالی و خشکسالی به‌ویژه در مناطقی که از حساسیت آب‌وهوایی برخوردارند، ارتباط و تأثیر مستقیمی بر میزان کمیت و کیفیت پوشش گیاهی دارد (احمدی و همکاران، 1391: 6).

در پژوهشی دیگر میرموسوی و کریمی (1392) اثر خشکسالی را بر پوشش گیاهی استان کردستان با توجه به تصاویر سنجندة مودیس مطالعه کردند و نشان دادند بین میانگین نمایه‌های NDVI و SPI همبستگی زیادی (77/0+) در سطح معناداری 01/0 وجود دارد و با کاهش تقریباً 20/0- از میزان نمایة SPI به ‌طور متوسط 2/1درصد (معادل 350کیلومتر مربع) سطح پوشش گیاهی ضعیف افزایش می‌یابد. این میزان کاهش برای نمایة NDVI تقریباً معادل 01/0 است. نتایج حاصل از محاسبة نمایة SPI نشان داد در سال‌های 2001 و 2008 خشکسالی متوسط در استان کردستان رخ داده است. محاسبة نمایة NDVI در این دو سال نشان می‌دهد میزان پوشش گیاهی ضعیف به‌طور محسوسی افزایش یافته است (به ترتیب 6/80درصد و 6/76درصد)؛ در حالی که در سال 2007، سال تقریباً نرمال، میزان پوشش گیاهی ضعیف برمبنای نمایة NDVI  حدود 7/69درصد محاسبه شد. مقایسة بین سال‌های 2001 با 2007 (تغییر تقریباً 11درصدی پوشش گیاهی ضعیف) به‌خوبی نشان‌دهندة اثر خشکسالی بر پوشش گیاهی در استان کردستان است (میرموسوی و کریمی، 1392: 57). همچنین آنها با محاسبة نمایة NDVI برای چهار ماه آگوست، سپتامبر، اکتبر و نوامبر نشان دادند هرچه از ماه آگوست به سمت ماه نوامبر برویم، از میزان پوشش گیاهی کاسته می‌شود؛ درنتیجه درصد پوشش گیاهی ضعیف افزایش و درصد پوشش گیاهی متوسط و خوب کاهش می‌یابد (میرموسوی وکریمی، 1392: 69).

در پژوهشی سلام‌پور و همکاران (1392) درصد همبستگی بارش فصل رویش و میزان تولید علوفه استان زنجان را بررسی کردند. یافته‌های آنها نشان داد میزان علوفة قابل برداشت از مراتع با بارندگی فصل رویش ارتباط معناداری دارد (سلام‌پور و همکاران، 1392: 1). تأثیرات بارندگی بر پوشش گیاهی برحسب زمان بارش و نوع فرم رویشی متفاوت است؛ به‌طوری‌که در مناطق شهری رابطة معناداری بین میزان بارش و پوشش گیاهی در هیچ یک از مقیاس‌های زمانی دیده نمی‌شود. در مناطق مرتعی بیشترین میزان همبستگی میان بارش فصل بهار و تغییرات پوشش گیاهان دیده می‌شود؛ در حالی که منطقة جنگلی بیشترین همبستگی را با بارش سالیانه نشان می‌دهد و در زمین‌های کشاورزی بیشترین همبستگی با بارش فصل بهار و اسفند دیده می‌شود. در مناطق علفزار نیز همبستگی بیشتری نسبت به بوته‌زارها با میزان بارندگی وجود دارد (هادیان و همکاران، 1393: 47). از آنجا که پوشش گیاهی آیینة آب‌وهواست و همچنین بر حیات اکوسیستم‌های گیاهی و حیوانی بسیار تأثیرگذار است، بنابراین لازم است وضعیت کشور ایران را ازنظر تراکم پوشش گیاهی بررسی کنیم و بدانیم در طول زمان روند پوشش گیاهی ایران به چه صورت است.

