بررسی تغییرات کاربری و اقلیم محلی در حوضۀ رودخانۀ گاوه‌رود پیش و پس از احداث سد گاوشان

نویسندگان

1 استادیار اقلیم‌شناسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران

3 دانشجوی دکتری اقلیم‌شناسی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

احداث سد موجب تغییرات کاربری/پوشش زمین در بالادست و پایین دست حوضه می‌شود. این تغییرات، اقلیم محلی و فرایندهای طبیعی منطقه را به‌صورت مستقیم و غیرمستقیم تحت تأثیر قرار می‌دهد. در این تحقیق با استفاده از تصاویر چند زمانه لندست، تغییرات پوشش گیاهی و دمای سطح زمین، در سال‌های قبل و بعد از احداث سد گاوشان در حوضه رودخانه گاوه‌رود بررسی شد. برای محاسبه تغییرات پوشش گیاهی، از شاخص‌های NDVI، EVI و SAVI استفاده شد که همه آنها افزایش پوشش گیاهی در پایین دست و جنوب سد را نشان دادند. برای محاسبه دمای سطح زمین و توان تشعشعی سطح زمین به‌ترتیب از معادله پلانک و روش آستانه‌گذاری NDVI استفاده شد .بررسی تغییرات فضایی طبقات دمایی محاسبه شده از توان تشعشعی سطح زمین نشان داد که در پایین دست سد طبقه دمایی بسیار گرم از بین رفته و طبقه دمایی خنک و خیلی خنک جایگزین آن شده است. بررسی شاخص NDVI نشانگر آن بود که میانگین از 13/0 به 165/0تغییر کرده است، تغییرات بقیه شاخص‌های پوشش گیاهی نیز افزایشی بوده است. با تولید طبقات نرمال شده دما مشخص شد مساحت طبقه متوسط 67 کیلومترمربع (3/7%) افزایش و مساحت طبقه بسیار گرم 11 کیلومترمربع (5/17%) کاهش یافته است. بررسی نمودار پراکندگی دمای سطح نرمال شده و کسر پوشش گیاهی (Fr/T) نشان داد که در دوره مورد مطالعه طول لبه خشک کاهش‌یافته و طول لبه مرطوب افزایش‌یافته است. این بدان معنی است که وجود پهنه آبی در حوضه آبخیز گاوه‌رود علاوه بر تغییر پوشش گیاهی و رطوبت خاک (درصد)، موجب تغییر دمای سطح زمین نیز شده است که این تغییرات در درازمدت موجب تغییر میکروکلیمای منطقه می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Landuse and Local Climate Changes in Gavehrod Basin before and after Gavoshan Dam Construction

نویسندگان [English]

  • amanolah fathnia 1
  • mahdi sherafat 2
  • jamal nagafi 3
چکیده [English]

Dam construction in a watershed causes changes in basin’s entire land cover and landuse. These changes affect basin’s local climate and governed natural process directly or indirectly. In this research, the trend of vegetation land cover and land surface temperature changes for the period of before and after Gavoshan dam construction in Gavehrood basin was studied using temporal Landsat images. To obtain vegetation cover changes, NDVI, EVI and SAVI indices were used. They all show an increase in vegetation cover in the south of dam. To obtain LST and LSE, Planck equation and NDVI thresh holding method used respectively. Analysis of spatial variations of temperature classes from land surface emissivity show that Downward the dam of very warm temperature category are eliminated and cool and very cool temperature categories replaced instead. Analysis of NDVI index show it has been changed averages from 0.13 to 0.165. So, changes in other vegetation indices have been incremental. With production of normalized classes of Temperature was determined that area of average class increased about 67 Km2 (7.3%) and area of very warm class about 11 Km2 (17.5%) decreased. Analysis the dispersion diagram of temperature normalized and vegetation (Fr/T) shows in the course of study decreased the dry edge length and increased the wet edge length. This means that the existence of water surface in this Basin in addition to changing vegetation coverage and soil moisture causes land surface temperature change which in turn evolves the microclimate of the region in the long term.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gavmishan Dam
  • Change Detection
  • Land Surface Temperature
  • Remote Sensing

-    پیرستانی، محمدرضا؛ مهدی شفقتی (1388). بررسی اثرات زیست‌محیطی احداث سد. فصل‌نامۀ پژوهش‌های جغرافیای انسانی. شمارۀ 3. سال اول. صفحات 50-39.

