بررسي رابطه بين دماي سطح زمين با تغييرات پوشش گياهي و گستره آبي در شهرستان ارسنجان، ايران

پيشينه و هدف تغييرات پوشش زمين و رطوبت خاك تأثير زيادي بر دماي سطح زمين دارد؛ بنابراين، دماي سطح را مي‌توان براي مطالعه تغييرات پوشش زمين و بيابان‌زايي استفاده كرد. شهرستان ارسنجان كه در شمال شرق استان فارس واقع گرديده است، داراي پوشش جنگلي و مرتعي نسبتاً خوبي است. برداشت بيش‌ازحد منابع آب زيرزميني و نيز كاهش مقدار بارش، باعث كاهش سطح آب در اين منطقه و خشكيدگي بسياري از چاه‌ها طي سال‌هاي اخير شده است. اين مسائل باعث شده تا سطح زير كشت محصولات كشاورزي و نيز مساحت پوشيده از آب درياچه بختگان در اين پهنه طي سري زماني كاهش يابد. با اين حال، تاكنون بررسي دماي سطح زمين و ارتباط آن با تغييرات كاربري زمين در شهرستان ارسنجان موردمطالعه قرار نگرفته است. لذا در اين پژوهش، تغييرات فضايي زماني دماي سطح زمين و ارتباط آن با پوشش گياهي و سطح درياچه بختگان موردبررسي قرارگرفته است. مواد و روش ها تعداد 11 تصوير مربوط به داده‌هاي Level1 ماهواره لندست از منطقه موردمطالعه از سال 2003 تا 2018 ميلادي تهيه گرديد. ازآنجاكه وضعيت پوشش گياهي در اين منطقه در ماه‌هاي آوريل و مي به علت بارش‌هاي زمستانه، در بهترين وضعيت خود است، لذا تصاوير مربوط به اين دوره زماني به‌منظور بررسي نوسان پوشش گياهي و سطح آب درياچه بختگان مورد پايش قرار گرفت. از شاخص پوشش گياهي نرمال شده براي برآورد مقدار پوشش گياهي استفاده شد. به‌منظور محاسبه دماي سطح زمين از روش الگوريتم پلانك استفاده گرديد. آشكارسازي تغييرات با استفاده از فن تفاضل شاخص‌هاي گياهي انجام شد. به ‌منظور طبقه ‌بندي دماي سطح زمين و تغييرات زمانيمكاني دماي سطح زمين، در ابتدا تصوير اختلاف دماي سطح زمين در سال 2018 نسبت به سال 2003 محاسبه‌شده نرمال گرديد. سپس تصوير نرمال شده با استفاده از پارامتر انحراف معيار در 5 طبقه دمايي پهنه‌بندي شد. نتايج و بحث متوسط مقدار شاخص پوشش گياهي نرمال شده از سال 2003 با مقدار 0.25 روندي نزولي را به خود گرفت كه تا سال 2018 ادامه داشت، به طوري كه مقدار پوشش در اين سال به 0.18 كاهش يافت؛ اما در سوي ديگر، متوسط دماي سطح زمين كاملاً سير صعودي داشت به طوري كه از مقدار 29Co در سال 2003 به 41.7Co در سال 2018 افزايش يافت. نتايج نشان مي‌دهد كه متوسط مقدار شاخص پوشش گياهي نرمال شده در پوشش زراعي در سال 2003 به مقدار 0.66 بود اما بااين‌وجود مقدار اين شاخص در سال 2018 به 0.33 كاهش يافت. در مقابل، دماي سطح زمين در عرصه‌هاي كشاورزي در بازه 2003 تا 2018 سيري صعودي را داشت و از مقدار 20.9Co سال 2003 به 39.5Co در سال 2018 افزايش يافت. نتايج نشان داد كه متوسط دماي سطح زمين در پهنه درياچه در بازه 2003 تا 2018 سيري صعودي را داشت و از مقدار 20.1Co در سال 2003 به 36.5Co در سال 2018 افزايش يافت. با توجه به اين نتايج، مقدار متوسط شاخص پوشش گياهي نرمال شده