 

داده‌ها و روش پژوهش

در این پژوهش از داده‌های سنجندة مودیس آکوا برای بررسی میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران بهره گرفته شد. سنجندة مودیس آکوا در 14 اردیبهشت 1381 خورشیدی توسط سازمان ناسا به فضا پرتاب شد. زمان گذر این ماهواره بر فراز استوا 13:30 به وقت محلی است (وانگ و زی[14]، 2009: 192). ماهوارة آکوا با دو ماه تأخیر داده‌های NDVI را برداشت کرده است. فرمت داده‌ها HDF و بازة زمانی آنها 16روزه است. مختصات این داده‌ها سینوسی[15] است و ایران در مختصات 5 و 6 عمودی و 21 تا 23 افقی قرار دارد (شکل 1). داده‌های این ماهواره به‌صورت کاشی‌های جداگانه در ابعاد 1200*1200 کیلومتری دردسترس است و درمجموع شش کاشی گسترة ایران را پوشش می‌دهد. با توجه به اینکه داده‌های به کار گرفته‌شده خارج از گسترة ایران‌زمین را نیز دربرمی‌گرفت، به کمک تابع این‌پلی‌گون[16] در نرم‌افزار متلب، فقط داده‌هایی استخراج شد که درون مرز جغرافیایی ایران را پوشش می‌داد.

نمایة تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI)، رایج‌ترین نمایة پوشش گیاهی است که به‌صورت زیر تعریف می‌شود:

رابطة 1

 

NIR و RED به ترتیب نمایندة بازتاب اندازه‌گیری‌شده در باند فروسرخ نزدیک و باند سرخ هستند. مقدار این نمایه بین 1- و 1+ است (واژه‌نامة انجمن هواشناسی ایالات متحده، 2013). در این پژوهش مقادیر بیش از 2/0 نشان‌دهندة پوشش گیاهی، مقادیر 2/0≤NDVI≤0 نشان‌دهندة خاک و مقادیر کمتر از صفر نشان‌دهندة آب، برف و یخچال‌های کوهستانی است.

در این پژوهش از داده‌های 16 روزة نمایة تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI) مودیس آکوا[17] در فاصلة زمانی 13/4/1381 تا 23/12/1393 با تفکیک مکانی 500 متر بهره گرفته شد.

 

 

شکل 1. موقعیت جغرافیایی تصاویر استفاده‌شده در سیستم تصویر سینوسی

 

 

یافته‌های پژوهش

با توجه به اینکه ایران جزو ده کشور اول در معرض نابودی جنگل‌ها، نخستین پنج کشور مواجه‌شده با بیابان‌زایی، دومین کشور مواجه با بیشترین فرسایش خاک و صدوسی‌وچهارمین کشور جهان ازنظر پایداری زیست‌محیطی (بنا بر آمار سال 2005 برنامه محیط زیست سازمان ملل) است، اهمیت پوشش گیاهی در تأمین اکسیژن، جلوگیری از فرسایش و همچنین تأمین آب زیرزمینی بر همگان به‌ویژه اهل علم بیش از پیش آشکار است. مهم‌ترین عامل در تثبیت خاک، پیشگیری از روند فرسایش و جذب آب، پوشش گیاهی است. در این بین توجه به پوشش جنگلی در مقایسه با سایر پوشش‌های گیاهی مانند درختچه‌ها و گیاهان مرتعی به دلیل توان زیاد حفظ آب و خاک بیشتر است. با علم به اینکه بیشتر حوضه‌های آبخیز و نقاط بحرانی ایران در مناطق کوهستانی و پرشیب واقع است و همچنین این عرصه‌ها توده‌های تنک و تخریب‌یافتة جنگلی دارد یا کاملاً بدون پوشش درختی است، لزوم برنامه‌ریزی و به‌ویژه مطالعات مناسب در این‌باره کاملاً ضروری به نظر می‌رسد.