-    صادقی‌نیا، علی‌رضا؛ بهلول علیجانی؛ پرویز ضیاییان (1391). تحلیل فضایی- زمانی جزیرۀ حرارتی شهر تهران با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی. جغرافیا و مخاطرات محیطی. شمارۀ 4. صفحات 17-1.

-    علوی‌پناه، سیدکاظم (۱۳۸8). سنجش از دور حرارتی و کاربرد آن در علوم زمین.انتشارات دانشگاه تهران.500‌ص.

-    متکان، علی‌اکبر؛ خاطره سعیدی؛ علیرضا شکیبا؛ امین حسینی‌اصل (1389). ارزیابی تغییرات پوشش اراضی در ارتباط با احداث سد طالقان با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دوری. نشریۀ تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی. شمارۀ 19. جلد 16. صفحات 64-45.

-    مددی، حسین؛ محمدرضا اشرف‌زاده. (1391). تأثیر سد کرخه بر الگوی پراکنش مکانی جنگل‌های کنار رودی در پارک ملی کرخه. اکولوژی کاربردی. شمارۀ دوم. سال اول. صفحات 14-1.

-    هادیان، فاطمه؛ رضا جعفری؛ حسین بشری؛ نفیسه رمضانی (1392). بررسی آثار سد حنا بر تغییرات سطح کشت و کاربری اراضی. اکولوژی کاربردی. شمارۀ 4. سال 2. صفحات 113-101. 

-     Amiri, R., Weng, Q., Alimohammadi, A., & Alavipanah, S. K (2009). Spatial–temporal dynamics of land surface temperature in relation to fractional vegetation cover and land use/cover in the Tabriz urban area, Iran. Remote sensing of environment, 113, PP: 2606-2617.

-     Artis, D. A., & Carnahan, W. H. (1982). Survey of emissivity variability in thermography of urban areas. Remote Sensing of Environment, 12, PP: 313-329.

-     Asrar, G., Kanemasu, E. T., & Yoshida, M. (1985). Estimates of leaf area index from spectral reflectance of wheat under different cultural practices and solar angle. Remote Sensing of Environment, 17, PP: 1-11.

-     Avissar, R., and Liu,Y(1996). three‐dimensional numerical study of shallow convective clouds and precipitation induced by land surface forcing, J. Geophys. Res., 101, PP: 7499–7518.

-     Baret, F (1995). Use of spectral reflectance variation to retrieve canopy biophysical character. In F. M. Danson, & S. E. Plumer (Eds.), Advances in environmental remote sensing. Chi Chester: Wiley (chap. 3).

-     Baret, F., & Guyot, G. (1991). Potentials and limits of vegetation indices for LAI and PAR assessment. Remote Sensing of Environment, 35,PP: 161-173.

-     Chaithanya, V.V., Binoy, B.V., Vinod, T.R., (2017). Estimation of the Relationship between Urban Vegetation and Land Surface Temperature of Calicut City and Suburbs, Kerala, India using GIS and Remote Sensing data, International Journal of Advanced Remote Sensing and GIS, Volume 6, Issue 1, PP: 2088-2096.

-     Chander, G., Markham, B. L., & Helder, D. L. (2009). Summary of current radiometric calibration coefficients for Landsat MSS, TM, ETM+, and EO-1 ALI sensors. Remote sensing of environment, 113, PP: 893-903.

-     Chapin, F. S., Sturm, M., Serreze, M. C., McFadden, J. P., Key, J. R., Lloyd, A. H., & Welker, J. M(2005). Role of land-surface changes in Arctic summer warming.Science,310,PP:657-660.

-     Cotton, W. R., and R. A. Pielke Sr. (2007). Human Impacts on Weather and Climate, Cambridge Univ. Press, Cambridge, U. K. 330 p.

-     Degu, A. M., Hossain, F., Niyogi, D., Pielke, R., Shepherd, J. M., Voisin, N., & Chronis, T. (2011). The influence of large dams on surrounding climate and precipitation patterns. Geophysical Research Letters, 38, PP: 1-7.

