بررسي تغييرات مؤلفه هاي فنولوژي پوشش گياهي ايران در پاسخ به تغييرات اقليمي با استفاده از NDVI سنجنده AVHRR در دوره زماني 1982 تا 2018

پيشينه و هدف تغييرات آب و هوايي تأثير منفي بر توليد محصولات كشاورزي و سيستم هاي زيست ‌محيطي كشور هاي مختلف داشته است. فنولوژي پوشش گياهي زمان وقوع رخدادهاي تكرارپذير گياهان را در رابطه با عوامل زنده و غيرزنده توصيف مي كند. فنولوژي يكي از حساس ترين شاخص هاي زيستي براي بررسي تأثير گرمايش جهاني بر اكوسيستم هاي زميني است، زيرا نشان‌دهنده تبادل انرژي، كربن و بخارآب بين سطوح پايين جو و بيوسفر است. تغييرات در فنولوژي گونه هاي گياهي مي تواند طيف گسترده اي از تأثيرات را در فرآيندهاي زيست محيطي و كشاورزي به همراه داشته باشد. دو رويكرد متداول براي نظارت بر فنولوژي پوشش هاي گياهي وجود دارد. اولين رويكرد كه در بسياري از مطالعات قبلي فنولوژي استفاده‌شده است، مبتني بر مطالعات ميداني و ثبت تغييرات سالانه رخدادهاي فنولوژي در پاسخ به متغيرهاي محيطي است. اين رويكرد براي مقياس هاي كوچك با تعداد سايت هاي برداشت زميني محدود مناسب است و براي مطالعات در مقياس وسيع نه‌تنها كارا و دقيق نيست بلكه هزينه‌بر و در برخي مناطق غير ممكن است. دومين رويكرد استفاده از فن آوري سنجش‌ازدور است. تاكنون تغييرات مؤلفه‌هاي فنولوژي پوشش گياهي ايران در پاسخ به تغييرات اقليمي و گرمايش جهاني موردبررسي قرار نگرفته است. هدف از مطالعه، تعيين تغييرات هركدام از مؤلفه‌هاي فنولوژي پوشش هاي گياهي با استفاده ازسري‌هاي زماني NDVI سنجنده AVHRR است. مواد و روش ها در اين مطالعه از محصول NDVI روزانه سنجنده AVHRR باقدرت تفكيك مكاني 0.05 در 0.05 درجه بانام AVH13C1 استفاده شد. به ‌منظور بررسي تغييرات مؤلفه‌هاي فنولوژي پوشش هاي گياهي ايران از چهار سري زماني يك‌ساله مربوط به سال هاي زمان گذشته (1982-1985) و زمان حال (2015-2018) استفاده شد. استخراج مؤلفه‌هاي فنولوژي ازسري‌هاي زماني شاخص هاي پوشش گياهي در ابتدا نيازمند يك سيگنال رشد پيوسته و بدون داده هاي ازدست‌رفته و دورافتاده است. براي بازسازي داده هاي ازدست‌رفته و دورافتاده در منحني رشد از الگوريتم HANTS استفاده شد. به ‌منظور استخراج مؤلفه‌هاي مختلف فنولوژي از نرم‌افزارTimesat  استفاده شد. پارامترهاي زمان شروع فصل رشد، زمان پايان فصل رشد، ارزش پايه، زمان وسط فصل رشد، حداكثر ارزش، دامنه فصل رشد، ارزش در نقطه شروع فصل رشد، نرخ افزايش در دوره شروع رشد و نرخ كاهش در دوره پايان رشد با استفاده از Timesat در هر سري زماني يك‌ساله استخراج شد و سپس ميانگين چهارساله مقادير اين پارامتر ها در سري هاي زماني گذشته با سري هاي زماني حال مقايسه شد. نتايج و بحث مقايسه ميانگين چهارساله مؤلفه‌هاي فنولوژي زمان شروع فصل رشد، پايان فصل رشد، طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد در سطح كل ايران نشان داد اين شاخص ها به ترتيب به ميزان 12، 19، 7، 13 روز كاهش‌يافته است. تغييرات اين مؤلفه‌ها در مناطق پست با ارتفاع كمتر از 1500 متر با مناطق مرتفع كه شامل سلسله جبال البرز و زاگرس است؛ كاملاً متفاوت