بررسی خشک‌سالی با استفاده از دو شاخص خشکی دما- گیاه TVDINDVIوTVDILAI مبتنی بر تصاویر سنجنده MODIS در مقیاس منطقه‌ای (مطالعه موردی : استان خراسان شمالی )

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 کارشناس ارشد آبیاری زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

خشک­سالی از خطرات عمده مناطق خشک و نیمه­خشک جهان است که اثرات زیادی در بسیاری از بخش­های اقتصادی به ویژه منابع طبیعی می‌گذارد. در طی دو دهه اخیر ایران از چندین خشک­سالی شدید کشاورزی رنج برده که باعث کاهش مشخص در تولیدات کشاورزی شده است. در این مقاله سعی بر این است تا با استفاده از دو شاخص خشکی دما- گیاه TVDINDVI  و TVDILAIو همچنین با بکارگیری محصولات دمایی و پوشش گیاهی سنجنده مودیس به بررسی خشک­سالی منطقه­ای از دیدگاه کشاورزی در استان خراسان شمالی طی سه سال تر 1382-1381 سال خشک 1386-1387 و سال نرمال 1392-1391 پرداخته شد و کارایی دو روش مذکور مورد سنجش قرار گرفت. نتایج نشان داد که شاخص TVDILAIنسبت به TVDINDVI دوره­های خشکی را بهتر پایش می‌‌کند. نتایج همبستگی خطی بین شاخص‌های خشک­سالی و مقادیر بارش تجمعی طی16 روز دوره تصویر، 16 روز پیش از تصویر و 1 ماه، 2 ماه، 3 ماه، 5 ماه و 7 ماه قبل از تصویر نیز نشان داد که همبستگی شاخص‌ها به ویژه شاخص TVDILAIبا بارش تجمعی 2 ماه قبل از تصویر نسبت به بارش در سایر بازه­های زمانی بیش­تر است که این مسئله به دلیل پاسخ تاخیری پوشش گیاهی به بارندگی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Drought monitoring using TemperatureVegetation Dryness Index(TVDI)from MODIS satellite images on a regional scale

نویسندگان [English]

  • Nazila Shamloo 1
  • Ali Reza Faridhosseini 2
  • Amin Alizadeh 3
  • Javad Omidvar 4
1 Msc. Student, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
2 Professor, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
3 Professor, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
4 Msc. Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]

Drought has always been one of the major hazards in semi-arid and arid regions of the world. Drought caused a series of effects on many sectors of economics , especially natural resources. During two last decades, Iran has suffered from several severe to extreme agricultural droughts which caused significant decreases in agriculture yields. In this paper, it’s tried to estimate drought and evaluation performance of the NDVI based Temperature Vegetation Dryness Index (TVDINDVI) and the LAI based Temperature Vegetation Dryness Index (TVDILAI) using vegetation and temperature MODIS products in Northern Khorasan during three years 2003 , 2008 and 2013 (as wet, Dry and normal years respectively). The results showed that TVDILAI index has performed better than TVDINDVI index. The result of linear correlation analyzed between indices and the cumulative precipitation of the currently 16 days ,early 16 days and early 1 month, 2 month, 3 month, 5 month and 7 month showed the indices, specially TVDILAI, had a close relationship with early 2 month precipitation than the others. This is due to the delayed responses of vegetation to precipitation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drought
  • LAI
  • MODIS
  • NDVI
  • Northern Khorasan
  • TVDI
 نوری،س.، ثنایی­نژاد،س.ح. 1391. بررسی خشک­سالی با استفاده ازشاخص‌های خشکی دما-گیاه TVDI و دما - گیاه اصلاح شده MTVD و تصاویر سنجنده مودیس، نشریه و آب و خاک. 27. 4: 753-762.

Bamboo,M. 2012. Using Temperature Vegetation Dryness Index (TVDI) in Drought Monitoring over Mongolia,M.S. Thesis, National Central University, Mongolia, P. 67.

