فهرست مطالب

سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی - سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1399)

فصلنامه سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
سال یازدهم شماره 4 (زمستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/11
  • تعداد عناوین: 6
|
  • زهرا اسدالهی، نغمه مبرقعی دینان*، مصطفی کشتکار صفحات 1-24
    پیشینه و هدف

    گسترش شهرنشینی با افزایش جمعیت تولید پسماندهای جامد شهری را طی سال های اخیر به طور قابل ملاحظه ای سرعت بخشیده است. علیرغم اهمیت دفن مواد زاید جامد به عنوان یکی از مهم ترین بخش های چرخه مدیریت پسماند، در حال حاضر دفن اصولی در بسیاری از مناطق ایران مورد غفلت قرارگرفته است. اخیرا سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) به عنوان ابزاری مناسب برای استفاده در مطالعات انتخاب محل دفن پسماند شناخته شده است. علاوه بر این، تصمیم گیری چند معیاره روشی شناخته شده برای حل مشکلات پیچیده تصمیم گیری در انتخاب محل دفن پسماند است که یکی از روش های شناخته شده آن فرآیند تحلیل سلسله مراتبی است. ازیک طرف انتخاب محل دفن پسماند مبتنی بر GIS شامل مراحل اصلی غربالگری و حذف مناطق نامناسب و رتبه بندی مناطق باقیمانده است. از طرف دیگر برنامه ریزی مکان یابی دفن پسماند درگرو داشتن اطلاعات کافی از ویژگی های جمعیتی دارد و با توجه به روند افزایشی رشد جمعیت، لزوم توجه به پیش بینی جمعیت در تصمیم گیری ها دوچندان می شود. استان قزوین در حوزه مرکزی ایران در سال 1375 از استان تهران جدا شد. براساس سرشماری آبان 1395 جمعیت استان قزوین، 1273761 نفر بود که در مقایسه با آبان 1390 متوسط رشد سالانه جمعیت آن معادل 17/1 درصد بوده است. با توجه به تازه تاسیس بودن استان قزوین و افزایش جمعیت آن طی دهه گذشته، ضرورت مکان یابی محل مناسب دفن پسماند با پیش بینی رشد جمعیت احساس می شود. لذا پژوهش حاضر باهدف واردسازی کمترین آسیب به محیط زیست با به کارگیری رویکرد یکپارچه فرآیند تحلیل سلسله مراتبی- سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS-AHP در تلفیق با آینده نگری جمعیت به مکان یابی دفن پسماندهای شهری در استان قزوین پرداخته است.

    مواد و روش ها

     پژوهش حاضر طی سه گام اصلی مکان یابی اولیه دفن پسماند با روش ارزیابی چند معیاره MCE، تعیین مساحت موردنیاز دفن پسماند براساس آینده نگری جمعیت تا افق 1425 و درنهایت مکان یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم گیری مکانی تخصیص تک هدفه زمین در نرم افزار ایدریسی  TerrSet انجام شد. در گام نخست، مکان یابی اولیه دفن پسماند براساس رویکرد یکپارچه GIS-AHP طی مراحل شناسایی و انتخاب معیارها، وزن دهی معیارها، استانداردسازی معیارها و درنهایت ادغام معیارها با روش WLC انجام شد. در گام دوم، مساحت موردنیاز برای احداث مکان دفن پسماند شهری، بر اساس پیش بینی رشد جمعیت، سرانه تولید زباله (کیلوگرم در روز) و متوسط عمق آب زیرزمینی برآورد شد. به منظور محاسبه جمعیت استان قزوین تا سال 1425، نتایج گزارش های مرکز پژوهش های توسعه و آینده نگری سازمان برنامه وبودجه استفاده شد که در این گزارش های پیش بینی جمعیت استان قزوین تا افق 1425 با توجه به عوامل موثر شامل نرخ باروری، مرگ ومیر، مهاجرت و ترکیب سنی و جنسی جمعیت حاصل شده است. در گام سوم، مکان یابی نهایی دفن پسماند شهری با مدل تصمیم گیری مکانی تخصیص یک هدفه زمین در نرم افزار ایدریسی  TerrSetانجام شد. نقشه توان سنجی اولیه حاصل از روش MCE به عنوان ورودی پایه وارد مدل شد. همچنین شرط مساحت موردنیاز برآورد شده در گام دوم براساس آینده نگری جمعیت اعمال شد. در این پژوهش دو سناریو اجرا شد. در سناریوی اول در انتخاب مکان های نهایی دفن پسماند، شرط دارا بودن بیشترین ارزش نقشه ای اعمال شد و در سناریوی دوم علاوه بر شرط ذکرشده، لزوم وجود بافر 10 کیلومتری برای هر یک از گزینه های انتخابی لحاظ گردید.

    نتایج و بحث

    در پژوهش حاضر تعداد 7 معیار اصلی اکولوژیک و انسانی و 25 معیار فرعی جهت مکان یابی دفن مواد زاید جامد شهری در استان قزوین انتخاب شد. با دخالت دادن نتایج پرسشنامه های مقایسه زوجی، وزن نهایی هر معیار و زیرمعیار مشخص شد. پس از آماده سازی لایه های GIS و تشکیل پایگاه داده، هریک از لایه های فاکتور به تناسب توابع موجود در ابزار عضویت فازی استانداردسازی شده و با طیف هایی از اعداد بین صفر تا 255 که بیانگر درجه عضویت در مجموعه فازی است، طبقه بندی شدند. این تحقیق تکنیک AHP را در محیط GIS برای بررسی بهترین مکان های دفن زباله در مقیاس استان قزوین اجرا نمود. سیستم اطلاعات جغرافیاییGIS  ابزاری بسیار قدرتمند است که می تواند ارزیابی سریع از منطقه موردمطالعه برای تعیین محل مناسب دفن زباله ارایه دهد. همچنین تکنیکAHP  برای حل آن دسته از مشکلات پیچیده ای که ممکن است میان اهداف متعدد مسئله همبستگی وجود داشته باشد، مفید است. انتخاب معیارها یکی از مهم ترین گام ها در این تحقیق بود. در انتخاب سایت دفن پسماند باید عوامل محیطی را در کنار عوامل اقتصادی در نظر گرفت. بنابراین، هشت معیار اصلی فاصله از جاده، ارتفاع، شیب، جهت فاصله از مناطق مسکونی، فاصله از آب های سطحی، فاصله از مناطق حفاظت شده، زمین شناسی، هیدرولوژی و کاربری اراضی را در پژوهش خود بکار گرفتند. در این تحقیق نیز سعی شد در کنار معیارهای یادشده، پارامترهای مختلف طبیعی و انسانی مانند فاصله از خطوط انتقال انرژی، فاصله از شهرک های صنعتی و راه آهن و غیره نیز بکار گرفته شود تا جامعیت تحقیق حاضر دوچندان گردد. نقشه توان سنجی اولیه کاربری دفن پسماند حاصل از روش MCE با توجه به نمودار فراوانی ارزش های آن با روش شکست طبیعی (Natural Break) طبقه بندی شد. شهرستان های تاکستان، آبیک و بویین زهرا به ترتیب مساحت های 50.15، 14.55 و 54.48 کیلومترمربع از توان خوب جهت دفن پسماند در سطح استان قزوین برخوردار بودند. مناطق یادشده به لحاظ فاصله از مراکز ثقل جمعیتی نیز در بهترین شرایط قرار داشتند. مکان یابی نهایی در دو سناریو با مدل تصمیم گیری مکانی SOLA اجرا شد. درنهایت سایت شماره یک از سناریو اول و دوم در شرق استان قزوین و در محدوده شهرستان بویین زهرا و در نزدیکی روستای اله آباد و سایت شماره سه از سناریو دوم در فاصله 15 کیلومتری از مدیریت دفن پسماند در مرکز استان و سمت شرق روستای زین آباد به عنوان اولویت معرفی شدند.

    نتیجه گیری

    لازم به ذکر است در کنار عدم تعیین محل مناسب برای دفع نهایی پسماندها در سالیان گذشته، تاکنون برنامه جامعی در زمینه کاهش تولید پسماند و اجرای طرح های تفکیک از مبدا در هیچ یک از شهرستان های موردمطالعه تهیه و اجرانشده است. شکل گیری بخش آینده پژوهی در ساختار تشکیلاتی سیستم های مدیریتی دفن پسماند نه تنها می تواند منجربه کاهش خطرات محیط زیستی شود بلکه پایداری در منابع اقتصادی و اجتماعی را به همراه خواهد داشت.

