تعيين شدت بيابان‌زايي بر اساس شاخص‌هاي طيفي با استفاده از تصاوير سنتينل2 (منطقه مورد مطالعه: استان سيستان و بلوچستان)

پيشينه و هدف سطوح مختلف پوشش گياهي آلبدوي متفاوتي دارند. از طرفي آلبدوي سطحي يكي از مهم‌ترين مؤلفه‌هاي تعادل تابش سطحي است كه با بررسي رفتار آن مي‌توان به شدت تخريب و بيابان‌زايي پي برد. پوشش گياهي به دليل اينكه عاملي براي پايداري سطح زمين محسوب مي‌شود مي‌تواند يكي از مهم‌ترين مؤلفه‌هاي كليدي در مناطق خشك براي كاهش اثرات فرسايش و بيابان‌زايي به‌حساب آيد. گسترش بيابان‌زايي و تغيير در ميزان پوشش گياهي به‌نوبه خود ازجمله عوامل تغيير در آلبدو به شمار مي‌روند. هدف از اين مطالعه تعيين شدت بيابان‌زايي بر اساس شاخص‌هاي طيفي آلبيدو (Albedo)، اندازه دانه خاك سطحي (TGSI) و شاخص نرمال‌شده تفاضل پوشش گياهي (NDVI) با استفاده از فناوري سنجش‌ازدور مي‌باشد. شناسايي مناطق تخريب شده در كوتاه‌ترين زمان و با كمترين هزينه با استفاده از تصاوير سنتينل2 با قدرت تفكيك مكاني 10 متري از اهداف اين پژوهش مي‌باشد. در اين پژوهش براي اولين بار در منطقه سيستان و بلوچستان بر اساس شاخص‌هاي طيفي با استفاده از تصاوير سنتينل2، بهترين شاخص براي پايش شدت بيابان‌زايي در مناطق خشك معرفي خواهد شد. مواد و روش ها براي ارزيابي شدت بيابان‌زايي و شناخت شاخص مناسب براي تهيه نقشه شدت بيابان‌زايي گام‌هاي زير انجام گرفت؛ 1) انتخاب تصاوير و انجام عمليات پيش‌پردازش تصاوير با استفاده از نرم‌افزار SNAP. 2) محاسبه شاخص‌هاي TGSI، NDVI و Albedo، 3) بررسي رابطه همبستگي بين شاخص‌ها با استفاده از نرم‌افزار SPSS®24، 4) تهيه نقشه شدت بيابان‌زايي منطقه و به دست آوردن معادله شدت بيابان‌زايي با استفاده از نرم‌افزار ArcGIS®10.3. در گام اول اين پژوهش داده‌هاي ماهواره Sentinel2A مربوط به سنسور MSIL1C 20 اوت سال 2020 انتخاب شد. تصاوير به‌گونه‌اي انتخاب گرديد كه فصل رويش گياهان يك‌ساله و موقتي نباشد و همچنين روزي انتخاب شد كه پوشش ابري وجود نداشته باشد تصاوير مورد نياز از سايت http://scihub.copernicus.eu/ دانلود و مورد استفاده قرار گرفت. نتايج و بحث نتايج حاصل از مدل رگرسيون خطي بين دو شاخص NDVI و Albedo نشان داد كه اين دو شاخص با يكديگر داراي همبستگي منفي مي‌باشند و به ترتيب ميزان ضريب همبستگي در منطقه سوران و زابل برابر با 0.76 و 0.63 بود. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان شاخص NDVI از ميزان شاخص آلبدو كاسته مي‌شود. همچنين نتايج حاصل از مدل رگرسيون خطي بين دو شاخص TGSI و Albedo نشان داد كه اين دو شاخص با يكديگر رابطه قوي و مثبتي داشته و به ترتيب ميزان ضريب همبستگي براي منطقه سوران و زابل برابر با 0.78 و 0.81 بود. نتايج نشان داد كه با افزايش ميزان شاخص TGSI بر ميزان شاخص آلبدو افزوده مي‌شود. شدت بيابان‌زايي در مناطق مورد مطالعه بر اساس معادله  تعيين گرديد و با استفاده از روش شكست طبيعي جنكس (Natural Breaks Jenks) در نرم‌افزار ArcGIS شدت بيابان‌زايي به 5 درجه؛ مناطق بدون بيابان‌زايي، مناطق با شدت كم بيابان‌زايي، مناطق با شدت متوسط بيابان‌زايي، مناطق با شدت زياد بيابان‌زايي، و مناطق با شدت خيلي زياد بيابان‌زايي تقسيم