است. به‌طوري‌كه زمان پايان فصل رشد، طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد در ارتفاعات البرز و زاگرس تقريباً از ارتفاع 1500 متر به بالا به ترتيب به‌طور ميانگين به ميزان 38، 46 و 19 روز كاهش‌يافته است. در مناطق پست در حاشيه خليج‌فارس و درياي خزر مؤلفه هاي فنولوژي زمان پايان فصل رشد و طول فصل رشد تقريباً به ترتيب به ميزان 40 و 44 روز افزايش‌يافته است. طولاني شدن فصل رشد به عوامل مختلف اقليمي به‌ويژه گرم شدن كره زمين ناشي از افزايش گازهاي گلخانه اي و يا در دسترس بودن آب نسبت داده‌شده است. در ايران در اكثر مناطق زمان شروع فصل رشد به‌ويژه در ارتفاعات البرز و زاگرس كه دما عامل محدودكننده در شروع رشد است، كاهش‌يافته است. همچنين زمان پايان فصل رشد و طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد نيز كاهش‌يافته است. اين امر نشان‌دهنده اين است كه در مناطق خشك و نيمه خشك مانند ايران در مراحل مياني و پاياني رشد گياهي، رطوبت و بارندگي عامل محدودكننده براي رشد است. در مناطقي مانند حاشيه خليج‌فارس و درياي خزر كه رطوبت كمتر عامل محدودكننده بوده است، زمان پايان فصل رشد و طول فصل رشد نيز افزايش‌يافته است. بر اساس نتايج مؤلفه‌هاي فنولوژي نظير دامنه فصل رشد، حداكثر ميزان رشد، ارزش پايه، ارزش در نقطه شروع رشد، نسبت افزايش در شروع فصل رشد و نسبت كاهش در پايان فصل رشد در ارتفاعات البرز و زاگرس افزايش‌يافته است و در ساير مناطق كه عموماً مناطق با ارتفاع كمتر از 1500 را شامل مي شود اين مؤلفه كاهش‌يافته است. به نظر مي رسد در مناطق خشك و نيمه‌خشك، فراواني موج گرما مي تواند تبخير و تعرق گياه را نيز افزايش دهد كه سبب كمبود رطوبت در خاك مي شود. بنابراين در ارتفاعات كه در ابتداي فصل رويش دما عامل كنترل‌كننده است، افزايش دما در سري هاي زماني جديد منجر به افزايش رشد گياهان و قابليت توليد اكوسيستم شده و پارامترهاي فنولوژي نظير دامنه فصل رشد، حداكثر ميزان رشد، ارزش پايه و ارزش در نقطه شروع رشد افزايش‌يافته است. اما در مناطق پست و دشتي و همچنين در اواخر دوره رشد گياهي در ارتفاعات، افزايش دما منجر به افزايش تبخير و تعرق شده و دامنه فصل رشد، حداكثر ميزان رشد، ارزش پايه و ارزش در نقطه شروع رشد را كاهش داده است. نتيجه گيري تغييرات پارامترهاي فنولوژي نظير زمان شروع فصل رشد، زمان پايان فصل رشد و طول فصل رشد مي تواند تأثير منفي بر توليد محصولات كشاورزي و سيستم هاي زيست‌محيطي كشور داشته است. شروع زودتر فصل رشد در سري هاي زماني سال هاي اخير نسبت به 35 سال گذشته مي تواند تهديد مهمي براي توليد محصولات كشاورزي و باغي باشد، زيرا سرما و يخبندان از مهم‌ترين پارامترهاي اقليمي در زمينه اقليم كشاورزي است كه آسيب هاي ناشي از آن‌ها، امكان توليد بسياري از محصولات كشاورزي و باغي را در مناطق آسيب‌پذير كاهش مي دهد. به‌طوركلي نتايج پژوهش حاضر يك زنجيره وقايع به‌هم‌پيوسته، ناشي از تغييرات اقليمي و افزايش دما را در مؤلفه‌هاي مختلف فنولوژي در ارتفاعات البرز و زاگرس و همچنين در مناطق پست و دشتي به‌ويژه در حاشيه خليج‌فارس و درياي خزر نشان مي دهد.