    کلیدواژگان: تخصیص تک هدفه زمین، آینده پژوهی، ارزیابی چندمعیاره مکانی، مکان دفن پسماند
  • محمدرضا سجادی، احمد احمدی، بهناز بیگدلی* صفحات 25-46
    پیشینه و هدف

    زمین لغزش به عنوان یک حادثه مهیب می تواند موجب آسیب رساندن به انسان، از دست دادن زندگی، زیان اقتصادی و از بین بردن میراث فرهنگی و طبیعی شود. درحالی که نیاز به روشی برای پیش بینی مستقیم محل وقوع زمین لغزش احساس می شود و در حال حاضر امکان پیش بینی مستقیم وجود ندارد، پهنه بندی خطر زمین لغزش می تواند روش غیرمستقیم مناسبی برای پاسخ به این نیاز باشد. هدف از این مطالعه پهنه بندی خطر زمین لغزش در حوزه رودخانه ماربر در محدوده سمیرم استان اصفهان با استفاده از ادغام داده در ترکیب با روش های تحلیل سلسله مراتبی است. مواد و روش ها در مرحله اول، اطلاعات مربوط به منطقه جمع آوری و لایه های اطلاعاتی در فضای سیستم اطلاعات جغرافیایی فراهم گردید. سپس با استفاده از دو روش تحلیل سلسله مراتبی فازی و غیر فازی و با قضاوت کارشناسان، لایه ها و زیر لایه ها وزن دهی شدند. از دو روش همپوشانی وزن دار و همپوشانی فازی برای پهنه بندی نتایج تحلیل های سلسله مراتبی فازی و غیرفازی استفاده شد. ترکیب دو روش تحلیل سلسله مراتبی و دو روش همپوشانی باعث ایجاد چهار نقشه پهنه بندی برای منطقه موردنظر شد. ابزار همپوشانی فازی امکان تجزیه وتحلیل احتمال وقوع پدیده متعلق به چندین مجموعه را در تحلیل همپوشانی چند معیاره فراهم می کند. نه تنها همپوشانی فازی اعضای تاثیرگذار در وقوع یک پدیده را تعیین می کند، بلکه روابط بین عضویت چند مجموعه را تجزیه وتحلیل می کند. همپوشانی وزنی نیز یکی از روش های مورداستفاده برای تجزیه و تحلیل های همپوشانی برای پاسخ به سوالات چند معیاری مانند انتخاب محل و مدل مناسب است. که این روش مقادیر موجود در رسترهای ورودی را به یک مقیاس ارزیابی مشترک ازنظر مناسب بودن یا اولویت، ریسک و یا مقیاس مناسب یکسان سازی می کند و مقادیر سلول هر یک از ردیف ورودی را با توجه به اهمیت رسترها افزایش می دهد. همچنین مقادیر حاصل سلول را باهم ترکیب می کند تا رستر خروجی تولید کند. در ادامه پس از ایجاد چهار نتیجه پهنه بندی از مفهوم ادغام تصمیم گیری ها برای تلفیق نتایج و ایجاد نتیجه نهایی استفاده می شود. ادغام تصمیم گیری ها یا در حالت کلی ادغام یا تلفیق داده، تصمیم گیری های مختلف حاصل از روش ها یا داده های متفاوت را باهم ترکیب یا تلفیق می کند تا درنهایت تصمیم گیری را حاصل کند که هم دقت بیشتری دارد و هم اعتماد به آن بسیار بیشتر از نتیجه یک تصمیم گیری انفرادی است. نتایج و بحث منطقه موردمطالعه در فاصله 60 کیلومتری از شهر سمیرم در حوزه رودخانه ماربر واقع شده است. به طورکلی عوامل مختلفی می توانند در ناپایداری شیب ها و فراهم کردن شرایط برای بروز زمین لغزش موثر باشند. از میان تمامی عوامل موثر، در این تحقیق هشت عامل شیب، جهت شیب، فاصله تا گسل، فاصله تا راه ها، فاصله تا زهکش، فاصله تا مناطق مسکونی، لیتولوژی و میزان بارش جهت بررسی بیشتر زمین لغزش انتخاب شدند. این لایه های موثر با استفاده از لایه های اطلاعاتی مدل رقومی ارتفاعی، خطوط گسل، موقعیت راه ها، موقعیت آبراهه ها، موقعیت مناطق مسکونی، لیتولوژی و ایستگاه های سینوپتیک منطقه به دست آمد. مدل رقومی ارتفاعی منطقه با اندازه پیکسل 30 متر از سایت USGS تهیه شد. با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی منطقه و در فضای GIS، نقشه های شیب و جهت شیب در 5 کلاس تولید گردید. نقشه گسل های منطقه از نقشه زمین شناسی  1:100000 سازمان زمین شناسی کشور تهیه شد. سپس در محیط ArcGIS و به کمک ابزار فاصله اقلیدسی لایه فاصله تا گسل ایجاد و با توجه به میزان فاصله هر نقطه تا گسل ها، لایه نهایی فاصله تا گسل در 5 گروه کلاس بندی شد. همچنین برای تهیه نقشه میزان بارش محدوده مورد مطالعه از میانگین اطلاعات بارش سازمان هواشناسی کشور در 10 سال اخیر در 19 ایستگاه اطراف ناحیه مورد مطالعه استفاده شد. سپس با توجه به میزان بارش، فاصله میان 19 ایستگاه هواشناسی به 5 گروه تقسیم بندی گردید. منطقه مورد مطالعه در قسمت بارندگی زیاد و بسیار زیاد قرارگرفته است. نقشه راه های منطقه از نقشه 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای ناحیه موردمطالعه تهیه شد. برای مطالعه تاثیرات راه های محدوده موردمطالعه در ایجاد زمین لغزش نیاز به تولید نقشه فاصله تا راه ها بود که این نقشه با استفاده از نقشه راه تهیه شد و فاصله هر نقطه تا راه ها در 5 گروه مشخص گردید. برای تهیه نقشه زهکش منطقه از نقشه های 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای ناحیه مورد تحقیق استفاده شد. جهت استفاده از لایه زهکش به عنوان یک لایه موثر، لایه فاصله تا زهکش در محیط ArcGIS و ابزار فاصله اقلیدسی تولید شد. درنهایت لایه فاصله تا زهکش در 5 گروه کلاس بندی شد. جهت بررسی مناطق مسکونی در پدیده زمین لغزش از نقشه های 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور برای منطقه موردمطالعه استفاده شد. برای مشاهده تاثیر لایه مناطق مسکونی در وقوع زمین لغزش نیاز به تولید پهنه بندی فاصله تا مناطق مسکونی وجود داشت که این لایه در محیط ArcGIS و در پنج کلاس تولید شد.  برای بررسی تاثیر لیتولوژی در این منطقه از نقشه زمین شناسی 1:100000 سازمان زمین شناسی کشور استفاده شد. همچنین سنگ ها با توجه به جداول کانی شناسی به 2 گروه سنگ نرم و سنگ سخت تقسیم بندی شد. نتیجه گیری پهنه بندی با روش تحلیل سلسله مراتبی-همپوشانی وزن دار، تحلیل سلسله مراتبی-همپوشانی فازی، تحلیل سلسله مراتبی فازی- همپوشانی وزن دار و درنهایت تحلیل سلسله مراتبی فازی-همپوشانی فازی به ترتیب دارای دقت 80%، 86% و 75% و 88%  بود و پس از ادغام نتایج حاصل از این 4 روش، دقت پهنه بندی به 90% افزایش یافت. مقایسه و صحت سنجی نتایج با نرخ پیش بینی زمین لغزش های تاریخی منطقه نشان داد رو ش های پهنه بندی، نتایج مناسبی داشتند اما درنهایت با ادغام اطلاعات، نتایج بهبود بیشتری یافتند.

    کلیدواژگان: تحلیل سلسله مراتبی فازی، پهنه بندی، خطر زمین لغزش، حوزه رودخانه ماربر
  • زهرا سعیدی فر*، محمد خسروشاهی، آزاده گوهردوست، زهره ابراهیمی خوسفی، سکینه لطفی نسب اصل، فاطمه درگاهیان صفحات 47-64
    پیشینه و هدف

    در سال های اخیر، بحران ناشی از ورود گرد وغبارها در مناطق جنوب شرقی کشور یکی از ملموس ترین حوادث طبیعی-انسانی موثر بر زندگی روزمره شهروندان و همچنین اقتصاد این منطقه بوده است. افزایش دسترسی به منابع مختلف پردازش داده، موجب گسترش مدل سازی گرد و غبار در سطوح مختلف ازجمله سطوح محلی، منطقه ای و جهانی شده است و باعث درک سازوکار سیستم های پیچیده طبیعی می شود. مدل سازی پدیده گرد و غبار، به شناسایی عوامل اصلی ایجاد آن در یک منطقه و میزان اهمیت هر عامل کمک بسزایی می کند. یکی از این مدل ها که برای تشخیص غلظت و شدت گرد و غبار موجود در جو و نمایش محدوده دارای این پدیده و تعیین منشا آن استفاده می شود مدل گرد و غبار (NMMB/BSC) است. هدف این مقاله نیز شناسایی و پایش گرد و غبار موثر و متاثر از حوزه تالاب گاوخونی از دو روش تفسیر بصری و رهگیری در تصاویر ماهواره ای با استفاده از مدل مذکور است. شناسایی مناطق مستعد وقوع پدیده گرد و غبار با این مدل و بررسی همدیدی آن می تواند گامی در جهت مدیریت این پدیده در منطقه باشد.