گرديد. در اين پژوهش بر اساس داده‌هاي ماهواره سنتينل2 شاخص‌هاي Albedo، NDVI و TGSI استخراج گرديد. نتايج بررسي رگرسيون خطي بين دو شاخص NDVI و Albedo نشان داد كه يك رابطه منفي و قوي بين اين دو شاخص وجود دارد كه با نتايج پژوهش‌هاي مشابه مطابقت دارد. نتايج حاصل از همبستگي بالا و منفي بر اساس اين دو شاخص به اين مفهوم است كه هر گونه افزايش در مقدار شاخص پوشش گياهي NDVI منجر به كاهش در ميزان آلبدوي سطح خواهد شد. از طرفي مناطق با آلبدوي بالا بيانگر تخريب پوشش گياهي و برهنه بودن خاك مي‌باشد. در مناطقي كه كلاس شدت زياد بيابان‌زايي مشاهده گرديد مقدار شاخص آلبدوي سطحي بالا مي‌باشد و مقدار شاخص پوشش گياهي كم است. طبقه‌بندي شدت بيابان‌زايي در منطقه سيستان بر اساس مدل  AlbedoNDVI نشان مي‌دهد كه 27.73 درصد منطقه در كلاس بدون شدت بيابان‌زايي، 18.03 درصد در كلاس كم شدت، 32.92 درصد از منطقه از نظر بيابان‌زايي در كلاس شدت متوسط بيابان‌زايي، 20.3 درصد در كلاس شديد و تنها 1.02 درصد از منطقه در كلاس خيلي شديد بيابان‌زايي قرار گرفته است. همچنين طبقه‌بندي شدت بيابان‌زايي در سوران بر اساس مدل AlbedoNDVI نشان مي‌دهد كه 4.82 درصد منطقه بدون شدت بيابان‌زايي، 8.44 درصد در كلاس كم، 50.97 درصد از منطقه از نظر بيابان‌زايي در كلاس شدت متوسط، 34.48 درصد در كلاس شديد و 1.3 درصد از منطقه در كلاس خيلي شديد بيابان‌زايي قرار گرفته است. بيشترين درصد شدت بيابان‌زايي مربوط به كلاس شدت متوسط مي‌باشد. نتايج رگرسيون خطي بين دو شاخص TGSI و Albedo نيز نشان داد كه يك رابطه مثبت و قوي بين اين دو شاخص وجود دارد. نتايج بيانگر اين است كه رابطه بين شاخص TGSI و Albedo نسبت به رابطه بين دو شاخص NDVI و Albedo قوي‌تر و از ضريب همبستگي بالاتري در هر دو منطقه برخوردار مي‌باشد كه از دلايل عمدۀ آن مي‌توان به پراكندگي پوشش گياهي در مناطق خشك اشاره نمود. رابطه شاخص TGSI با Albedo خصوصيات فضايي مناطق عاري از پوشش گياهي و همچنين مناطق با پوشش گياهي خيلي كم را براي تعيين شدت بيابان‌زايي بهتر نشان مي‌دهد. شاخص TGSI منعكس كننده اندازه ذرات درشت خاك سطحي مي‌باشد كه رابطه مثبتي با ذرات ريز محتواي ماسه خاك سطحي دارد. هر چه اندازه ذرات خاك سطحي درشت دانه‌تر باشد ميزان بيابان‌زايي شدت بيشتري خواهد داشت. در مناطقي كه محتواي زياد ماسه ريز در اندازه ذرات خاك سطحي وجود داشته باشد مقادير بالاي شاخص TGSI قابل مشاهده خواهد بود. نتيجه گيري در اين پژوهش ما با استفاده از تكنيك سنجش از راه دور و بر اساس تصاوير چند طيفي سنتينل2 براي اولين بار در ايران به استخراج شدت بيابان‌زايي در دو منطقه متفاوت از استان خشك سيستان و بلوچستان پرداختيم. بر اساس بازتاب طيفي اتفاق افتاده از سطح زمين و قدرت تفكيك مكاني 10 متري شدت بيابان‌زايي را در دو منطقه مورد مطالعه قرار داديم. بر اساس نتايج اين پژوهش پيشنهاد مي‌گردد به‌صورت تركيبي از دو مدل AlbedoNDVI و AlbedoTGSI براي پايش و تهيه نقشه‌هاي شدت بيابان‌زايي در مناطق خشك ايران استفاده گردد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه مناطق بدون بيابان‌زايي و شدت كم بيابان‌زايي بر اساس مدل AlbedoTGSI به نحو مطلوب‌تري نشان داده مي‌شوند.