بررسی رابطه بین دمای سطح زمین با تغییرات پوشش گیاهی و گستره آبی در شهرستان ارسنجان، ایران

تغییرات پوشش زمین و رطوبت خاک تاثیر زیادی بر دمای سطح زمین دارد؛ بنابراین، دمای سطح را می توان برای مطالعه تغییرات پوشش زمین و بیابان زایی استفاده کرد. شهرستان ارسنجان که در شمال شرق استان فارس واقع گردیده است، دارای پوشش جنگلی و مرتعی نسبتا خوبی است. برداشت بیش ازحد منابع آب زیرزمینی و نیز کاهش مقدار بارش، باعث کاهش سطح آب در این منطقه و خشکیدگی بسیاری از چاه ها طی سال های اخیر شده است. این مسایل باعث شده تا سطح زیر کشت محصولات کشاورزی و نیز مساحت پوشیده از آب دریاچه بختگان در این پهنه طی سری زمانی کاهش یابد. با این حال، تاکنون بررسی دمای سطح زمین و ارتباط آن با تغییرات کاربری زمین در شهرستان ارسنجان موردمطالعه قرار نگرفته است. لذا در این پژوهش، تغییرات فضایی - زمانی دمای سطح زمین و ارتباط آن با پوشش گیاهی و سطح دریاچه بختگان موردبررسی قرارگرفته است.

 تعداد 11 تصویر مربوط به داده های Level-1 ماهواره لندست از منطقه موردمطالعه از سال 2003 تا 2018 میلادی تهیه گردید. ازآنجاکه وضعیت پوشش گیاهی در این منطقه در ماه های آوریل و می به علت بارش های زمستانه، در بهترین وضعیت خود است، لذا تصاویر مربوط به این دوره زمانی به منظور بررسی نوسان پوشش گیاهی و سطح آب دریاچه بختگان مورد پایش قرار گرفت. از شاخص پوشش گیاهی نرمال شده برای برآورد مقدار پوشش گیاهی استفاده شد. به منظور محاسبه دمای سطح زمین از روش الگوریتم پلانک استفاده گردید. آشکارسازی تغییرات با استفاده از فن تفاضل شاخص های گیاهی انجام شد. به منظور طبقه بندی دمای سطح زمین و تغییرات زمانی-مکانی دمای سطح زمین، در ابتدا تصویر اختلاف دمای سطح زمین در سال 2018 نسبت به سال 2003 محاسبه شده نرمال گردید. سپس تصویر نرمال شده با استفاده از پارامتر انحراف معیار در 5 طبقه دمایی پهنه بندی شد.