Bastiaanssen,W.G.M., Menenti,M., Feddes,R.A., Holtslag, A.A.M. 1998. A remote sensing surface energy balance algorithm for land _SEBAL_: 1. Formulation. Journal of  Hydrology. 212–213:198-212

Carlson,T.N., Gillie,R.R., Perry,E.M. 1994. A Method to Make Use of Thermal Infrared Temperature and NDVI Measurements to Infer Surface Soil Water Content and Fractional Vegetation Cover, International Journal of Remote sensing. 9: 161-173.

Chandrasekar,K., Sai,MS., Roy,P., Jayaraman,V., Krishnamoorthy,R. 2010. Identification of agricultural drought vulnerable areas of Tamil Nadu, India using gis-based multi criteria analysis. Asian Journal of Environmental Disaster Management. 1.1:40–61

Gao,Z., Gao,W and Chang,N.B. 2011. Integrating temperature vegetation dryness index (TVDI) and regional water stress index (RWSI) for drought assessment with the aid of LANDSAT TM/ETM+ images, International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 13:495–503

Gao.Z.H., Xu,N., Ning,J. 2015. Evaluating Drought Monitoring Methods Using Remote Sensing:A Dynamic Correlation Analysis Between Heat Fluxes andLand Cover Patern.JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN APPLIED EARTH OBSERVATIONS AND REMOTE SENSING. .8.11:298-303

Huang,Y., Tian,Q., Du,L., Sun,S., 2013. Analysis of spatial temporal variation of agricultural drought and its response to ENSO over the past 30 years in the Huang-Huai-Hai Region,China. Terrestrial, Atmospheric and Oceanic sciens jounal. 24:745-759.

Liang,L., Shu-he,zh.Zh., xun,Q., Chong,H.,Ch.Yun-xiao,L., Xingdong,Z. 2014. Drought change Trend Using MODIS TVDI  and its. relationship whith Climate Factor in China from 2001 to 2010. Journal of Integrative Agriculture.13.7:1501-1508.

Lijuan, H., Pengxin, W., Hua, Y., Shaomin, L., Jindi, W.2005.

 Study on NDVI-Ts space by combining LAI and evapotranspiration, Science China Earth Sciences. 49.7: 747-754..

Nemani,R.R., Running,S.W. 1989. Testing a theoretical cli-mate-soil-leaf area hydrologic equilibrium of forests using satel-lite data and ecosystem simulation. Agricultural and Forest Meteorology. 44: 245―260

Patel,N.R., Parida,B.R., Venus,V., Saha,S.K., Dadhwal,V.K. 2011. Analysis of agricultural drought using vegetation temperature condition index (VTCI) from Terra/MODIS satellite data. Jornal of Environment Monitoring Assessment. 184.12: 7153-63.

Rahimzadeh Bajgiran,P.,Omasa, K., Shimizu, Y.  2008. Using AVHRR-Based Vegetation Indices for DroughtMonitoring in the Northwest of Iran. Journal of Arid Environments. 72: 1086-1096.

Sandholt,I., Rasmussen,K and Andersen,J. 2002: A sim­ple interpretation of the surface temperature/vegetation index space for assessment of surface moisture status. Remote Sensing of Environment. 79: 213-224.

Wang,C., Qi,S., Niu,Z., Wang,J. 2004. Evaluating soil moisture status in China using thetemperature-vegetation dryness index (TVDI). Canadian Journal of Remote Sensing.30: 671-679.

White,D. 2006. The Utility of Seasonal Indices for Monitoring and Assessing Agricultural Drought. Report to the Australia Bureau of Rural Sciences. 778

Yuan,L., Heping,T., Hua,W. 2007. Dynamic Drought Monitoring in Guangxi Using Revised Temperature Vegetation Dryness Index, Wuhan University Journal of Natural Sciences. 12.4:663-668