    مواد و روش ها

     جهت تعیین مناطق مستعد وقوع غلظت های بالای گرد و غبار در منطقه ابتدا در دوره زمانی سال های 2014-2016 طوفان های فراگیر در منطقه به صورت ماهانه براساس پارامتر عمق نوری ذرات معلق در هوا (AOD) تعیین گردید و سپس توسط پارامتر میدان دید حداقل و تداوم وقایع گرد و غبار حاصل از اطلاعات ایستگاه های سینوپتیک سازمان هواشناسی، روزهای با کمترین میدان دید و بیشترین تداوم در بازه ماه های تعیین شده (ماه های با بیشترین غلظت AOD) انتخاب گردید عمق نوری ذرات معلق در هوا با استفاده از حسگر مودیس و الگوریتم دیپ بلو محاسبه گردید. به منظور تعیین شناسایی مناطق با بیشترین استعداد وقوع گرد و غبار در حوزه آبخیز گاوخونی از مدل MMB/BSC-Dust استفاده گردید. با استفاده از این مدل مسیرهای انتقال غلظت های گرد و غبار تا 72 ساعت بعد از وقوع به صورت بازه های سه ساعته رصد گردید. براین اساس درگام بعدی از بین 25 نقشه خروجی مدل برای هر مقطع زمانی، یک نقشه با بیشترین غلظت گرد و غبار به وقوع پیوسته در حوزه مشخص گردید. سپس با نقشه های همدیدی و تصاویر طوفان های گرد و غبار سنجنده مودیس حاصل از پایگاه وردویو (worldview) مقایسه گردید. تا ارتباط این پارامترها بر غلظت های بالای گرد و غبار به وقوع پیوسته آزموده شود. در مطالعات همدیدی، هدف تبیین روابط کلیدی میان جو و محیط است. به منظور تعین الگوهای جوی حاکم بر حوزه در تاریخ های موردبررسی، محدوده جغرافیایی 20 تا 50 درجه شمالی و 40 تا 65 درجه شرقی برای دریافت داده های رقومی تعیین شد. در ادامه داده های ساعتی رقومی بادهای منطقه ای ترازهای مختلف جوی 100،500،700 و 850 هکتوپاسکال برای روزهای با بالاترین غلظت گرد و غبار از مرکز ملی پیش بینی محیطی آمریکا/ مرکز ملی پژوهش های جوی (NCEP/NCAR) دریافت گردید و نقشه های به دست آمده با هرکدام از الگوهای غلظت گرد و غبار مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت.

    نتایج و بحث

     تصویر منتخب از بازه 72 ساعته در تاریخ 4/6/2014 نشان از متاثرشدن حوزه از مناطق جنوب غربی کشور و به خصوص کانون های گرد و غبار خوزستان و عراق است که در طی حرکت به سمت مناطق مرکزی کشور به تدریج حوزه را متاثر می سازد. تصاویر سنجنده مودیس نیز وجود این توده گرد و غبار برروی نواحی جنوب غربی کشور در این تاریخ و متاثر کردن حوزه را به اثبات رساند. تصویر متعلق به تاریخ 25/4/2015 وجود یک توده متراکم گرد و غبار در نواحی جنوب غرب کشور و متاثر شدن حوزه گاوخونی از این توده را به اثبات رساند. در این تاریخ بخش هایی از حوزه ازجمله بخش شرقی تالاب گاوخونی و مرکز حوزه خود چشمه کوچک تولید گرد و غبار بوده اند. واقعه گرد و غبار رخ داده در تاریخ 1/10/2016 نشان از متاثر شدن حوزه از چشمه های گرد و غبار در کویر مرکزی دارد به طوری که با حرکت توده های متراکم گرد و غبار از سمت کویر مرکزی و کویر سیاه شاهد تحت تاثیر قرار گرفتن حوزه بوده ایم. و نواحی مرکزی حوزه خود به صورت چشمه گرد و غبار عمل کرده و در تشدید غلظت گرد و غبار نقش داشت. به منظور بررسی میزان انطباق غلظت های گرد و غبار با وضعیت بادهای منطقه از میان 25 تصویر در بازه 72 ساعت یک تصویر با بیشترین غلظت گرد و غبار در منطقه انتخاب گردید و با وضعیت بادهای منطقه در فشارهای مختلف 100، 500، 700 و 850 پاسکال موردبررسی قرار گرفت. همان طوری که در تحلیل همدیدی گرد و غبار مشاهده گردید به دلیل قرارگیری یک کم فشار در مرکز ایران با توجه به چرخش سیکلونی (پادساعتگرد در نیمکره شمالی) در سمت شمالی و جنوبی به ترتیب باد شرقی و باد غربی تسلط یافته است. تسلط باد غربی با حرکت مداری در وقایع گرد و غباری رخ داده حوزه در بیشتر تاریخ های شناسایی شده به اثبات رسیده است. در آخرین واقعه در سال 2016 شاهد گسترش یک مرکز پرفشار برروی کشور و تغییر این جریان و غالبیت باد شرقی در ترازهای بالایی جو بودیم. بررسی وضعیت بادهای رخ داده در تاریخ 13/3/2014 در ساعت 0 تا 06 به وقت گرینویچ نشان دهنده تشکیل مراکز با سرعت های بالاتر از 12 متر بر ثانیه در محدوده شکل گیری کانون های گرد و غبار است. جهت وزش بادها از غرب به شرق است و گرد و غبار عبوری از حوزه از نواحی غربی کشور ازجمله کانون های گرد و غبار استان خوزستان و عراق منشا گرفته است. در این واقعه شاهد حاکمیت مراکز کم فشار ناپایدار بر روی سطح حوزه بوده ایم که خود می تواند یکی از عوامل اساسی در تشدید پدیده گرد و غبار بر روی سطح حوزه باشد. بررسی بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) نشان از شکل گیری یک مرکز صعود هوا بر روی محدوده شکل گیری هسته پرسرعت باد و کانون های گرد و غبار دارد. دومین واقعه موردبررسی در تاریخ 2/2/2015 در ساعت 3 به وقت گرینویچ به وقوع پیوسته است. بررسی نقشه های جهت باد نشانگر شکل گیری مراکز با سرعت بالاتر از 25 متر بر ثانیه با جهت غرب به شرق بر روی سطح مناطق غربی کشور و حوزه گاوخونی بوده ایم که این وضعیت باعث تشدید تولید گرد و غبار در کانون های حساس منطقه ازجمله خوزستان و حرکت آن به سمت حوزه گاوخونی و متاثر کردن حوزه است. بررسی وضعیت باد تا ترازهای بالایی جو نیز نشان از ثابت بودن رژیم باد در عین افزایش سرعت آن در تمامی ترازهای جو داشت. بررسی نقشه های بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) و فشار سطح دریا نشان از شکل گیری یک مرکز صعود هوا (کم فشار) و ناپایدار بر روی منطقه درنتیجه کمک به تشدید وضعیت گرد و غبار منطقه دارد. بررسی واقعه گرد و غبار رخ داده در تاریخ 1/10/2016 در ساعت 18 به وقت گرینویچ نشان از شکل گیری هسته های با سرعت بالای باد بالاتر از 17 متر بر ثانیه در مناطق شرقی کشور داشت که در تراز 850 هکتو پاسکال دارای جهت شرقی-غربی است شکل گیری این هسته های پرسرعت و وزش بادها از سمت شرق به حوزه سبب متاثر شدن حوزه گاوخونی از گرد و غبار تولیدشده از کویر مرکزی و کویر سیاه شده است. بادهای عمودی نیز نشان دهنده تقابل جریان صعودی و نزولی در یک راستا و حرکت از سمت پرفشار (شرق) به سمت کم فشار (غرب) و شکل گیری جریان شرقی- غربی دارد.

    نتیجه گیری

    نتایج این تحقیق نشان داد که منشا وقوع گرد و غبار در حوزه گاوخونی کانون های تولید گرد و غبار خوزستان و عراق، کویر مرکزی و بخش های کوچکی از مرکز حوزه و اطراف تالاب گاوخونی است. علاوه بر این بررسی همدیدی مناطق مستعد گرد و غبار نشان داد که در تاریخ های وقوع گرد و غبار مناطق کم فشار و هسته های با سرعت های بالای باد (غالبا با سرعت بالای 12 متر بر ثانیه) در ترازهای مختلف جو بر روی منطقه تشکیل شده است که با جهت بادها و به حرکت درآمدن توده های متراکم گرد و غبار به سمت حوزه و درنتیجه وقوع طوفان گرد و غبار همراه است.

    کلیدواژگان: غلظت گرد و غبار، مدل گرد و غبارNMMB، BSC-Dust، جهت باد، عمق نوری ذرات معلق در هوا
  • علی ابراهیمی، بهارک معتمدوزیری*، سید محمدجعفر ناظم سادات، حسن احمدی صفحات 65-86
    پیشینه و هدف

    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.

    مواد و روش ها

     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.

    نتایج و بحث 

    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.

    نتیجه گیری

    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.

