برآورد نیاز آبی هامون ها با سطح مبنای برگرفته از پروداکت Landsat در سکوی گوگل ارث انجین

مقدمه قرارگیری منطقه منحصر به فرد اکولوژیکی هامون در دشت سیستان، اهمیت محیط زیستی خاصی به آن بخشیده است و بر اساس کنوانسیون رامسر منطقه هامون به عنوان یک تالاب بین المللی از ارزش های اکولوژیکی خاصی برای جهانیان برخوردار است. با این وجود، نادیده گرفته شدن نیازهای اکولوژیک طبیعت منجر به این شده است برخی بوم سازگان های طبیعی آسیب های جدی دیده و در عین حال به کانون تولید گرد و غبار تبدیل شوند. نیاز به تعیین حداقل نیاز آبی بوم سازگان های آبی و تنظیم جریانات محیط زیستی، مورد توجه جهانی قرار گرفته و از چالش های مهم مدیریت آب و بوم سازگان های تالابی است. داده های ماهواره ای رایگان در دسترس، تغییرات بلندمدت آب های سطحی را نمایان ساخته، مدل سازی را بهبود بخشیده و اطلاع رسانی از تغییرات را جهت تصمیم گیری مدیریت آب مقدور نماید. استفاده از سکوی گوگل ارث انجین (GEE)، نیاز به سرعت در پردازش و دسترسی به داده های متنوع را برطرف نموده است. استفاده از پروداکت لایه آب های سطحی جهان، با در اختیار گذاشتن باند انتقال و باند فصلی  که برآیند تغییرات پهنه های آبی از سال ۱۹۸۳ تا ۲۰۲۱ است، می تواند سطح مبنای مناسبی را جهت محاسبات نیاز آبی پهنه های آبگیر با صرف زمان و هزینه کمتر در اختیار قرار دهد. در این مطالعه سطح مبنای هامون ها با استفاده از پروداکت مذکور در سکوی گوگل ارث انجین استخراج شده و در نرم افزار آرک جی­آی­اس مورد تفسیر و استفاده قرار گرفت. در نهایت نیاز آبی هامون ها با استفاده از روش هیدرولوژیکی محاسبه شد. مواد و روش ها در منطقه سیستان واقع در شرق کشور ایران سه هامون اصلی به نام های پوزک، صابری و هیرمند قرار دارد. جهت برآورد حقابه مورد نیاز برای احیای تالاب، با استفاده از روش هیدرولوژیک بیلان آبی، تلفات آب در یک سال آبی از طریق بارش و دبی جبران خواهد شد. جهت برآورد الگوی آبگیری پهنه تالاب از پروداکت لایه آب های سطحی جهان، در محیط گوگل ارث انجین استفاده شد. با توجه به اینکه این پروداکت برگرفته از تغییرات پهنه های آبی میان سال های ۱۹۸۴ تا ۲۰۱۹ است، می تواند تالاب را بر اساس رفتار کلی هیدرولوژیک به خوبی پهنه بندی نماید. ابتدا با استفاده از باند انتقال، تغییرات پهنه آبی مورد بررسی قرار گرفت. سپس طبقات موجود در این باند با استفاده از باند فصلی مورد تفسیر قرار گرفتند. نقشه نهایی با ادغام طبقاتی که از رفتار مشابهی تبعیت می کردند، ایجاد شد. این نقشه به عنوان سطح مبنای برآورد نیاز آبی مورد استفاده قرار گرفت. جهت آشکارسازی روند آبگیری تالاب در فصل های مختلف سال، از هر طبقه تعدادی پلات استخراج شده و روند تغییرات شاخص NDWI طی پنج سال (ابتدای ۲۰۱۶ تا انتهای ۲۰۲۰)، پایش شد. سپس با استفاده از میانگین بلند مدت ماهیانه (پنجاه ساله) بارش و تبخیر و تعرق منطقه که به متوسط در فصل تبدیل