تابع انتقالی به منظور برآورد رطوبت خاک به کمک شاخص‌های پوشش گیاهی، دمای سطح خاک و شاخص نرمال شده رطوبت

Abstract

سابقه و هدف: رطوبت خاک یکی از متغیرهایی است که با کنترل فرایند تبخیر و تعرق بر چرخه‌ی تبادل آب و حرارت بین زمین و اتمسفر تأثیر می‌گذارد. مقدار این رطوبت برای چرخه‌های هیدرولوژیکی، بیولوژیکی و بیوشیمیایی نیز حائز اهمیت می‌باشد. به کمک اطلاعات رطوبت خاک در بازه‌های زمانی منظم می‌توان درجه‌ی پیشرفت خشکسالی را در مناطق با آّب و هوای خشک تعیین کرد. همچنین پایش مستمر رطوبت خاک مناطق کشاورزی، به برنامه‌ریزی آبیاری محصولات به شکلی مؤثر کمک می‌کند. از رطوبت خاک همچنین برای شناسایی مناطق آتش‌خیز جنگل‌ها استفاده می‌شود. بنابراین پایش‌رطوبت خاک در هر منطقه و در مقاطع زمانی مختلف امری مهم می‌باشد. با توجه به عواملی مانند عدم یکنواختی در ویژگی‌های فیزیکی خاک، توپوگرافی، پوشش زمین، تبخیر و تعرق و میزان بارش، رطوبت خاک به عنوان عاملی متغیر در بازه‌های مکانی و زمانی شناخته می‌شود. بنابراین استفاده از روش‌های سنتی تعیین رطوبت خاک (مانند روش وزنی و میله‌ی نوترون) برای درک رفتار مکانی و زمانی این متغیر در سطوح وسیع مناسب نمی‌باشد. برای رفع این مشکل در دو دهه‌ی گذشته تکنولوژی سنجش از دور (به خصوص در حوزه‌ی مرئی/مادون قرمز نزدیک و حرارتی) به طور گسترده برای تخمین غیرمستقیم رطوبت خاک مورد استفاده قرار گرفته است. هدف از انجام این پژوهش، برآورد رطوبت خاک سطحی با استفاده از شاخص‌های نرمال شدۀ رطوبت (NDMI)، پوشش گیاهی نرمال شده(NDVI) و دمای سطح زمین (LST) بوده است. <br /> مواد و روش‌ها: بدین منظور تصاویر ماهواره لندست 8 همزمان با نمونه‌برداری زمینی تهیه شدند. نمونه‌ها به آزمایشگاه منتقل و رطوبت خاک نمونه‌ها (تعداد 45 نمونه) به روش وزنی اندازه گیری شد سپس با استفاده از نرم افزارهای تخصصی ArcGIS شاخص‌های مورد نظر برآورد شد و مقادیر این شاخص‌ها برای اجرای رگرسیون آماری به نرم افزار SPSS منتقل و آنالیزهای آماری بین شاخص‌های نرمال شدۀ رطوبت (NDMI)، پوشش گیاهی نرمال شده(NDVI) و دمای سطح زمین (LST) و رطوبت خاک اندازه گیری انجام شد. سپس تابع انتقالی برآورد رطوبت خاک به روش رگرسیون خطی چندگانه بدست آمد. این پژوهش در منطقه دهدز از توابع شهرستان ایذه استان خوزستان انجام شد.<br /> یافته‌ها: نتایج نشان داد بین مقادیر رطوبت خاک سطحی با شاخص‌های (NDMI) ، (NDVI) و (LST) همبستگی (78%) وجود دارد. همچنین نتایج صحت سنجی تابع انتقالی برآورد رطوبت خاک نیز نشان داد که این تابع با ضریب جرم باقی مانده (CRM) 001/0- قادر به پیش بینی رطوبت خاک سطحی است، این مقدار اندک این شاخص آماری، نشان دهنده دقت زیاد مدل پیشنهادی برای برآورد رطوبت خاک سطحی می‌باشد.<br /> نتیجه‌گیری: نتیجه این پژوهش در قالب توابع انتقالی و نقشه رطوبتی خاک ارائه شده است. نقشه رطوبت خاک شبیه‌سازی شده به وسیلۀ این مدل قادر است 78 درصد تغییرات رطوبت خاک را در منطقه پیش‌بینی کند.