    کلیدواژگان: شاخص تفاضل گیاهی نرمال شده، دمای سطح زمین، لندست، ارسنجان، بختگان
  • هادی زارع خورمیزی*، حمیدرضا غفاریان مالمیری صفحات 87-113
    پیشینه و هدف

    تغییرات آب و هوایی تاثیر منفی بر تولید محصولات کشاورزی و سیستم های زیست محیطی کشور های مختلف داشته است. فنولوژی پوشش گیاهی زمان وقوع رخدادهای تکرارپذیر گیاهان را در رابطه با عوامل زنده و غیرزنده توصیف می کند. فنولوژی یکی از حساس ترین شاخص های زیستی برای بررسی تاثیر گرمایش جهانی بر اکوسیستم های زمینی است، زیرا نشان دهنده تبادل انرژی، کربن و بخارآب بین سطوح پایین جو و بیوسفر است. تغییرات در فنولوژی گونه های گیاهی می تواند طیف گسترده ای از تاثیرات را در فرآیندهای زیست محیطی و کشاورزی به همراه داشته باشد. دو رویکرد متداول برای نظارت بر فنولوژی پوشش های گیاهی وجود دارد. اولین رویکرد که در بسیاری از مطالعات قبلی فنولوژی استفاده شده است، مبتنی بر مطالعات میدانی و ثبت تغییرات سالانه رخدادهای فنولوژی در پاسخ به متغیرهای محیطی است. این رویکرد برای مقیاس های کوچک با تعداد سایت های برداشت زمینی محدود مناسب است و برای مطالعات در مقیاس وسیع نه تنها کارا و دقیق نیست بلکه هزینه بر و در برخی مناطق غیر ممکن است. دومین رویکرد استفاده از فن آوری سنجش ازدور است. تاکنون تغییرات مولفه های فنولوژی پوشش گیاهی ایران در پاسخ به تغییرات اقلیمی و گرمایش جهانی موردبررسی قرار نگرفته است. هدف از مطالعه، تعیین تغییرات هرکدام از مولفه های فنولوژی پوشش های گیاهی با استفاده ازسری های زمانی NDVI سنجنده AVHRR است.

    مواد و روش ها

     در این مطالعه از محصول NDVI روزانه سنجنده AVHRR باقدرت تفکیک مکانی 0.05 در 0.05 درجه بانام AVH13C1 استفاده شد. به منظور بررسی تغییرات مولفه های فنولوژی پوشش های گیاهی ایران از چهار سری زمانی یک ساله مربوط به سال های زمان گذشته (1982-1985) و زمان حال (2015-2018) استفاده شد. استخراج مولفه های فنولوژی ازسری های زمانی شاخص های پوشش گیاهی در ابتدا نیازمند یک سیگنال رشد پیوسته و بدون داده های ازدست رفته و دورافتاده است. برای بازسازی داده های ازدست رفته و دورافتاده در منحنی رشد از الگوریتم HANTS استفاده شد. به منظور استخراج مولفه های مختلف فنولوژی از نرم افزارTimesat  استفاده شد. پارامترهای زمان شروع فصل رشد، زمان پایان فصل رشد، ارزش پایه، زمان وسط فصل رشد، حداکثر ارزش، دامنه فصل رشد، ارزش در نقطه شروع فصل رشد، نرخ افزایش در دوره شروع رشد و نرخ کاهش در دوره پایان رشد با استفاده از Timesat در هر سری زمانی یک ساله استخراج شد و سپس میانگین چهارساله مقادیر این پارامتر ها در سری های زمانی گذشته با سری های زمانی حال مقایسه شد.

    نتایج و بحث

     مقایسه میانگین چهارساله مولفه های فنولوژی زمان شروع فصل رشد، پایان فصل رشد، طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد در سطح کل ایران نشان داد این شاخص ها به ترتیب به میزان 12، 19، 7، 13 روز کاهش یافته است. تغییرات این مولفه ها در مناطق پست با ارتفاع کمتر از 1500 متر با مناطق مرتفع که شامل سلسله جبال البرز و زاگرس است؛ کاملا متفاوت است. به طوری که زمان پایان فصل رشد، طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد در ارتفاعات البرز و زاگرس تقریبا از ارتفاع 1500 متر به بالا به ترتیب به طور میانگین به میزان 38، 46 و 19 روز کاهش یافته است. در مناطق پست در حاشیه خلیج فارس و دریای خزر مولفه های فنولوژی زمان پایان فصل رشد و طول فصل رشد تقریبا به ترتیب به میزان 40 و 44 روز افزایش یافته است. طولانی شدن فصل رشد به عوامل مختلف اقلیمی به ویژه گرم شدن کره زمین ناشی از افزایش گازهای گلخانه ای و یا در دسترس بودن آب نسبت داده شده است. در ایران در اکثر مناطق زمان شروع فصل رشد به ویژه در ارتفاعات البرز و زاگرس که دما عامل محدودکننده در شروع رشد است، کاهش یافته است. همچنین زمان پایان فصل رشد و طول فصل رشد و زمان وسط فصل رشد نیز کاهش یافته است. این امر نشان دهنده این است که در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران در مراحل میانی و پایانی رشد گیاهی، رطوبت و بارندگی عامل محدودکننده برای رشد است. در مناطقی مانند حاشیه خلیج فارس و دریای خزر که رطوبت کمتر عامل محدودکننده بوده است، زمان پایان فصل رشد و طول فصل رشد نیز افزایش یافته است. بر اساس نتایج مولفه های فنولوژی نظیر دامنه فصل رشد، حداکثر میزان رشد، ارزش پایه، ارزش در نقطه شروع رشد، نسبت افزایش در شروع فصل رشد و نسبت کاهش در پایان فصل رشد در ارتفاعات البرز و زاگرس افزایش یافته است و در سایر مناطق که عموما مناطق با ارتفاع کمتر از 1500 را شامل می شود این مولفه کاهش یافته است. به نظر می رسد در مناطق خشک و نیمه خشک، فراوانی موج گرما می تواند تبخیر و تعرق گیاه را نیز افزایش دهد که سبب کمبود رطوبت در خاک می شود. بنابراین در ارتفاعات که در ابتدای فصل رویش دما عامل کنترل کننده است، افزایش دما در سری های زمانی جدید منجر به افزایش رشد گیاهان و قابلیت تولید اکوسیستم شده و پارامترهای فنولوژی نظیر دامنه فصل رشد، حداکثر میزان رشد، ارزش پایه و ارزش در نقطه شروع رشد افزایش یافته است. اما در مناطق پست و دشتی و همچنین در اواخر دوره رشد گیاهی در ارتفاعات، افزایش دما منجر به افزایش تبخیر و تعرق شده و دامنه فصل رشد، حداکثر میزان رشد، ارزش پایه و ارزش در نقطه شروع رشد را کاهش داده است.

    نتیجه گیری

    تغییرات پارامترهای فنولوژی نظیر زمان شروع فصل رشد، زمان پایان فصل رشد و طول فصل رشد می تواند تاثیر منفی بر تولید محصولات کشاورزی و سیستم های زیست محیطی کشور داشته است. شروع زودتر فصل رشد در سری های زمانی سال های اخیر نسبت به 35 سال گذشته می تواند تهدید مهمی برای تولید محصولات کشاورزی و باغی باشد، زیرا سرما و یخبندان از مهم ترین پارامترهای اقلیمی در زمینه اقلیم کشاورزی است که آسیب های ناشی از آن ها، امکان تولید بسیاری از محصولات کشاورزی و باغی را در مناطق آسیب پذیر کاهش می دهد. به طورکلی نتایج پژوهش حاضر یک زنجیره وقایع به هم پیوسته، ناشی از تغییرات اقلیمی و افزایش دما را در مولفه های مختلف فنولوژی در ارتفاعات البرز و زاگرس و همچنین در مناطق پست و دشتی به ویژه در حاشیه خلیج فارس و دریای خزر نشان می دهد.

    کلیدواژگان: تغییرات اقلیمی، فنولوژی، فصل رشد، شاخص تفاضل گیاهی نرمال شده، سنجش ازدور
  • حسین فکرت، صیاد اصغری سراسکانرود*، سید کاظم علوی پناه صفحات 114-136
    پیشینه و هدف

