تحلیل روند تغییرات پوشش گیاهی ایران با استفاده از شاخص NDVI تصاویر ماهواره ای MODIS در بازه زمانی ۲۰۲۰-۲۰۰۰

پوشش گیاهی جزء اصلی بیولوژیکی اکوسیستم های زمینی است و نقش اساسی در حفظ خاک و آب، تنظیم ترکیب اتمسفر، و کاهش افزایش غلظت گازهای گلخانه ای ایفا می کند، تغییر در پوشش گیاهی تاثیر زیادی بر محیط زیست خواهد داشت. هدف از این پژوهش، تحلیل روند تغییرات پوشش گیاهی در کشور ایران طی بازه زمانی ۲۰ ساله از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ با استفاده از شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) حاصل از داده های ماهواره ای سنجنده MODIS است. بنابراین، تجزیه و تحلیل روند تغییرات پوشش گیاهی در بازه زمانی طولانی و در کلاس های مختلف پوشش ضروری است. در این تحقیق برای بررسی پوشش گیاهی از شاخص تفاضل نرمال شده پوشش گیاهی (NDVI) ماهانه سال های ۲۰۰۰، ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ در بازه زمانی ۲۰۰۰-۲۰۲۱ استفاده می شود، که این تصاویر از ماهواره ترا سنجنده مودیس (MOD۱۳A۲) بدست می آید. این شاخص مهم ترین شاخص پوشش گیاهی برای بررسی تغییرات طولانی مدت با قدرت تفکیک مکانی (رزولوشن) ۱ کیلومتر می باشد. دامنه تغییرات این شاخص بین ۱ و ۱- است. ابرها، برف و آب کم ترین مقدار و پوشش گیاهی سبز بیش ترین مقدار شاخص NDVI را نشان می دهند. گیاهان سبز، مقادیر شاخص بالایی را نشان خواهند داد، آب مقادیر منفی و خاک برهنه مقادیری نزدیک به صفر دارد. بنابراین برای تحلیل روند تغییرات داده های سری زمانی ماهانه NDVI و پردازش آن ها در محیط نرم افزاری GIS، شاخص NDVI به ۵ کلاس تقسیم شدند، که هر کلاس نشان دهنده نوع پوشش زمین می باشد. بطوریکه تحلیل درصد هر یک از کلاس ها درصد تغییرات الگوهای مکانی و زمانی منطقه مورد مطالعه را نشان می دهد. بررسی تغییرات متوسط سالانه شاخص NDVI از سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ نشان داد که بیشترین مقدار این شاخص در سال های مختلف در قسمت های شمالی، شمال غربی، به صورت پراکنده در قسمت های غربی و جنوب غربی ایران مشاهده شده است. بررسی تغییرات شاخص NDVI در بازه زمانی ۲۰ ساله نشان داد که در کل مساحت ایران این شاخص در بازه زمانی ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۰، ۲۰۱۰ تا ۲۰۲۰ و ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ به ترتیب حدود ۲۵ درصد از منطقه مورد مطالعه افزایشی و حدود ۷۵ درصد آن کاهشی بوده است. بررسی شاخص پوشش گیاهی NDVI در پنج کلاس ۰.۰-۰.۱، ۰.۱-۰.۲، ۰.۲-۰.