تفاوت شدید دما و بارش در ایران، یکی از بارزترین ویژگی‌های آب‌وهوایی ایران با سایر نقاط جهان است. با مقایسة آب‌وهوای نقاط مختلف کشور به‌خوبی به این تنوع و اختلاف پی برده می‌شود؛ برای نمونه میانگین سالیانة بارش ایران نزدیک به 250میلی‌متر است؛ اما بارش دریافتی مناطق کویری از 50میلی‌متر هم کمتر است. در عوض در بعضی نقاط کرانه‌های خزر بارش سالیانه نزدیک به 1800میلی‌متر است (مسعودیان، 1390: 122). از سوی دیگر ایران از دیدگاه دما نیز بسیار متنوع است. دلیل این تنوع، همسایگی خشکی ایران با دو تودة بزرگ آب در شمال و جنوب، گستردگی در عرض جغرافیایی و تنوع ناهمواری است. میانگین دمای ایران 18درجة سلسیوس است که نسبت به میانگین جهانی 15درجة سلسیوس بیشتر است. درنتیجه ایران گذشته از فقر بارش، گرمای زیادی نیز دارد (همان: 92)؛ بنابراین تنوع، ویژگی ذاتی آب‌وهوای ایران است و هیچ‌کدام از عناصر آب‌وهوایی تصویر همگنی ارائه نمی‌دهد. این ناهمگنی و تنوع عناصر آب‌وهوایی بر پوشش گیاهی، نوع خاک و روش زندگی مردم اثر گذاشته است؛ به‌طوری‌که جنگل‌ها و مراتع سرسبز، مجاور بیابان‌های عریان و بی‌حاصل، کوه‌های پوشیده از برف در کنار چاله‌های خشک و دره‌های رسوبی پرجمعیت مجاور دشت‌های بی‌آب و بی‌بهره و عاری از سکنه قرار گرفته‌اند (علیجانی، 1389: 2-1). به دلیل پیچیدگی و تنوع آب‌وهوایی ایران شاهد پوشش گیاهی بسیار متفاوتی نیز هستیم. بررسی پژوهشگران دربارة نمایة NDVI بیشتر در مقیاس محلی و بازة زمانی کوتاه‌مدت بوده است؛ بنابراین برای نخستین بار در این پژوهش میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران به کمک NDVI بررسی شده است.

شکل(2) مقادیر NDVI تعریف‌شده در این پژوهش را نشان می‌دهد. براساس تعریف مقادیر NDVI میان 1-8/0 پوشش گیاهی بسیار انبوه، مقادیر میان 8/0-6/0 پوشش گیاهی انبوه، مقادیر میان 6/0-4/0 پوشش گیاهی متوسط، مقادیر میان 4/0-2/0 پوشش گیاهی تنک و مقادیر میان 2/0-0 پوشش گیاهی فقیر و خاک پس‌زمینه در نظر گرفته شده است؛ البته 1/0 نشان‌دهندة خاک پس‌زمینه است و مقادیر میان 2/0-1/0 نشان‌دهندة علفزارها و بوته‌زارهاست که در این پژوهش به‌منزلة خاک شناخته شده است. مقادیر کمتر از صفر نیز منابع آب و ممکن است دریاچه، تالاب، سد، برف و حتی یخ‌های کوهستانی (در دورة سرد سال) باشد؛ به‌طورکلی در این پژوهش مقادیر NDVI بیش از 2/0 پوشش گیاهی در نظر گرفته شده است.

 

 

شکل 2. مقادیر NDVI تعریف‌شده در این پژوهش

 

 

شکل (3) آهنگ زمانی تغییرات انبوهی پوشش گیاهی را در طول سال خورشیدی در ایران نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود پوشش گیاهی تنک به رنگ آبی است و درصد بیشتری از ایران را دربرگرفته است. این نوع پوشش گیاهی در دی‌ماه کمینه (19/10) و در آغاز اردیبهشت‌ماه بیشینه (11/2) است. پوشش گیاهی متوسط به رنگ سرخ دیده می‌شود و پس از پوشش گیاهی تنک، بیشترین گسترة ایران را پوشش داده است. این نوع پوشش گیاهی نیز مانند پوشش گیاهی تُنُک، در دی‌ماه کمینه (19/10) و در آغاز اردیبهشت‌ماه بیشینه (11/2) است. پوشش گیاهی انبوه به رنگ سبز دیده می‌شود و در آغاز دی‌ماه کمینه (6/10) و در فروردین‌ماه بیشینه (26/1) است. پوشش گیاهی بسیار انبوه به رنگ صورتی دیده می‌شود و کمترین گسترة ایران را پوشش داده است؛ به‌طوری‌که در زمستان دیده نمی‌شود و بیشینة آن در اردیبهشت‌ماه 27/2 است.

 

 

شکل 3. آهنگ زمانی تغییرات انبوهی پوشش گیاهی در طول سال (منبع: نویسندگان، 1393)

 

 

شکل (4) آهنگ درصد گسترة پوشیده از گیاه را در طول سال خورشیدی در ایران نشان می‌دهد؛ همان‌طور که دیده می‌شود پوشش گیاهی در دی‌ماه کمینه (19/10) است. در این هنگام کمتر از 8درصد ایران پوشیده از گیاه است.