    در طول دو دهه اخیر نیاز شدید به اطلاعات دمای سطح زمین جهت مطالعات محیطی و فعالیت های مدیریتی و برنامه ریزی، برآورد دمای سطح زمین را به یکی از موضوعات مهم علمی تبدیل کرده است. از سویی دیگر روش های مختلفی جهت تخمین دمای سطح زمین ارایه شده است که هرکدام نتایج متفاوتی را برای مناطق مختلف در پی داشته است. در این پژوهش الگوریتم هایی که در مطالعات مختلف هرکدام نتایج قابل قبولی داشته، انتخاب و مورد ارزیابی قرارگرفته است. در حوزه مطالعات حرارتی آنچه به عنوان یک نقص اساسی در پایش دمای سطح زمین به شمار می آید، نبود ایستگاه های هواشناسی کافی جهت آگاهی از مقادیر دمایی در نقاط فاقد ایستگاه و محدودیت اطلاعاتی در تهیه داده های دمایی به خصوص برای مناطق وسیع است. منطقه موردمطالعه نیز با این کمبود رو به رو است و این محدودیت، اهمیت موضوع انتخاب شده برای این پژوهش جهت تخمین دمای سطح زمین با استفاده از فناوری سنجش ازدور را بیشتر نمایان می سازد. هدف از این تحقیق، تخمین دمای سطح شهرستان اردبیل و ارزیابی دقت چهار الگوریتم تک کاناله، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و معادله انتقال تابش، مقایسه دقت دو ماهواره لندست 5 و لندست 8 در برآورد دمای سطح زمین.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش از سه نوع داده استفاده شده است؛ تصاویر ماهواره لندست 5 و 8، داده های دو ایستگاه هواشناسی، و داده های زمینی برداشت شده با دماسنج دیجیتالی. تصاویر مورداستفاده از دو ماهواره لندست 5 و لندست 8 بافاصله زمانی 19 ساله انتخاب شده است. داده های هواشناسی مورداستفاده نیز از دو ایستگاه سینوپتیک موجود در محدوده موردمطالعه اخذ گردید. علاوه بر دمای سطح زمین، داده های رطوبت نسبی، حداقل دما و حداکثر دمای 24 ساعت نیز در دو تاریخ مدنظر اخذ گردید، همچنین دونقطه از منطقه موردمطالعه انتخاب و دمای سطح زمین در موقعیت این دو ایستگاه هم زمان با عبور ماهواره با استفاده از دو دماسنج دیجیتالی ثبت شد. جهت مدل سازی تابش و میزان انتقال اتمسفری از نرم افزار محاسبه گر تحت وب MODTRAN استفاده شده است. توان تشعشعی با دو روش گسیلمندی بر اساس شاخص NDVI و گسیلمندی بر اساس حدآستانه گذاری NDVI و دمای سطح زمین با چهار الگوریتم تک کانال، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و معادله انتقال تابشی  با استفاده از باند 6 لندست 5 و باند 10 لندست 8 در نرم افزارMATLAB  برای دو سال 2000 و 2019 کدنویسی گردید. درنهایت دقت الگوریتم ها با استفاده از داده های دمای سطح ایستگاه سینوپتیک و نمونه برداری میدانی مورد ارزیابی قرار گرفت.

    نتایج و بحث

     نتایج نشان داد  که برای سه الگوریتم تک کانال، رابطه معکوس تابع پلانک و RTE، روش اول گسیلمندی و برای الگوریتم تک پنجره بهبودیافته روش دوم گسیلمندی از دقت بالاتری برخوردار بوده است. داده های دمای سطح اخذ شده از ایستگاه های هواشناسی در سال 2000 ازلحاظ زمانی 12 دقیقه اختلاف و برای سال 2019 اختلاف 4 دقیقه ای بازمان عبور ماهواره دارد. ایستگاه اول هواشناسی تا حدودی در محدوده شهری واقع شده است. نتایج نشان داد که مهم ترین عامل بیشتر بودن اختلاف ایستگاه اول با LST برآورد شده در مقایسه با ایستگاه دوم همین عامل باشد، چراکه ناهمگونی پیکسل ها و تغییرات زیاد سطوح در محدوده شهری باعث تداخل ارزش پیکسل ها و به دنبال آن احتمال بروز خطا در برآورد دمای سطح در محدوده انسان ساز شهری را بالا  می برد. برای ایستگاه زمینی نیز دونقطه با محیطی همگن و خارج از محدوده شهری با کاربری کشاورزی (یونجه) و کاربری بایر که محصول آن برداشت شده بود، انتخاب و دمای سطح آن ها هم زمان با عبور ماهواره اندازه گیری شد. نتایج خروجی تخمین دمای سطح زمین با دو ایستگاه سینوپتیک و دو ایستگاه زمینی مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. در هر دو تاریخ الگوریتم تک کانال کمترین اختلاف را با ایستگاه های ثبت دما نشان داد.

    نتیجه گیری

    در این پژوهش با استفاده از تصاویر ماهواره لندست 5 و لندست 8 چهار الگوریتم برآورد دمای سطح زمین شامل روش های تک کانال، تک پنجره بهبودیافته، رابطه معکوس تابع پلانک و ربطه انتقال تابش کدنویسی و نقشه های دمای سطح زمین شهرستان اردبیل برای دو سال 2000 و 2019 در محیط نرم افزار متلب کدنویسی و استخراج گردید. باند 6 ماهواره لندست 5 برای سال 2000 و از باند 10 ماهواره لندست 8 به دلیل مقدار نویز کمتر نسبت به باند 11 و نزدیکی به مقدار 9.66 که بیشترین تابش زمین برای سال 2019 استفاده شد. مقایسه نقشه های دمای سطح حاصل از الگوریتم ها با ایستگاه های سینوپتیک و زمینی نشان داد که در هر دو سال 2000 و 2019 الگوریتم تک کانال دقت بیشتری نسبت به بقیه روش ها داشته است. مقایسه نتایج روش تک کانال، نشان از اختلاف 2.5+ و 2- با ایستگاه های 1 و 2 برای سال 2000 و اختلاف دمای 1.3+، 0.9+، 1- و 0.9- به ترتیب با ایستگاه های 1، 2، 3 و 4 برای سال 2019 را نشان می دهد. استفاده مستقیم از ضرایب انتقال پذیری اتمسفر در فرآیند روش تک کانال، در بالا بودن دقت این روش موثر بوده است. ازنظر دقت بعد از الگوریتم تک کانال، به ترتیب روش تک پنجره بهبودیافته، الگوریتم RTE و درنهایت الگوریتم رابطه معکوس تابع پلانک قرار گرفتند. نتایج مقایسه خروجی هر چهار الگوریتم با داده های ایستگاه های 1، 2، 3 و 4، نشان از دقت بالاتر ایستگاه های زمینی برداشت شده با دماسنج دیجیتالی نسبت به داده های ایستگاه های هواشناسی دارد، ازجمله دلایل آن می توان به قرارگیری ایستگاه های هواشناسی (به خصوص Station_1) در محدوده شهری با توجه به ناهمگن بودن محیط شهری و امکان تداخل پیکسلی و تداخل دمایی کاربری ها اشاره کرد، درحالی که ایستگاه های زمینی از محدوده خارج از شهر و از محیطی با پیکسل های همگن (بایر و کشاورزی) انتخاب گردید. همچنین نتایج هر چهار الگوریتم مستخرج از تصویر لندست 8 در مقایسه با نتایج چهار الگوریتم حاصله از تصویر لندست 5، دقت بیشتری را نشان می دهد و با توجه به بهبود توان تفکیک مکانی سنجنده TIRS نسبت به TM، دقت بیشتر خروجی های سنجنده TIRS قابل پیش بینی بود.

    کلیدواژگان: گسیلمندی، دماسنج دیجیتالی، دمای سطح زمین، اردبیل
|
  • Zahra Asadolahi, Naghmeh Mobarghei *, Mostafa Keshtkar Pages 1-24
    Background and Objective

    Rapid urban expansion along with population growth, has significantly amplified the production of municipal solid waste (MSW) in recent years. Despite the importance of burying solid waste as one of the most efficient ways in waste management cycle, its basic standards have been neglected in many parts of Iran. Recently, the Geographic Information System (GIS) has been recognized as a suitable tool in landfill site selection studies. In addition, Multi-Criteria Decision Making (MCDM) has been introduced as a well-known technique to investigate complex decision-making issues such as landfill selection, and the Analytical Hierarchy Process (AHP) is one of the well-known methods of MCDM.  In general, landfill siting based on GIS has two main screening steps including first, removing unsuitable land areas and then ranking remaining areas. Additionally, waste landfill siting mainly depends on information availability related to population characteristics. In this way, it is needed to forecast population in the future. Qazvin as a province in the central part of Iran, is facing a population growth in the recent decade. Comparing the population in 2011 and 2016, it showed an increase of about 1.17 percent of average annual growth in Qazvin's population. Therefore, with regard to the increasing population in this newly established province, it is considered critical to conduct a landfill site selection procedure. To achieve the aim, the present research intended to establish a landfill site regarding environmental factors and using integrated GIS-AHP approach which incorporated into the population forecasting in Qazvin province.

    Materials and Methods 

    The present study was conducted in three main steps include; initial waste Landfill siting using Multi-Criteria Evaluation (MCE), determination of the required landfill area based on population forecasting up to 2046 and final locating of waste landfills using Single Objective Land Allocation (SOLA) in TerrSet software. In the first step, the initial Landfill siting was conducted by the integrated GIS-AHP approach during the process of identifying and selecting the criteria, weighting the criteria, standardizing the criteria and finally integrating the criteria with the Weighted Linear Combination (WLC) method. In the second step, the area required for waste disposal sites was estimated based on population growth rate, per capita waste generation (kg per day) and average groundwater depth. In order to forecast the population growth up to 2046, reports of Iran's Plan and Budget Organization was used.  In the third step, the final sitting of the municipal solid waste was determined with a SOLA in TerrSet software. The initial suitability map was entered into the model as the base input. Also, the estimated area from the second step. In this study, two scenarios were implemented.  In the first scenario, in order to select the appropriate locations, the condition of having the highest value of the map was applied, and in the second scenario, in addition to the mentioned condition, the need to have a 10 km buffer for each of the selected options was considered.