۴، ۰.۴-۰.۶ و بیش از ۰.۶ در سال های ۲۰۰۰، ۲۰۱۰ و ۲۰۲۰ نشان می دهد که این کلاس ها در سال ۲۰۰۰ به ترتیب ۵۲.۶۱، ۳۹.۰۲، ۶.۲۸، ۱.۲۱، ۰.۸۸ درصد، همچنین این کلاس ها در سال ۲۰۱۰ به ترتیب ۴۴.۲۸، ۳۵.۳۶، ۱۷.۸، ۱.۶۲، ۰.۹۴ و در سال ۲۰۲۰ به ترتیب ۴۰.۰۵، ۳۹.۲۱، ۱۸.۰۸، ۱.۷۵، ۰.۹۲ درصد از منطقه مورد مطالعه را به خود اختصاص داده اند. بررسی درصد تغییرات مساحت کلاس های مختلف NDVI ایران را در سال ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۰ نشان داد که در این بازه زمانی درصد مساحت کلاس ۰.۲-۰.۴ و ۰.۴-۰.۶ افزایش یافته که این افزایش بین سال های ۲۰۰۰-۲۰۲۰ به ترتیب حدود ۱۸.۳۶ و ۰.۸۵ درصد بوده است. نتایج این بررسی نیز نشان داد که کلاس های ۰.۰-۰.۱، ۰.۱-۰.۲ و بیشتر از ۰.۶ در این بازه زمانی ۲۰ ساله کاهشی بوده به طوری که به ترتیب در بین سال های ۲۰۱۰-۲۰۰۰، ۲۰۱۰-۲۰۲۰، ۲۰۰۰-۲۰۲۰ کلاس ۰.۰-۰.۱ حدود ۱۲.۹۶، ۶.۵۹، ۱۹.۵۵ درصد، کلاس ۰.۱-۰.۲ حدود ۶۹.۵ درصد در بین سال های ۲۰۱۰-۲۰۰۰ و در کلاس بیشتر از ۰.۶ در بین سال های ۲۰۲۰-۲۰۱۰ حدود ۰.۰۳۸ درصد کاهش داشته است. بررسی تغییرات طبقات پوشش گیاهی نشان داد که شاخص پوشش گیاهی NDVI در طبقات ۰.۰-۰.۱، ۰.۱-۰.۲، ۰.۲-۰.۴، ۰.۴-۰.۶ و بیش از ۰.۶ قرار گرفته است که بیشترین درصد پوشش گیاهی در کلاس های ۰.۰-۰.۱، ۰.۱-۰.۲ قرار گرفته است که ۹۱.۶۳ درصد در سال ۲۰۰۰، ۷۹.۶۳ درصد در سال ۲۰۱۰ و ۷۹.۲۵ درصد پوشش در سال ۲۰۲۰ را به خود اختصاص داده اند که روند کاهشی داشته است. این در حالی است که کلاس ۰.۴-۰.۶ کمتر از ۲ درصد پوشش گیاهی را در بر گرفته است و روند افزایشی نشان داده است. بیشترین درصد پوشش گیاهی در طبقات ۰.۰-۰.۱ و ۰.۱-۰.۲ قرار گرفته که بیش از ۹۰ درصد پوشش گیاهی را به خود اختصاص داده و کمتر از ۱ درصد مساحت منطقه در کلاس بیشتر از ۰.۶ قرار گرفته است. در ایران کلاس های ۰.۲-۰.۴ و ۰.۴-۰.۶ روند افزایشی داشته و کلاس ۰.۰-۰.۱ روند کاهشی داشته اند. نتایج حاصل نشان داد که در طی این بازه زمانی، بخش عمده ای از منطقه مورد مطالعه دچار کاهش پوشش گیاهی شده است، به گونه ای که تنها ۲۰.۷۸ درصد افزایش و ۲۲.۷۹ درصد کاهش NDVI مشاهده شد. همچنین، کاهش پوشش در کلاس های پایین تر (۰.۰-۰.۱) NDVI و افزایش در کلاس های متوسط (۰.۲-۰.۴ و ۰.۴-۰.۶) مشاهده گردید که بیانگر افزایش پوشش درختچه ای و مراتع است. این مطالعه نقش موثر سنجش از دور را در تحلیل تغییرات اکوسیستمی و پوشش گیاهی در مقیاس های وسیع تایید می کند.

کلیدواژه ها:

NDVI ، سنجش از دور ، پوشش گیاهی ، MODIS ، ایران ، تغییرات زمانی-مکانی