متوسط مقدار شاخص پوشش گیاهی نرمال شده از سال 2003 با مقدار 0.25 روندی نزولی را به خود گرفت که تا سال 2018 ادامه داشت، به طوری که مقدار پوشش در این سال به 0.18 کاهش یافت؛ اما در سوی دیگر، متوسط دمای سطح زمین کاملا سیر صعودی داشت به طوری که از مقدار 29Co در سال 2003 به 41.7Co در سال 2018 افزایش یافت. نتایج نشان می دهد که متوسط مقدار شاخص پوشش گیاهی نرمال شده در پوشش زراعی در سال 2003 به مقدار 0.66 بود اما بااین وجود مقدار این شاخص در سال 2018 به 0.33 کاهش یافت. در مقابل، دمای سطح زمین در عرصه های کشاورزی در بازه 2003 تا 2018 سیری صعودی را داشت و از مقدار 20.9Co سال 2003 به 39.5Co در سال 2018 افزایش یافت. نتایج نشان داد که متوسط دمای سطح زمین در پهنه دریاچه در بازه 2003 تا 2018 سیری صعودی را داشت و از مقدار 20.1Co در سال 2003 به 36.5Co در سال 2018 افزایش یافت. با توجه به این نتایج، مقدار متوسط شاخص پوشش گیاهی نرمال شده در سال 2018 در محدوده پوشش طبیعی و زراعی به ترتیب به مقدار 0.07 و 0.33 کاهش داشته است؛ اما با توجه به رابطه مثبت بین شاخص پوشش گیاهی نرمال شده و دمای سطح زمین در پهنه های پوشیده از آب، مقدار شاخص پوشش گیاهی نرمال شده در سال 2018 به مقدار 0.39 در محدوده دریاچه بختگان افزایش یافت. در مقابل دمای سطح زمین در کاربری های پوشش طبیعی، زراعی و دریاچه به ترتیب به مقدار 12.7Co،  18.6Co و 16.4Co در سال 2018 نسبت به سال 2003 افزایش یافت. نتایج نشان داد رابطه منفی بین شاخص پوشش گیاهی نرمال شده و دمای سطح زمین است (0.862= R2). به طوری که با افزایش تراکم پوشش گیاهی دمای سطح زمین کاهش می یابد. در مقابل، در شوره زارها و اراضی بایر، مقدار شاخص پوشش گیاهی نرمال و دمای سطح زمین بالا می باشند. با توجه به نتایج، بیشترین همبستگی منفی بین پوشش زراعی و دمای سطح زمین به دست آمد که برابر با 0.94- بود. علت این همبستگی بالا را می توان به انبوهی و تراکم پوشش گیاهی در مناطق زراعی ربط داد. همبستگی منفی پایین بین پوشش طبیعی و دمای سطح زمین نیز حاکی از تراکم پایین پوشش گیاهی در عرصه های مرتعی و جنگلی است. به منظور بررسی سطح کاهش یا افزایش دمای سطح زمین در کاربری های مختلف پوشش زراعی، پوشش طبیعی و کلاس آب، نقشه اختلاف دمای سطح زمین در سال 2018 نسبت به سال 2003 به پنج کلاس دمای خیلی پایین، دمای پایین، دمای متوسط، دمای بالا و دمای بسیار بالا طبقه بندی گردید. با توجه به نتایج حاصل از طبقه بندی دمای سطح زمین، بیشترین مساحت مربوط به طبقه دمایی متوسط در تمام کاربری ها بوده است، به طوری که بیشترین مساحت این طبقه دمایی مربوط به پوشش طبیعی به مقدار 86733 هکتار است. ازآنجاکه تراکم و مقدار پوشش گیاهی به ویژه در اراضی کشاورزی در سال 2018 کاهش چشمگیری نسبت به سال 2003 داشت، لذا مساحت طبقات دمایی بالا و بسیار بالا افزایش زیادی داشتند. مساحت طبقات دمایی بالا و بسیار بالا در زمین های زراعی به ترتیب به مقدار 4625 هکتار و 7192 هکتار رسید. همچنین، ازآنجاکه سطح آب دریاچه در سال 2018 نسبت به سال 2003 کاهش یافت، لذا مساحت طبقات دمایی بالا و بسیار بالا در این کلاس به ترتیب به مقدار 1824 و 3919 هکتار رسید.

متوسط شاخص پوشش گیاهی نرمال شده در سال 2018 در محدوده پوشش طبیعی و زراعی کاهش و در محدوده دریاچه بختگان افزایش یافت و در مقابل، دمای سطح زمین در کاربری های ذکرشده افزایش یافت. ازآنجاکه تراکم و مقدار پوشش گیاهی به ویژه در اراضی کشاورزی در سال 2018 کاهش چشمگیری نسبت به سال 2003 داشت، لذا نتایج نشان داد که مساحت طبقات دمایی بالا و بسیار بالا افزایش بیشتری نسبت به طبقات دمایی پایین و بسیار پایین داشتند. همچنین، ازآنجاکه سطح آب دریاچه در سال 2018 نسبت به سال 2003 کاهش یافت، لذا مساحت طبقات دمایی بالا و بسیار بالا در این کلاس افزایش یافت. یافته ها نشان داد که بین پوشش گیاهی و دمای سطح زمین همبستگی منفی وجود دارد.