    Results and Discussion

    According to the expert's opinions and environmental standards, seven ecological and socio-economic criteria were suggested that each criterion consists of several sub-criteria. Then by implementing the AHP method on the experts’ judgment, the final weight of each criterion and sub-criterion was obtained. After preparing the GIS layers, each of the invoice layers was standardized according to the functions in the fuzzy membership tool and was classified with a range of numbers from 0 to 255. The results showed that in the study area the combination of AHP and GIS for landfill siting is significantly compatible with field observations. GIS is a very powerful tool that could provide a quick assessment of the study area to determine the appropriate location for landfill. The selection of criteria was one of the most important steps in this research. The environmental factors should be considered along with economic factors in choosing a landfill site. Therefore, the eight main criteria of distance from the road, elevation, slope, distance from residential areas, distance from surface waters, distance from protected areas, geology, hydrology and land use were used in their research. The criteria were divided into three parts; morphological, environmental and socio-economic. In this research, in addition to the mentioned criteria, various natural and human parameters such as distance from energy transmission lines, distance from industrial towns and railways, etc. were also used to double the comprehensiveness of the present study. By integrating standardized GIS layers with WLC method, the initial map indicating the distribution of suitability of different sites to waste disposal location in Qazvin province was prepared. By implementing the AHP method into each criterion and combining in GIS, the waste disposal areas in the study area were classified into four classes. According to this classification, the initial map was divided into very good, appropriate, inappropriate and very poor areas.  According to the initial suitability map, the cities of Takestan, Abik and Buin Zahra, with an area of 50.15, 14.55 and 54.48 km2, respectively, had a good condition for landfill location. The suitable places for landfill were the flat territories near the urban and had the advantage of the appropriate access path. Then, using land use allocation algorithm, the best landfill site was identified in two scenarios and three location options for each scenario. In the first scenario, the maximum map value was applied to select the location options. In the second scenario, in addition to the mentioned condition, a 10 km buffer was considered for each location option. Finally, site number one of the first and second scenarios and site number three of the second scenario were identified as priorities. Site number one was selected in the range of Buin Zahra city and near the village of Elahabad. While site number three was located 15 km away from the waste management department of Qazvin city and near the Zinabad village.

    Conclusion 

    It should be noted that not only the final location of municipal solid waste landfills has not been determined in recent years, but also a comprehensive program in the field of reducing waste production and implementation of waste separation plans from the source in the studied cities has not been implemented.Formation of a future forecasting section on the organizational structure of landfill waste management systems can not only reduce environmental risks but also bring sustainability to economic and social resources.

    Keywords: Single Objective Land Allocation, Future Forecasting, Spatial Multi-Criteria Evaluation, landfill
  • Mohammad Reza Sajjadi, Ahmad Ahmadi, Behnaz Bigdeli * Pages 25-46
    Background and Objective

    Landslide as a terrifying disaster can cause human and economic losses and the destruction of cultural and natural heritage. While the need for a method to directly predict the location of landslides has vital importance but currently, the prediction is not possible. The zoning of landslide hazard can be an efficient indirect approach. This paper proposes a method for landslide hazard zoning based on the decision fusion and Analytical Hierarchy Process (AHP) in the Semirom of Isfahan province.

    Materials and Methods

    In the first step of the proposed methodology of this research, GIS information layers of the study area are collected. Then by using of fuzzy and non-fuzzy hierarchical analysis method and based on expert knowledge, the layers and sub-layers were weighted. In addition, two different overlay methods including weighted overlay and fuzzy overlay are applied for zoning of the AHP and fuzzy AHP results. Combination of both AHP and fuzzy AHP methods with two overlay methods create four zoning maps for the area. The Fuzzy Overlay tool makes it possible for the analysis of the possibility of a phenomenon belonging to multiple sets in a multi-criteria overlay analysis. Not only the fuzzy overlay determines the influential members in the occurrence of a phenomenon but also analyzes the relationships between the memberships of several sets. Weight overlapping is one of the most effective methods used to overlay analysis to address multiple-criteria questions such as location selection and appropriate models. This method will adopt the values in the input raster to a common evaluation criterion for suitability or priority, risk, or appropriate scale. The cell values of each row of inputs increase with the increase of importance of the raster. It also combines the resultant cells to produce the output raster. After obtaining four zoning maps, a decision fusion strategy is applied for the fusion of these maps. Decision fusion systems or in general data fusion or combination strategies combines various decisions made from different methods or data to ultimately make decisions that are more precise and reliable than the result obtained from a single decision. One of the most important and effective methods for integrating decisions is based on the concept of voting. In this method, one vote is assigned to each decision. The simplest form of this method is known as the majority voting. In this method, if all decision-making methods have the same weight and accuracy, the decision of all strategies for an input sample is considered to be the same weight, and the decision with the highest score will be introduced as the winning class for the input sample.

    Results and Discussion

    The study area is located approximately 60 kilometers from Semirom city. Also, this area is located in Marbur River watershed. Generally, different factors can be effective in slope instability and landslide, which in this research, slope, aspect, distance to fault, distance to roads, distance to drainages, distance to residential areas, lithology and rainfall were selected for assessing the landslide phenomenon. These effective layers are obtained from information data such as Digital Elevation Model (DEM), fault lines, rivers location, streams location, residential areas, roads location, lithology and synoptic stations. The digital elevation model (DEM) of the region is prepared with 30 meters pixel size from the USGS website. By using DEM in GIS, slope and aspect maps in five classes are created. Faults map of the studied area is obtained from 1:100000 geology map of the Geology organization center of the country. Also, by using Euclidean distance in GIS, distance to faults layer is created in five classes. For preparation of rainfall map, the rainfall content of the studied area has been used from the average rainfall data of the Iran Meteorological Organization in the last 10 years of 19 meteoroidal stations. Based on the rainfall information, the area is divided into five classes. Roads map of the area is obtained from 1:25000 map of National Cartographic Center.  The distance to road layer is created from roads map of the area and divided into five classes. For drainage and residential area maps, a 1:25000 map from NCC is applied. Also, distance to residential area layer is created by this map in five classes. For assessment of the lithology in this area, a 1:100000 geology map is applied.

    Conclusion 

    Results showed that the zoning methods provide satisfactory results, but eventually the results were improved with the decision fusion strategy. For validation our finding the results were compared with historical landslides. Based on the results, it was concluded that zoning by four different combinations: hierarchical analysis and overweight analysis, hierarchical analysis and fuzzy overlay, fuzzy hierarchical analysis and weighted overlay, and fuzzy hierarchical analysis and fuzzy overlaying, have a precision of 80%, 86%, 75% and 88% respectively. After integrating the results of these four methods, the accuracy of the zoning increased to 90%.

    Keywords: Fuzzy analytical hierarchy process (FAHP), zoning, landslide hazard, Marbar river basin
  • Zahra Saieedifar *, Mohammad Khosro Shahi, Azade Gohardust, Zohre Ebrahimi Khusfi, Sakineh Lotfi Nasab Asl, Fatemeh Dargahian Pages 47-64
    Background and Objective

    In recent years, the crisis caused by dust in the southeastern regions of the country has been one of the natural-human events affecting the daily lives of citizens and the economy of the region. Increasing access to various data processing sources has expanded dust modeling at various levels, including local, regional, and global levels, and has helped to understand the mechanism of complex natural systems. dust Modeling helps to identify the main factors that create it and the importance of each factor. One of these models that are used to detect the concentration and intensity of dust in the atmosphere and the range of this phenomenon and determine its origin is the dust model (NMMB / BSC). The purpose of this paper is to identify and monitor dust from the Gavkhoni basin by two methods of visual interpretation and tracking in satellite images using the mentioned model. Identifying areas with the possibility of dust and its synoptical study can be an important step in managing this phenomenon in the region.

    Materials and Methods 

    In order to determine the potential areas of high concentrations of dust in the region, first in the period of 2016-2016, pervasive storms in the region were determined on a monthly basis based on the Aerosol optical depth parameter (AOD). Then, by the parameter of the minimum visibility and continuity of dust events obtained from the information of synoptic stations of the Meteorological Organization, the days with the lowest field of view and the highest continuity in the specified months (months with the highest AOD concentration) were selected. The Aerosol optical depth was calculated by using the Modis sensor and the Deep Blue algorithm. The MMB / BSC-Dust model was used to identify the most dust suscribted areas in the Gavkhoni basin. With the help of this model, dust transfer routes were monitored for three hours within 72 hours after the occurrence. Accordingly, in the next step of 25 model output maps for each time period, a map with the highest dust concentration in the basin was determined. To test the relationship of these parameters to the high concentrations of dust the output was then compared with the Synoptical maps and dust images of the Modis sensor dust storm from the Worldview database. In Synoptical studies, the goal is explaining the key relationships between the atmosphere and the environment. In order to determine the atmospheric patterns in the basin on the studied dates, the geographical range of 20 to 50 degrees north and 40 to 65 degrees east to receive digital data was determined. The hourly data of winds of different atmospheric levels of 100, 500, 700 and 850 hectopascals for days with the highest dust concentration were obtained from NCEP / NCAR center and the obtained maps were compared and analyzed with each of the dust concentration patterns.