شد، تلفات آبی و میزان دبی ورودی مورد نیاز جهت پایداری پهنه های آبگیر تالاب برآورد شد. نتایج و بحث محدوده های "دائمی به فصلی" و "دائمی از دست رفته" در گذشته آب دار بوده و در حال حاضر میزان آب کمتری را دریافت می کنند. بنابراین جهت تامین حقابه می توانند در اولویت اول قرار گیرند. در عین حال محدوده "فصلی"  بیشترین حضور آب در طی سال را نشان می دهد و در نتیجه می تواند اولویت دوم را در تخصیص حقابه به خود اختصاص دهد. مساحت اولویت یک، ۷/۹۹۳ کیلومترمربع، مساحت اولویت دو، ۸/۸۷۱ کیلومترمربع و مساحت اولویت سه ۶/۱۳۷۰ کیلومترمربع بوده است. بنابراین با ادغام طبقات مذکور نقشه سطح مبنای برآورد نیاز آبی هامون ها در منطقه مورد مطالعه به دست آمد. پس از محاسبه NDWI میانه شاخص برای هر پیکسل در روند ۵ ساله برای هر یک از پهنه ها پایش شد، پایش تغییرات NDWI هر کدام از پهنه ها نشان می دهد بیشترین آبگیری پهنه هامون ها در سطح با اولویت ۱ در بازه زمانی اپریل تا اگوست (فصل بهار و تابستان)، سطح با اولویت ۲ در بازه زمانی فوریه تا ژوئن (فصل زمستان و بهار) و سطح با الویت سوم اغلب خشک و در بعضی از سال ها به ندرت در اپریل آب دار است (فصل بهار). در نتیجه نیاز آبی هامون ها با مساحت ۳۲۳۷ کیلومترمربع معادل ۳۸۰۴ میلیون مترمکعب در سال به دست آمده است. نتیجه گیری با استفاده از الگوی تعداد ماه های حضور آب در پهنه تالاب که از باند فصلی استخراج می شود، طبقات یازده گانه باند انتقال مورد تفسیر قرار گرفتند. با توجه به نتایج این پژوهش نیاز آبی هامون ها ۳/۳۸۰۴ میلیون مترمکعب در سال با سطح مبنای ۳۲۳۷ کیلومترمربع بوده است. نتایج نشان می دهند الگوی رفتار بلند مدت آب در پهنه هامون ها حاکی از عدم وجود سطح آب دار دائمی در این بوم سازگان ها است. تغییرات رفتار آبگیری نمایانگر آب دار بودن پهنه ها در سه فصل بهار، تابستان و زمستان است. یافته های این پژوهش با استفاده از پروداکت GEE و تغییر روند شاخص NDWI در طی زمان توانست به آشکارسازی سیستم  هیدرولوژیک این پهنه ها تا اندازه زیادی کمک نماید و منجر به برآورد واقع بینانه تر حقابه بوم سازگان شود. شاید بتوان بهترین مزیت این روش را در مقایسه با روش های سنتی استفاده از تصاویر ماهواره ای، علاوه بر صرف زمان کمتر، دید جامع تر نسبت به تغییرات منحصر به فرد هر پهنه آبی به نسبت سایر پهنه ها دانست. در حقیقت استفاده از سری زمانی تغییرات کمک می کند برای هر پهنه آبی متناسب با طبیعت همان پهنه برنامه ریزی نمود و مانع از پیش داوری و تکرار یک الگوی ثابت خواهد شد. برآورد نیاز آبی به همراه توزیع فصلی آب، می تواند به مدیران و سیاست گذاران جهت مطالبه حقابه مورد نیاز هامون ها و افزایش بهره وری با مدیریت توزیع آب، کمک نماید.

کلیدواژه ها:

Landsat Product ، Google Earth Engine Platform (GEE) ، Hamoons ، Water Requirement ، پروداکت آب لندست ، سکوی گوگل ارث انجین ، نیاز آبی ، هامون ها.