 

 

شکل 4. آهنگ درصد گسترة پوشیده از گیاه در طول سال

 

همان‌طور که پیش‌تر گفته شد، این روند طبیعی است؛ زیرا دما نیز کمینه است و با وجود بارش زیاد، شرایط رویش گیاه فراهم نیست. پوشش گیاهی در آغاز اردیبهشت‌ماه بیشینه (11/2) است. در این هنگام پوشش گیاهی حدود 30درصد ایران را پوشش داده و عناصر آب‌وهوایی به‌ویژه دما و بارش به تعادل رسیده‌اند و شرایط رویش گیاه فراهم است؛ به همین دلیل گسترة پوشش گیاهی ایران در این هنگام چشمگیر است.

جدول (1)، درصد انبوهی پوشش گیاهی ایران را در طول سال میلادی نشان می‌دهد. گذشته از تغییرات انبوهی پوشش گیاهی در طول سال، بیشینه، میانگین و درصد پوشش آب و خاک نیز دیده می‌شود. در ردیف آخر هم میانگین کل (برای حدود 13 سال) بیان شده است.

 

جدول 1.درصد انبوهی پوشش گیاهی در طول سال

درصد پوشش گیاهی

درصد

منابع آب و برف

درصد پوشش

خاک

درصد

پوشش گیاهی

تنک

درصد

پوشش گیاهی

متوسط

درصد

پوشش گیاهی

انبوه

درصد

پوشش گیاهی بسیار انبوه

زمان

77/7

73/3

5/88

7/6

03/1

03/0

0

19/10

62/9

63/4

73/85

3/8

28/1

02/0

0

5/11

8/10

43/3

74/85

2/9

55/1

05/0

0

21/11

30/14

07/2

63/83

97/11

15/2

18/0

0

7/12

3/18

1/1

6/80

15

57/2

66/0

001/0

23/12

27/22

9/0

83/76

15/18

02/3

08/1

007/0

10/1

23/27

63/0

12/72

25/21

32/4

33/1

32/0

26/1

08/29

5/0

4/70

58/21

57/5

22/1

69/0

11/2

6/27

44/0

95/71

1/20

6/5

94/0

93/0

27/2

13/24

41/0

44/75

4/18

8/3

98/0

9/0

12/3

7/19

39/0

91/79

8/15

1/2

21/1

55/0

28/3

86/15

39/0

74/83

66/12

44/1

19/1

55/0

13/4

14

37/0

6/85

96/10

3/1

3/1

4/0

29/4

94/12

35/0

7/86

10

44/1

03/1

55/0

14/5

23/12

32/0

44/87

2/9

6/1

1/1

3/0

30/5

74/11

31/0

93/87

76/8

56/1

1/1

3/0

15/6

42/11

31/0

26/88

53/8

43/1

2/1

23/0

31/6

57/10

29/0

12/89

8

27/1

1

21/0

16/7

38/10

3/0

31/89

8

19/1

1

08/0

2/8

95/9

32/0

71/89

8

18/1

79/0

001/0

18/8

35/9

5/0

13/90

7/7

17/1

48/0

0001/0

4/9

15/8

1

84/90

8/6

25/1

1/0

0

20/9

02/8

2

90

9/6

08/1

03/0

0

6/10

 

شکل (5) نشان می‌دهد در دهة نخست و دوم دی‌ماه، میانگین بلندمدت نمایة 16روزة NDVI ایران ناچیز است؛ به‌طوری‌که در این هنگام از سال پوشش گیاهی بسیار انبوه دیده نمی‌شود. پوشش گیاهی انبوه در بخش‌های محدودی از استان‌های گیلان، مازندران و گلستان دیده می‌شود و فقط 03/0درصد از کشور را دربرگرفته است که بسیار اندک است. در کرانة خزر و استان‌های خوزستان، بوشهر و حتی جنوب استان فارس و کرمان، پوشش گیاهی متوسط دیده می‌شود. این نوع پوشش گیاهی 03/1درصد کشور را دربرگرفته است. در کرانة خزر، غرب و جنوب غرب (منطبق بر زاگرس)، شمال شرق، جنوب شرق، استان‌های مرکزی کشور مانند تهران، قم، اصفهان و بخش‌های محدودی از کشور مانند دشت مغان و جنوب استان کرمان، پوشش گیاهی تنک به رنگ سبز روشن دیده می‌شود که 7/6درصد کشور را پوشش داده است. باید توجه داشت لکه‌های آبی‌رنگی که روی البرز، زاگرس و شمال غرب ایران دیده می‌شود، همه نشان‌دهندة آب نیست؛ بلکه ممکن است ناشی از وجود برف و یخ‌های کوهستانی باشد. این احتمال در این هنگام از سال به‌ویژه روی رشته‌کوه‌های البرز و زاگرس به واقعیت بسیار نزدیک است؛ زیرا در بعضی ارتفاعات مانند دماوند، سبلان و زردکوه بختیاری برف دیده می‌شود؛ به همین دلیل است که در این هنگام از سال مقادیر آبی در کشور زیاد است و 73/3درصد از گسترة کشور را دربرگرفته است.