    Results and Discussion

    The selected image of the 72-hour period on 4/6/2014 shows that the basin is affected by the southwestern regions of the country, especially the dust centers of Khuzestan and Iraq, which gradually affect the basin during the movement towards the central regions of the country. Images of the Modis sensor also confirmed the presence of this dust mass on the southwestern regions of the country and affected the basin on this date. The image of 4/25/2015 proved the existence of a dense dust mass in the southwestern regions of the country and the impact of the Gavkhoni basin from this mass. On this date, parts of the basin, including the eastern part of Gavkhoni Wetland and the center of the Little Spring Basin, have been producing dust. On this date, parts of the basin, including the eastern part of Gavkhoni Wetland and the center of the basin, have been a small source of dust. The dust event that occurred on 1/10/2016 shows that the basin is affected by dust sources in the Central Desert so that by moving the dense masses of dust from the central desert and the Black Desert, the basin was affected by them. And the central areas of the basin acted as a source of dust and contributed to the intensification of dust concentrations. As can be seen in the dust analysis, due to the low pressure in the center of Iran due to cyclonic rotation (counterclockwise in the northern hemisphere) on the north and south sides, the east wind and the west wind have dominated, respectively. The dominance of the western wind with orbital motion in dust storm events has been proven in most of the identified dates. In the most recent case, in 2016, we witnessed the expansion of a high-pressure center across the country and the change of this trend and the dominance of the east wind in the high levels of the atmosphere. An examination of the condition of the winds that took place on 13/3/2014 at 0-06 GMT shows the formation of centers with speeds higher than 12 m/s in the formation of dust centers. The winds blow from west to east and the dust passing through the basin originates from the western parts of the country, including the dust centers of Khuzestan and Iraq provinces. In this case, we have witnessed the dominance of unstable low-pressure centers on the surface of the basin, which can be one of the main factors in aggravating the dust phenomenon on the surface of the basin. Examination of omega winds (vertical winds on the ground) indicates the formation of an air ascent center on the range of the formation of high-speed wind nuclei and dust centers. The second incident occurred on 2/2/2015 at 3:00 PM GMT. Examination of wind direction maps shows the formation of centers with a speed of more than 25 meters per second with west-east direction on the surface of the western regions of the country and Gavkhoni basin, which aggravates dust production in sensitive areas such as Khuzestan and its movement Towards the Gavkhooni basin and affecting the basin. Examination of wind conditions to high atmospheric levels also showed that the wind regime was constant while increasing its speed at all atmospheric levels. An examination of the maps of omega winds (vertical winds on the ground) and sea surface pressure indicates the formation of an airborne and unstable (low pressure) center on the region, thus helping to aggravate the dust situation in the region. An examination of the dust storm that took place on 1/10/2016 at 6:00 PM GMT showed the formation of high wind speeds above 17 m/s in the eastern regions of the country, which are in the east-west direction at 850 ha Pascal level. he formation of these high-speed nuclei and the blowing of winds from the east to the basin have affected the Gavkhoni basin from the dust produced from the central desert and the black desert. Vertical winds also indicate the rising and falling currents and the movement of winds from high pressure (east) to low pressure (west) and the formation of east-west currents.

    Conclusion

    The results of this study showed that the source of dust occurrence in Gawkhuni basin is the Khuzestan and Iraq dust production centers, central desert and small parts of the basin center and around Gavkhuni Wetland. In addition, a synoptic examination of suitable areas of dust occurrence revealed that at the dates of the dust storms, low-pressure zones and high-velocity cores are formed at different levels of the atmosphere over the area, which is associated with the direction of the winds and the movement of dense masses of dust toward the basin.

    Keywords: Dust concentration, NMMB, BSC-Dust model, Wind direction, Aerosol optical depth parameter (AOD)
  • Ali Ebrahimi, Baharak Motamedvaziri *, Seyed Mohammad Jafar Nazemosadat, Hassan Ahmadi Pages 65-86
    Background and Objective

    Land cover and soil moisture changes have a significant impact on land surface temperature (LST). Therefore, LST can be used to study land cover and desertification changes. Arsanjan County, which is located in the northeast of Fars province, has a relatively good forest and rangeland. Unfortunately, excessive harvesting of the groundwater resources and also reduced precipitation in this area caused to decrease water levels and dried up many wells in this area during recent years. So the area of the farmland and Bakhtegan Lake has decreased in this region during the last decades. However, so far, the condition of the LST and its relationship with land cover changes has not been assessed in Arsanjan County. In this study, spatial-temporal changes of LST and its relationship with vegetation and the water area of Bakhtegan Lake have been studied.

    Materials and Methods

    The eleven images related to Level-1 data of Landsat satellite was taken from 2003 to 2018. Since the vegetation situation in the study area is in the best vegetation and water area condition in April and May, so the images related to these months were selected to check the fluctuation of vegetation cover and water level of Bakhtegan Lake. The data pre-processing was performed in three sections: geometric, radiometric and atmospheric correction by ENVI software. The FLAASH algorithm, which is one of the best methods of atmospheric correction, was applied for atmospheric correction. In this study, NDVI was used to estimate the amount of vegetation. The Planck algorithm method was applied to calculate the LST. The change detection process was done using the index differencing method. To classify the LST map and the temporal-spatial changes, the LST difference map was normalized. Then, the normalized image was categorized using the standard deviation parameter in five temperature classes.

    Results and Discussion

    In the present study, 11 Landsat images were examined to investigate the spatial-temporal changes in land coverage and LST and the relationship between these two parameters from 2003 to 2018. The NDVI mean value was 0.25 in 2003, which decreased to 0.18 in 2018. On the other hand, the LST mean value had an upward trend as it increased from 29℃ in 2003 to 41.7℃ in 2018. The NDVI mean value was 0.66 in the farmland in 2003, however, its value reached to 0.33 in 2018. In contrast, LST mean value increased in the farmland from 20.9℃ in 2003 to 39.5.5℃ in 2018. Also, the LST mean value in the lake area increased from 20.1℃ in 2003 to 36.5 in 2018. Based on the results, the NDVI mean value in the rangeland and farmland decreased by 0.07 and 0.33, respectively, in 2018. However, due to the positive relationship between NDVI and LST in water-covered areas, the NDVI mean value increased by 0.39 in Bakhtegan Lake area in 2018. In contrast, the LST mean value in the rangeland, farmland and Bakhtegan Lake increased by 12.7℃, 18.6℃ and 16.4℃, respectively, in 2018 compared to 2003. The results indicated a negative relationship between NDVI and LST (R2= 0.862). The LST value decreases by increasing NDVI value in the vegetated area. In contrast, there was a positive correlation between NDVI and LST in salt-marshes and barren areas. According to the results, the highest negative correlation was obtained for the farmland, which was  -0.94. The reason for this high correlation can be related to the high density of vegetation cover in agricultural areas. The low negative correlation between NDVI and LST in the rangeland indicates the low vegetation density in rangeland and forest area. In order to study the area of decrease or increase of LST in the farmland, rangeland and water classes, the LST difference map was classified to five categories including very low temperature, low temperature, medium temperature, high temperature and very high temperature. According to the result of LST classification, the highest area was related to the moderate temperature class in all land covers, so that the highest area of this temperature class was associated with the rangeland by 86733 hectares. Since the vegetation density, especially in the farmland, had a significant decrease in 2018 compared to 2003, the area of high and very high-temperature classes increased in 2018, so that their area reached to 4625 ha and 7192 ha, respectively, in the farmland. Also, since the water area of the lake decreased in 2018 compared to 2003, the area of high and very high-temperature classes in these classes reached to 1824 ha and 3919 ha, respectively.

    Conclusion

    According to the results, the NDVI mean value in 2018 decreased in the farmland and rangeland and increased in the Bakhtegan Lake area. In contrast, the LST increased in the mentioned areas. The results of the LST classification showed that the highest amount of LST change is related to the moderate temperature class. Since the vegetation density, especially in the agricultural area, had a significant decrease in 2018 compared to 2003, the results showed that the area of high and very high temperatures had a higher increase than low and very low temperatures. Also, since the lake's water level decreased in 2018 compared to 2003, the area of high and very high temperatures in these classes increased. The findings show that there is a negative correlation between vegetation and land surface temperatures.

    Keywords: Normalized difference vegetation index (NDVI), Land surface temperature (LST), Landsat, Arsanjan, Bakhtegan
  • Hadi Zare Khormizi *, Hamid Reza Ghafarian Malamiri Pages 87-113
    Background and Objective

    Climate change has had a negative impact on agricultural products and environmental systems in different countries. Plant phenology describes the periodical plant life events in relation to living and non-living factors. Phenology is one of the most sensitive biological indicators for studying the effect of global warming on terrestrial ecosystems, as it represents the exchange of energy, carbon, and water vapor between low levels of the atmosphere and the biosphere. Plants phenological changes can have a wide range of effects on environmental processes, agriculture, forestry, food supply, human health and the global economy. There are two common approaches to monitoring vegetation phenology. The first approach used in many previous phenology studies is based on field studies and recording annual changes in phenological events in response to environmental variables. So far, the phenological components changes of Iran's vegetation coverages in response to climate change and global warming have not been studied. The purpose of this study is to determine the changes of each component of Iranian vegetation phenology This approach is suitable for small scales with a limited number of sampling sites and is not only inefficient and inaccurate for large-scale studies but also costly and impossible in some areas. The second approach, developed in recent years, is the use of satellite imagery and remote sensing technology. using NDVI time series of AVHRR sensor. The results of this study can be used in determining the date of cultivation season, environment, rangelands and water resources management, and finally useful and practical recommendations to farmers.

