كليدواژه :
شاخص طيفي , تنش آبي گياهان , ويروس كوويد-19 , تصاوير ماهواره‌اي سنتينل-2 , مادون قرمز موج كوتاه
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: با توجه به اينكه بروز تنش آبي در گياهان و محصولات كشاورزي تحت تأثير وقوع خشك‌سالي، افزايش دماي جهاني، افزايش جمعيت و رشد جزاير گرمايي شهري است، عدم تردد و فعاليت جامعه بشري در طبيعت در اثر اعمال قرنطينه مرتبط با پاندمي ويروس كوويد-19 مي‌تواند به‌عنوان عاملي براي كاهش تنش آبي گياهان در نظر گرفته شود. از آنجاييكه تنش آبي گياهان و محصولات كشاورزي به‌طورمعمول با پاسخ‌هاي فيزيولوژيك گياه در اثر كمبود آب ناشي از كمبود رطوبت خاك يا تقاضاي زياد تبخير در جو توصيف مي‌شود، تحليل و پردازش تصاوير سنجش از دور مي‌تواند براي تشخيص تغييرات گياهان مورداستفاده قرار گيرد. لذا استفاده از داده‌هاي سنجش‌ازدور به‌عنوان يك ابزار سريع و اقتصادي در پايش تغييرات اقليمي رخ داده در مدت پاندمي ويروس كوويد-19 موردتوجه قرارگرفته است.
مواد و روش‌ها: به دنبال اعمال قرنطينه در ايران و در پي پاندمي ويروس كوويد-19، در اين تحقيق وضعيت تنش آبي گياهان در بهار سال 1399 نسبت به سه سال قبل از آن ارزيابي شده است. بدين منظور از باندهاي طيفي مرئي، مادون‌قرمز نزديك و مادون‌قرمز موج‌كوتاه تصاوير چندطيفي ماهواره سنتينل-2 برداشت شده از منطقه‌اي در شرق استان مازندران و در سال‌هاي 1396 تا 1399 استفاده گرديد. ابتدا، با تركيب شاخص‌هاي اختلافات نرمال پوشش گياهي در محدوده‌هاي مادون‌قرمز نزديك و مادون‌قرمز موج‌كوتاه، نقشه پوشش گياهي منطقه توليد شد. سپس، سه شاخص تنش آبي گياهي SRWI، NDWI و SIWSI در مناطق گياهي موجود در نقشه پوشش گياهي محاسبه شده و درصد پيكسل‌هاي پوشش گياهي كه تحت تنش آبي هستند، براساس اين شاخص‌ها و در هر يك از سال‌هاي 1396 تا 1399 تعيين گرديد.
يافته‌ها: نتايج حاصل از پايش وضعيت تنش آبي گياهان در منطقه موردمطالعه در اين تحقيق گوياي اين واقعيت است كه علي-رغم كاهش 35 درصدي ميزان بارندگي ساليانه در سال آبي 99-1398 نسبت به مدت مشابه آن در سال آبي گذشته، درصد پيكسل-هاي تحت تنش آبي براساس هريك از سه شاخص محاسبه شده در حدود 2 درصد كاهش داشته است و به‌طوركلي مساحت منطقه تحت تنش آبي نسبت به مساحت كل نواحي پوشش گياهي اين منطقه نيز يك درصد كاهش را نشان مي‌دهد.
نتيجه‌گيري: نتايج تحليل نشان‌دهنده اين واقعيت بود كه از سال 1396 تا سال 1398 ميزان بارندگي ساليانه يك عامل اثرگذار در افزايش يا كاهش درصد پيكسل‌هاي تحت تنش آبي به‌ويژه در شاخص محتواي آب برگ گياه (NDWI) بوده است. نكته حائز اهميت در تحليل نتايج سال 1399 اين است كه علي‌رغم كاهش 35- درصدي ميزان بارندگي ساليانه، نتايج هر سه شاخص طيفي، كاهش تنش آبي را در منطقه نشان مي‌دهند كه مي‌توان آن را به عنوان يكي از تأثيرات اعمال قرنطينه و محدوديت ورود وسايل نقليه و مسافران به استان مازندران درنظر گرفت.
چكيده لاتين :
Background and objectives: As the occurrence of water stress in plants and agricultural crops is affected by the drought, global warming, population growth and the urban heat islands, the lack of traffic and human activities in natural environment during the Covid-19 virus pandemic can be considered as a factor reducing plants’ water stress. As water stress is typically described by physiological plant responses to water deficiency due to the lack of soil moisture or high demand for evaporation in the atmosphere, the use of remote sensing data as a rapid and economical tool in monitoring climate change during Covid-19 virus pandemic has been considered.
Materials and methods: In this study, the efects of applying the limitations according to the Covid-19 virus is investigated on the plants water stress status in the spring of 2020 compared to three years ago. For this purpose, visible, near-infrared and short wavelenght infrared spectral bands of Sentinel-2 multispectral satellite images taken from a region in the east of Mazandaran province and in the 2017 to 2020 time interval were used. In the first step of the proposed method in this paper, by combining the normalized difference vegetation indices in near-infrared and short-wavelength infrared ranges, a vegetation map of the study area was produced. Then, three water stress indices of SRWI, NDWI and SIWSI in the vegetation map were calculated and the percentage of vegetation pixels that are under water stress was estimated in the 2017 to 2020 time interval.
Results: The obtained results of monitoring the plants water stress status in the study area in this research indicate the fact that despite a 35% decrease in annual rainfall in the rainy year of 2019-2020 compared to the same period in the last rainy year, the percentage of pixels under water stress has decreased by about 2%. In general, the area under water stress shows a decrease of one percent compared to the total vegetation area.
Conclusion: The results of the analysis showed that from 2017 to 2019, the annual rainfall was an effective factor in increasing or decreasing the percentage of pixels under water stress, especially in the plant leaf water content index (NDWI). An important point in analyzing the results of 2020 is that despite a -35% reduction in annual rainfall, the results of all three spectral indicators show a decrease in water stress in the region, which is one of the main effects of limitations and restricting the entry of vehicles and passengers to Mazandaran province and as a result the temperature has decreased.