دما و بارش، مهم‌ترین بازیگران چرخة آب‌وهوا، نقش تعیین‌کننده‌ای در پوشش گیاهی دارند؛ بنابراین از یک سو به دلیل شرایط آب‌وهوایی (ازجمله وجود برف و یخ در کوهستان‌ها) سنجندة مودیس بخشی از البرز، زاگرس و شمال غرب ایران را آب تشخیص داده است و از سوی دیگر دمای کم در بسیاری از مناطق کشور مانع رشد گیاه شده است؛ به همین دلیل پوشش گیاهی ایران در این هنگام از سال کمینه است و فقط 77/7درصد گسترة ایران را پوشش داده است؛ بنابراین 5/88درصد کشور را خاک پس‌زمینه دربرگرفته است.

 

 

شکل 5. میانگین بلندمدت نمایة 16روزة NDVI ایران طی بازة زمانی 5 تا 19 دی‌ماه

 

شکل (6) نشان می‌دهد میانگین بلندمدت نمایة 16روزة NDVI ایران در پایان فروردین و دهة اول اردیبهشت‌ماه بیشترین گستره را پوشش داده است؛ به‌طوری‌که گذشته از کرانة خزر، شمال غرب و زاگرس را نیز پوشش داده است. به بیان بهتر فقط در این موقع از سال، شمال غرب ایران پوشش گیاهی چشمگیر دارد.

پوشش گیاهی بسیار انبوه گذشته از استان‌های گلستان و مازندران، در استان گیلان نیز دیده می‌شود که نسبت به 16 روز پیش دو برابر شده و 69/0درصد ایران را دربرگرفته است؛ اما پوشش گیاهی انبوه کمتر شده و 22/1درصد ایران را پوشش داده است. این نوع پوشش گیاهی بیشتر در کرانة خزر و مرکز استان فارس، کرمانشاه، تهران و جنوب همدان دیده می‌شود.

پوشش گیاهی متوسط بیشتر شده و حدود 57/5درصد ایران را پوشش داده است. پوشش گیاهی تنک به نسبت 16 روز پیش تغییر چندانی نداشته و 58/21درصد ایران را دربرگرفته است. این نوع پوشش گیاهی بیشتر در زاگرس، شمال غرب و شمال شرق ایران به رنگ سبز روشن دیده می‌شود.

پهنه‌های آبی فقط 5/0درصد ایران را پوشش داده است که به دلیل ذوب برف‌ها نسبت به زمستان و آغاز بهار کمتر شده است؛ به‌طورکلی پوشش گیاهی ایران در این هنگام از سال بیشینه است؛ به‌طوری‌که 30درصد ایران را دربرگرفته که در طول سال بی‌سابقه است.

 

 

شکل 6. میانگین بلندمدت نمایة 16روزة NDVI ایران طی بازة زمانی 26 فروردین تا 11 اردیبهشت‌ماه

 

 

نتیجه‌گیری

ایران، سرزمینی با آب‌وهوای گرم و خشک در عرض میانه است. مهم‌ترین عامل زیست‌محیطی آن، کمبود منابع آبی است که به‌شدت در پراکنش پوشش گیاهی در کشور تأثیرگذار است؛ به بیان دیگر تغییرات پوشش گیاهی در کشور تابعی از توزیع زمانی دما و بارش است؛ از این ‌رو با تغییر این دو متغیر آب‌وهوایی، رفتار پوشش گیاهی نیز دستخوش تغییر می‌شود. ایران از نظر پوشش گیاهی فقیر است و همین پوشش فقیر نیز در حال نابودی است. از آنجا که نابودی پوشش گیاهی فرسایش خاک، بیابان‌زایی و درنهایت نابودی منابع آبی به‌ویژه آب‌های زیرزمینی را به دنبال دارد، بنابراین تلاش در جهت حفظ پوشش گیاهی و جلوگیری از پیامدهای زیان‌بار آن، امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. به‌منظور برنامه‌ریزی برای حفظ، گسترش و حتی احیای پوشش گیاهی، شناسایی رفتار تغییرات آن در کشور بسیار ضروری است.