در سال 2018 در محدوده پوشش طبيعي و زراعي به ترتيب به مقدار 0.07 و 0.33 كاهش داشته است؛ اما با توجه به رابطه مثبت بين شاخص پوشش گياهي نرمال شده و دماي سطح زمين در پهنه ‌هاي پوشيده از آب، مقدار شاخص پوشش گياهي نرمال شده در سال 2018 به مقدار 0.39 در محدوده درياچه بختگان افزايش يافت. در مقابل دماي سطح زمين در كاربري‌هاي پوشش طبيعي، زراعي و درياچه به ترتيب به مقدار 12.7Co،  18.6Co و 16.4Co در سال 2018 نسبت به سال 2003 افزايش يافت. نتايج نشان داد رابطه منفي بين شاخص پوشش گياهي نرمال شده و دماي سطح زمين است (0.862= R2). به طوري كه با افزايش تراكم پوشش گياهي دماي سطح زمين كاهش مي‌يابد. در مقابل، در شوره‌زارها و اراضي باير، مقدار شاخص پوشش گياهي نرمال و دماي سطح زمين بالا مي‌باشند. با توجه به نتايج، بيشترين همبستگي منفي بين پوشش زراعي و دماي سطح زمين به دست آمد كه برابر با 0.94 بود. علت اين همبستگي بالا را مي‌توان به انبوهي و تراكم پوشش گياهي در مناطق زراعي ربط داد. همبستگي منفي پايين بين پوشش طبيعي و دماي سطح زمين نيز حاكي از تراكم پايين پوشش گياهي در عرصه‌هاي مرتعي و جنگلي است. به‌منظور بررسي سطح كاهش يا افزايش دماي سطح زمين در كاربري‌هاي مختلف پوشش زراعي، پوشش طبيعي و كلاس آب، نقشه اختلاف دماي سطح زمين در سال 2018 نسبت به سال 2003 به پنج كلاس دماي خيلي پايين، دماي پايين، دماي متوسط، دماي بالا و دماي بسيار بالا طبقه‌بندي گرديد. با توجه به نتايج حاصل از طبقه‌بندي دماي سطح زمين، بيشترين مساحت مربوط به طبقه دمايي متوسط در تمام كاربري‌ها بوده است، به طوري كه بيشترين مساحت اين طبقه دمايي مربوط به پوشش طبيعي به مقدار 86733 هكتار است. ازآنجاكه تراكم و مقدار پوشش گياهي به‌ويژه در اراضي كشاورزي در سال 2018 كاهش چشمگيري نسبت به سال 2003 داشت، لذا مساحت طبقات دمايي بالا و بسيار بالا افزايش زيادي داشتند. مساحت طبقات دمايي بالا و بسيار بالا در زمين‌هاي زراعي به ترتيب به مقدار 4625 هكتار و 7192 هكتار رسيد. همچنين، ازآنجاكه سطح آب درياچه در سال 2018 نسبت به سال 2003 كاهش يافت، لذا مساحت طبقات دمايي بالا و بسيار بالا در اين كلاس به ترتيب به مقدار 1824 و 3919 هكتار رسيد. نتيجه گيري متوسط شاخص پوشش گياهي نرمال شده در سال 2018 در محدوده پوشش طبيعي و زراعي كاهش و در محدوده درياچه بختگان افزايش يافت و در مقابل، دماي سطح زمين در كاربري‌هاي ذكرشده افزايش يافت. ازآنجاكه تراكم و مقدار پوشش گياهي به‌ويژه در اراضي كشاورزي در سال 2018 كاهش چشمگيري نسبت به سال 2003 داشت، لذا نتايج نشان داد كه مساحت طبقات دمايي بالا و بسيار بالا افزايش بيشتري نسبت به طبقات دمايي پايين و بسيار پايين داشتند. همچنين، ازآنجاكه سطح آب درياچه در سال 2018 نسبت به سال 2003 كاهش يافت، لذا مساحت طبقات دمايي بالا و بسيار بالا در اين كلاس افزايش يافت. يافته ‌ها نشان داد كه بين پوشش گياهي و دماي سطح زمين همبستگي منفي وجود دارد.