    Materials and Methods 

    In this study, daily NDVI product of AVHRR sensor, called AVH13C1, was used with a spatial resolution of 0.05 by 0.05 degrees. To investigate the changes in phenological components of Iranian vegetation, four one-year time series related to 1982 to 1985 years (namely as past time) and 2015- 2018 years (namely as present time) were used. Extraction of phenological components from the time series of vegetation indices initially requires continuous gap-free data. The HANTS algorithm was used to reconstruct the gaps and outliers from the time series. Then, in order to extract different phenological components, Timsat software was used. The beginning of the season, end of the season, length of the season, base value, time of mid of the season, maximum value, the seasonal amplitude, value for the start of the season, rate of increase at the beginning of the season and rate of decrease at the end of the season were extracted using Timsat software in each one-year time series, were extracted using Timsat software in each one-year time series, and then the four-year average of the values of these parameters in the past time series was compared to the present time series.

    Results and Discussion

    Comparison of the four-year average of phenological components of the time for the start of the season, the time for the end of the season, the Length of the season and the time for the mid of the season in Iran showed that these indicators decreased by 12, 19, 7 and 13 days, respectively. The rate of changes of these components in lowland areas with an altitude of less than 1500 meters are completely different from highland areas which include Alborz and Zagros chains. So that, from an altitude of 1500 meters and above, the time for the start of the season, the length of the season and the time for the mid of the season in the Alborz and Zagros chains have decreased to an average of 38, 46 and 19 days, respectively. In the lowlands area near to the Persian Gulf and the Caspian Sea, the phenological components of the time for the end of the season and the length of the season have increased by approximately 40 and 44 days, respectively. The prolongation of the growing season has been attributed to various climatic factors, especially global warming due to increased greenhouse gases or water availability. In Iran, in most areas, the beginning of the growing season, especially in the Alborz and Zagros highlands, where the temperature is a limiting factor, has decreased. But unlike some studies conducted outside of Iran, the time for the end of the season, the length of the season and the time for the mid of the season have also decreased. This indicates that in arid and semi-arid regions such as Iran, in the middle and final stages of plant growth, moisture and rainfall are limiting factors for growth. In areas such as the Persian Gulf and the Caspian Sea, where low humidity has not been a limiting factor, the end of the growing season and the length of the growing season have also increased. Based on the results, the phenological components such as seasonal amplitude, maximum value, base value, value for the start of the season, rate of increase at the beginning of the season and rate of decrease at the end of the season have increased in Alborz and Zagros heights. This component is generally reduced to areas with altitudes below 1500. It seems that in arid and semi-arid regions, the high temperature can also increase the evapotranspiration of the plant, which causes a lack of moisture in the soil. Therefore, at the area with high altitudes that temperature is a controlling factor at the beginning of the growing season, the increasing temperature in present time series has led to increased plant growth and ecosystem production capacity, and phenological parameters such as growing season range, maximum growth rate, base value and the value at the starting point of growth have increased. However, in lowland areas, as well as at the end of the plant growth period in high altitudes, the increasing temperature has led to increased evapotranspiration and reduced the seasonal amplitude, maximum value, basal value and value for the start of the season.

    Conclusion

    Changes in phenological parameters such as the beginning of the season, the time for the end of the season and the length of the season can have a negative impact on the agricultural products and environmental systems. The recent earlier beginning of the growing season compared to the last 35 years can be a significant threat to the agricultural and horticultural products, because cold and frost are the most important climatic parameters in the field of agricultural climate. As a result, it reduces the possibility of producing many agricultural and horticultural products in vulnerable areas. In general, the results of the present study show a series of interconnected events caused by climate change and increase in temperature in various components of phenology in the Alborz and Zagros highlands, as well as in lowland and plain areas, especially in the Persian Gulf and the Caspian Sea.

    Keywords: Climate Change, Phenology, Growth season, Normalized difference vegetation index (NDVI), remote sensing
  • Hossein Fekrat, Sayyad Asghari Saraskanrood *, Seyed Kazem Alavipanah Pages 114-136
    Background and Objective

    Over the past two decades, the intense need for land surface temperature information for environmental studies and management and planning activities has made estimating the land surface temperature one of the most important scientific topics. On the other hand, different methods have been proposed to estimate the land surface temperature, each of which has resulted in different results for different regions. In this study, the algorithms that have had acceptable results in different studies have been selected and evaluated. In the field of thermal studies, what is considered as a major defect in monitoring the land surface temperature is the lack of sufficient meteorological stations to know the temperature values in places without stations and information limitations in preparing temperature data, especially for large areas. The study area is also facing this shortage, and this limitation further highlights the importance of the topic selected for this study to estimate the surface temperature using remote sensing technology. Verification and validation of results obtained from estimating the land surface temperature are other basic and discussed topics in thermal studies. The purpose of this study is an estimation of temperature in Ardabil city and evaluate the accuracy of the four single-channel algorithms, the improved mono-window, the Planck's inversion function method and the radiative transfer equation (RTE) method, to compare the accuracy of the two Landsat 5 and Landsat 8 satellites in estimating the land surface temperature.

    Materials and Methods

    Three types of data have been used in this study; Landsat 5 and 8 satellite images, data of two meteorological stations and ground data harvested with a digital thermometer. The images used are from the two satellites Landsat 5 and Landsat 8 with a time interval of 19 years. The meteorological data used were obtained from two synoptic stations in the study area. In addition to land surface temperature, relative humidity, minimum temperature and maximum temperature data of 24 hours were also obtained on two dates. Also, two points of the study area were selected and land surface temperature in the position of these two stations simultaneously with the satellite Recorded from two digital thermometers. MODTRAN web version calculator software version 6 has been used to model the radiation and the amount of atmospheric transmission. Emissivity with two methods of LSE methods based on NDVI and LSE NDVI Thresholds Method and land surface temperature with four algorithms: single-channel algorithms, An Improved mono-window, inversion of Planck’s function and radiative transfer equation using band 6 Landsat 5 and band 10 Landsat 8 bands. It was coded in MATLAB software for 2000 and 2019. Finally, the accuracy of the algorithms was evaluated using synoptic station surface temperature data and field sampling.

    Results and Discussion

    The collected data and results are analyzed and while presenting the output maps, the accuracy of the methods with terrestrial and meteorological data as well as the accuracy of Landsat 5 and Landsat 8 satellites in estimating the land surface temperature has been compared and evaluated. The results showed that for the three single-channel algorithms, the inversion of Planck’s function and RTE, the first method of emission and for the An Improved Mono-Window algorithm, the second method of emission had a higher accuracy. Land surface temperature data obtained from meteorological stations in 2000 differ by 12 minutes in terms of time and by 2019 differ by 4 minutes in terms of satellite transit time. The first meteorological station is located somewhat within the city limits and according to the results, it seems that the most important factor is the greater difference between the data of the first station and the estimated LST compared to the second station is the same factor because the heterogeneity of pixels and large changes in levels in urban areas interfere with a pixel value. And subsequently increases the likelihood of errors in estimating surface temperature within the urban anthropogenic range. For the ground station, two points with a homogeneous environment and outside the urban area with agricultural use (alfalfa) and barren use of the harvested product were selected and their surface temperature was measured at the same time as the satellite. The output results of land surface temperature estimation were compared and evaluated with two synoptic stations and two ground stations. In both histories, the single-channel algorithm showed the least difference with the temperature recording stations.

    Conclusion

    In this research, using Landsat 5 and Landsat 8 satellite images, four algorithms for estimating the land surface temperature of the earth, including single-channel algorithms, An Improved mono-window, inversion of Planck’s function and radiative transfer equation and land surface temperature maps of Ardabil city for two 2000 and 2019 were coded and extracted in MATLAB software environment. The band 6 Landsat 5 satellite was used for 2000 and the band 10 Landsat 8 satellite was used for 2019 due to less noise than the 11th band and the proximity of 9.66 (which is the highest radiation in this range). Comparison of land surface temperature maps obtained by the algorithms with synoptic and ground stations showed that in both 2000 and 2019, the single-channel algorithm was more accurate than the other methods. Comparison of the results of the single-channel method with the stations shows a difference of  +2.5 and 2- with stations 1 and 2 for the year 2000 and a temperature difference of  +3.3, +0.9, 1- and -0.9. Shows stations 1, 2, 3 and 4 for 2019, respectively. It seems that the direct use of atmospheric transmittance coefficients in the single-channel method process has been effective in the high accuracy of this method. In terms of accuracy, after the single-channel algorithm, the An Improved Mono-Window method, the RTE algorithm, and finally the Planck function inverse correlation algorithm were placed, respectively. The results of comparing the output of all four algorithms with the data of stations 1, 2, 3 and 4, show that the ground stations harvested with a digital thermometer are more accurate than the data of meteorological stations. One of the reasons for this is the location of meteorological stations (especially, Station_1) in the urban area due to the heterogeneity of the urban environment and the possibility of pixel interference and temperature interference of land uses, while ground stations from the out-of-town area. And was selected from an environment with homogeneous pixels (barren and agricultural). Also, the results of all four algorithms extracted from the Landsat 8 image show more accuracy compared to the results of the four algorithms obtained from the Landsat 5 image, and due to the improved spatial resolution of the TIRS sensor compared to the TM, the TIRS sensor output is more accurate, It was predictable.

    Keywords: Emissivity, Digital thermometer, Land surface temperature (LST), Ardabil