برآورد نياز آبي هامون‌ها با سطح مبناي برگرفته از پروداكت Landsat در سكوي موتور گوگل ارث

مقدمه قرارگيري منطقه منحصر به فرد اكولوژيكي هامون در دشت سيستان، اهميت محيط زيستي خاصي به آن بخشيده است و بر اساس كنوانسيون رامسر منطقه هامون به عنوان يك تالاب بين‌المللي از ارزش‌هاي اكولوژيكي خاصي براي جهانيان برخوردار است. با اين وجود، ناديده گرفته شدن نيازهاي اكولوژيك طبيعت منجر به اين شده است برخي بوم‌سازگان‌هاي طبيعي آسيب‌هاي جدي ديده و در عين حال به كانون توليد گرد و غبار تبديل شوند. نياز به تعيين حداقل نياز آبي بوم‌سازگان‌هاي آبي و تنظيم جريانات محيط زيستي، مورد توجه جهاني قرار گرفته و از چالش‌هاي مهم مديريت آب و بوم‌سازگان‌هاي تالابي است. داده‌هاي ماهواره‌اي رايگان در دسترس، تغييرات بلندمدت آب‌هاي سطحي را نمايان ساخته، مدل‌سازي را بهبود بخشيده و اطلاع‌رساني از تغييرات را جهت تصميم‌گيري مديريت آب مقدور نمايد. استفاده از سكوي گوگل ارث انجين (GEE)، نياز به سرعت در پردازش و دسترسي به داده‌هاي متنوع را برطرف نموده است. استفاده از پروداكت لايه آب‌هاي سطحي جهان، با در اختيار گذاشتن باند انتقال و باند فصلي  كه برآيند تغييرات پهنه‌هاي آبي از سال 1983 تا 2021 است، مي‌تواند سطح مبناي مناسبي را جهت محاسبات نياز آبي پهنه‌هاي آبگير با صرف زمان و هزينه كمتر در اختيار قرار دهد. در اين مطالعه سطح مبناي هامون‌ها با استفاده از پروداكت مذكور در سكوي گوگل ارث انجين استخراج شده و در نرم‌افزار آرك جي آي اس مورد تفسير و استفاده قرار گرفت. در نهايت نياز آبي هامون‌ها با استفاده از روش هيدرولوژيكي محاسبه شد. مواد و روش‌ها در منطقه سيستان واقع در شرق كشور ايران سه هامون اصلي به نام‌هاي پوزك، صابري و هيرمند قرار دارد. جهت برآورد حقابه مورد نياز براي احياي تالاب، با استفاده از روش هيدرولوژيك بيلان آبي، تلفات آب در يك سال آبي از طريق بارش و دبي جبران خواهد شد. جهت برآورد الگوي آبگيري پهنه تالاب از پروداكت لايه آب‌هاي سطحي جهان، در محيط گوگل ارث انجين استفاده شد. با توجه به اينكه اين پروداكت برگرفته از تغييرات پهنه‌هاي آبي ميان سال‌هاي 1984 تا 2019 است، مي‌تواند تالاب را بر اساس رفتار كلي هيدرولوژيك به خوبي پهنه‌بندي نمايد. ابتدا با استفاده از باند انتقال، تغييرات پهنه آبي مورد بررسي قرار گرفت. سپس طبقات موجود در اين باند با استفاده از باند فصلي مورد تفسير قرار گرفتند. نقشه نهايي با ادغام طبقاتي كه از رفتار مشابهي تبعيت مي‌كردند، ايجاد شد. اين نقشه به عنوان سطح مبناي برآورد نياز آبي مورد استفاده قرار گرفت. جهت آشكارسازي روند آبگيري تالاب در فصل‌هاي مختلف سال، از هر طبقه تعدادي پلات استخراج شده و روند تغييرات شاخص NDWI طي پنج سال (ابتداي 2016 تا انتهاي 2020)، پايش شد. سپس با استفاده از ميانگين