یکی از روش‌های جامع، کم‌هزینه و سریع در مطالعة پوشش گیاهی، استفاده از داده‌های پوشش گیاهی ماهواره‌ای است. در این نوشتار برای بررسی میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران از داده‌های
16 روزة نمایة تفاضل بهنجارشدة پوشش گیاهی (NDVI) سنجندة مودیس - آکوا در فاصلة زمانی 1381 تا 1393 با تفکیک مکانی 500 متر بهره گرفته شد. پس از انجام پردازش داده، برمبنای نزدیک به
10 میلیارد یاخته، میانگین بلندمدت NDVI ایران محاسبه شد. با توجه به اینکه مقادیر NDVI بیش از 2/0 نشان‌دهندة پوشش گیاهی است، میانگین بلندمدت پوشش گیاهی ایران برای هر 16 روز در طول سال محاسبه شد. پوشش گیاهی در چهار دستة بسیار انبوه، انبوه، متوسط و تنک بررسی شد. این بررسی نشان داد پوشش گیاهی تنک بیشترین گسترة ایران را پوشش می‌دهد. این نوع پوشش گیاهی در
19 دی‌ماه کمینه است و در 02 اردیبهشت‌ماه به نهایت گسترش خود می‌رسد. رفتار پوشش گیاهی متوسط نیز همانند پوشش تنک است. گستردگی پوشش گیاهی انبوه در 06 دی‌ماه به‌شدت محدود شده است و در
26 فروردین‌ماه به اوج گسترش می‌رسد. پوشش گیاهی بسیار انبوه کمترین گسترة ایران را دربرمی‌گیرد؛ به‌طوری‌که در زمستان دیده نمی‌شود و در
27 اردیبهشت‌ماه به اوج گسترش خود می‌رسد. درمجموع پوشش گیاهی در ایران در دی‌ماه همزمان با اوج سرمای زمستانی به کمترین حد گسترش خود رسیده است؛ به‌طوری‌که حدود 8درصد ایران را دربرمی‌گیرد. اوج گسترش پوشش گیاهی همزمان با بهبود شرایط آب‌وهوایی و آغاز فصل رشد گیاهان در اردیبهشت‌ماه است که حدود ۳۰درصد کشور را در بر می‌گیرد.

در این پژوهش فقط بررسی میانگین پوشش گیاهی در رده‌های مختلف ازنظر تراکم مدنظر بوده است؛ حال آنکه با بررسی سال‌به‌سال هریک از رده‌های پوشش گیاهی ازنظر تراکم، ارزیابی روند کاهش پوشش گیاهی در کشور، شناسایی مناطق آسیب‌پذیر و آسیب‌دیده، جلوگیری از تخریب بیشتر آنها و در مرحلة بعد ترمیم یا احیای آنها امکان‌پذیر می‌شود؛ زیرا نابودی پوشش گیاهی، نابودی اکوسیستم و درنهایت نابودی تمدن چند هزارسالة ایران‌زمین را به دنبال خواهد داشت.



[1] Huete

[2] Zhang et al

[3] Gutman and Ignatov

[4] Elwell and Stocking

[5] Rouse

[6] Qi et al

[7] Rondeaux et al

[8] Huete et al

[9] Endmember

[10] Conghe

[11] Numata et al

[12] Liu and Wu

[13] Xu et al

[14] Wang and Xie

[15] Sinusoidal

[16] Inpolygon

[17] ftp://ladsweb.nascom.nasa.gov/allData

احمدی، محمود، نارنگی‌فرد، مهدی و فخاری واحد، مجتبی، (1391). پایش تأثیر تغییرات میزان بارش بر شاخص پوشش گیاهی در حوضة آبریز سروستان، همایش ملی تغییرات اقلیم و مهندسی توسعة پایدار کشاورزی و منابع طبیعی، تهران، شرکت علم و صنعت طلوع فرزین، 8-1.

سلام‌پور، کبری، معانی، مجید و قربانی، غفار، (1392). بررسی آثار بارندگی فصل رویش بر میزان علوفة برداشت‌شده از مراتع (مطالعة موردی: شهرستان زنجان)، اولین همایش ملی توسعة پایدار کشاورزی با کاربرد الگوی زراعی، همدان، گروه توسعة پایدار کشاورزی، 8-1.