بلند مدت ماهيانه (پنجاه ساله) بارش و تبخير و تعرق منطقه كه به متوسط در فصل تبديل شد، تلفات آبي و ميزان دبي ورودي مورد نياز جهت پايداري پهنه‌هاي آبگير تالاب برآورد شد. نتايج و بحث محدوده‌هاي دائمي به فصلي و دائمي از دست رفته در گذشته آب‌دار بوده و در حال حاضر ميزان آب كمتري را دريافت مي‌كنند. بنابراين جهت تامين حقابه مي‌توانند در اولويت اول قرار گيرند. در عين حال محدوده فصلي   بيشترين حضور آب در طي سال را نشان مي‌دهد و در نتيجه مي‌تواند اولويت دوم را در تخصيص حقابه به خود اختصاص دهد. مساحت اولويت يك، 993.7 كيلومترمربع، مساحت اولويت دو، 871.8 كيلومترمربع و مساحت اولويت سه 1370.6 كيلومترمربع بوده است. بنابراين با ادغام طبقات مذكور نقشه سطح مبناي برآورد نياز آبي هامون‌ها در منطقه مورد مطالعه به دست آمد. پس از محاسبه NDWI ميانه شاخص براي هر پيكسل در روند 5 ساله براي هر يك از پهنه‌ها پايش شد، پايش تغييرات NDWI هر كدام از پهنه‌ها نشان مي‌دهد بيشترين آبگيري پهنه هامون‌ها در سطح با اولويت 1 در بازه زماني اپريل تا اگوست (فصل بهار و تابستان)، سطح با اولويت 2 در بازه زماني فوريه تا ژوئن (فصل زمستان و بهار) و سطح با الويت سوم اغلب خشك و در بعضي از سال‌ها به ندرت در اپريل آب‌دار است (فصل بهار). در نتيجه نياز آبي هامون ها با مساحت 3237 كيلومترمربع معادل 3804 ميليون مترمكعب در سال به دست آمده است. نتيجه‌گيري با استفاده از الگوي تعداد ماه‌هاي حضور آب در پهنه تالاب كه از باند فصلي استخراج مي‌شود، طبقات يازده گانه باند انتقال مورد تفسير قرار گرفتند. با توجه به نتايج اين پژوهش نياز آبي هامون ها 3804.3 ميليون مترمكعب در سال با سطح مبناي 3237 كيلومترمربع بوده است. نتايج نشان مي‌دهند الگوي رفتار بلند مدت آب در پهنه هامون‌ها حاكي از عدم وجود سطح آب‌دار دائمي در اين بوم‌سازگان‌ها است. تغييرات رفتار آبگيري نمايانگر آب‌دار بودن پهنه‌ها در سه فصل بهار، تابستان و زمستان است. يافته‌هاي اين پژوهش با استفاده از پروداكت GEE و تغيير روند شاخص NDWI در طي زمان توانست به آشكارسازي سيستم  هيدرولوژيك اين پهنه‌ها تا اندازه زيادي كمك نمايد و منجر به برآورد واقع بينانه تر حقابه بوم‌سازگان شود. شايد بتوان بهترين مزيت اين روش را در مقايسه با روش‌هاي سنتي استفاده از تصاوير ماهواره‌اي، علاوه بر صرف زمان كمتر، ديد جامع‌تر نسبت به تغييرات منحصر به فرد هر پهنه آبي به نسبت ساير پهنه‌ها دانست. در حقيقت استفاده از سري زماني تغييرات كمك مي‌كند براي هر پهنه آبي متناسب با طبيعت همان پهنه برنامه‌ريزي نمود و مانع از پيش داوري و تكرار يك الگوي ثابت خواهد شد. برآورد نياز آبي به همراه توزيع فصلي آب، مي‌تواند به مديران و سياست‌گذاران جهت مطالبه حقابه مورد نياز هامون‌ها و افزايش بهره‌وري با مديريت توزيع آب، كمك نمايد.