علوی‌پناه، سید کاظم، (1385). کاربرد سنجش از دور در علوم زمین، جلد اول، چاپ دوم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران.

علیجانی، بهلول، (1389). آب‌وهوای ایران، جلد اول، چاپ دهم، تهران، انتشارات پیام نور.

فاتحی ‌مرج، احمد و باقری‌نیا، مژگان، (1390). بررسی خشکسالی مرتعی غرب ایران با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای MODIS در سال‌های 1386 تا 1389، علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دورة 5، شمارة 16، 22-13.

مسعودیان، سید ابوالفضل، (1390). آب‌وهوای ایران، جلد اول، چاپ اول، مشهد، انتشارات شریعة توس.

میرموسوی، سید حسین و کریمی، حمیده، (1392). مطالعة اثر خشکسالی بر پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر سنجندة MODIS (مورد مطالعه: استان کردستان)، جغرافیا و توسعه، دورة 11، شمارة 31، 76-57.

هادیان، فاطمه، حسینی، سید زین‌الدین و سیدحسنی، منصوره، (1393). پایش تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از اطلاعات بارندگی و تصاویر ماهواره‌ای N0AA AVHRR در استان کرمانشاه، نشریة مرتع‌داری، دورة 1، شمارة 1، 62-46.

Conghe, S., (2005). Spectral mixture analysis for subpixel vegetation fractions in the urban environment: How to incorporate endmember variability? ,Remote Sensing of Environment, Vol 95 (2), 248–263.

Elwell, H. A., & Stocking, M. A., (1976). Vegetal cover to estimate soil erosion hazard in Rhodesia, Geoderma, Vol 15 (1), 61-70.

Gutman, G., & Ignatov, A., (1998). The derivation of the green vegetation fraction from NOAA/AVHRR data for use in numerical weather prediction models, International Journal of Remote Sensing, Vol 19 (8) ,1533-1543.

Huete, H., Liu, Q., Batchily, K., & Van Leeuwen, W., (1997). A comparison of vegetation indices over a global set of TM images for EOS-MODIS, Remote Sensing of Environment, Vol 59, 440-451.

Huete, A., (2004). Remote Sensing for Natural Resources Management and Enviromental Monitoring, Manual of remote sensing 3 ed., Vol 4, Univercity of Arizona.

Liu, C. L., Wu, J. J., (2008). Crop drought monitoring using MODIS NDVI over Mid-Territory of China, International Geosciense and Remote Sensing Symposium, 2008. IGARSS 2008, IEEE International (Vol 3, pp III-883), IEEE.

Numata, Izaya; A.Roberts, Dar; Sawada, Yoshito; A.Chadwick, oliver; P.Schimel, Joshua & V.Soares, Joao, (2007). Earth Interaction, No 11, Pp 1-25.

Qi, J., Chehbouni, A., Huete, A. R., & Kerr, Y. H., Sorooshian, S., (1994). A Modified Soil Adjusted Vegetation Index (MSAVI), Remote Sensing of Environment, Vol 48 (2), 119-126.

Rondeaux, G., Steven, M., & Baret, F., (1996). Optimisation of soil-adjusted vegetation indices, Remote Sensing of Environment Vol 55 (2), 95-107.

Rouse, J. W., Haas, R. H., Schell, J. A., Deering, D. W., & Harlan, J. C., (1974). Monitoring the vernal advancement of retrogradation of natural vegetation,NASA/GSFG, Type III. Final Report, 371.

Wang, X., H. Xie., (2009). New methods for studying the spatiotemporal variation of snow cover based on combination products of Modis Terra and Aqua, Jornal of Hydrology, Vol 371(1-4), 192-200.

Xu, W., Gu, S., Zhao, X.Q., Xiao, J., Tang, Y., Fang, J., Zhang, J., Jiang, Sh., (2011). High Positive Correlation Between Soil Temperature and NDVI from 1982 to 2006 in Alpine Meadow of the Three-River Source Region on the Qinghai-Tibetan Plateau, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, No 13, pp 528-535.

Zhang, Y. X., Li, X. B., & Chen, Y. H., (2003). Overview of field and multi-scale remote sensing measurement approaches to grassl and vegetation coverage, Advanced Earth science, Vol 18 (1), 85-93 (in Chinese with English abstract).

http://Www.unep.org.(2015.15.9)