-     Goward, S. N., G. D. Cruickshanks, and A. S. Hope (1985). Observed relation between thermal emission and reflected spectral radiance of a complex vegetated landscape, Remote Sensing of Environment, 18, PP: 137-146.

-     Gilabert, M. A., Gonza´lez-Piqueras, J., Garcı´a-Haro, J & Melia´, J (1998). Designing a generalized soil-adjusted vegetation index (GESAVI). In E. T. Engman (Ed), Remote sensing for agriculture, ecosystems & hydrology. Proceedings of SPIE, Vol. 3499, PP:396-404.

-     Huete, A., Justice, C., & Liu, H. (1994). Development of vegetation and soil indices for MODIS-EOS. Remote Sensing of Environment, 49, PP: 224-234.

-     Huete, A., Justice, C& Van Leeuwen, W. (1999). MODIS vegetation index (MOD13). Algorithm theoretical basis document, 3, 213p.

-     Karnieli, A., Agam, N., Pinker, R. T., Anderson, M., Imhoff, M. L., & Gutman, G. G. (2010). Use of NDVI and land surface temperature for drought assessment: Merits and limitations. Journal of Climate, 23, PP: 618-633.

-     Li, Z. L., Tang, B. H., Wu, H., Ren, H., Yan, G., Wan, Z., & Sobrino, J. A. (2013). Satellite-derived land surface temperature: Current status and perspectives. Remote Sensing of Environment, 131, PP: 14-37.

-     Liu, Y., Hiyama, T., & Yamaguchi, Y. (2006). Scaling of land surface temperature using satellite data: A case examination on ASTER and MODIS products over a heterogeneous terrain area. Remote Sensing of Environment, 105, PP: 115-128.

-     Neteler, M. (2010). Estimating daily land surface temperatures in mountainous environments by reconstructed MODIS LST Data. Remote Sensing, 2, PP: 333-351.

-     Niyogi, D., C. M. Kishtawal, S. Tripathi, and R. S. Govindaraju (2010). Observational evidence that agricultural intensification and land use change may be reducing the Indian summer monsoon rainfall, Water resource. Res, 46, W03533, PP:1-17.

-     Orhan, O. a, M. Yakara (2016). Investigating Land Surface Temperature Changes Using Landsat Data in Konya, Turkey, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, Volume XLI-B8, PP: 285-289.

 

-     Owen, T. W., Carlson, T. N., & Gillies, R. R. (1998). An assessment of satellite remotely-sensed land covers parameters in quantitatively describing the climatic effect of urbanization. International Journal of Remote Sensing, 19, 1663-1681.

-     Petit, C., Scudder, T., & Lambin, E (2001). Quantifying processes of land-cover change by remote sensing: resettlement and rapid land-cover changes in south-eastern Zambia. International Journal of Remote Sensing, 22, 3435-3456.

-     Pielke, R., Sr. (2009). Climate change: The need to consider human forcing besides greenhouse gases, Eos Trans. AGU, 90, 413 p.

-     Prata, A. J., Caselles, V., Coll, C., Sobrino, J. A., & Ottlé, C. (1995). Thermal remote sensing of land surface temperature from satellites: Current status and future prospects. Remote Sensing Reviews, 12, PP: 175-224.

-     Qu,B. Zhu,W. Jia,SH and Lv,A (2015). Spatio-Temporal Changes in Vegetation Activity and Its Driving Factors during the Growing Season in China from 1982 to 2011. Remote Sens, 7, PP: 13729-13752.

-     Rautela, P., R. Rakshit, V. K. J. Rajesh, K. Gupta and A. Munshi (2002). GIS and remote sensing-based study of the reservoir-induced land-use! Land-cover changes in the catchment of Tehri dam in Garhwal Himalaya, Uttaranchal India .Current Science 83, PP: 308-311.

-     Richardson, A. J., Wiegand, C. L., Wajura, D. F., Dusek, D., & Steiner, J. L. (1992). Multisite analyses of spectral– biophysical data for sorghum. Remote Sensing of Environment, 41, PP: 71-82.

 

-     Rozenstein, O., Qin, Z., Derimian, Y., & Karnieli, A. (2014). Derivation of Land Surface Temperature for Landsat-8 TIRS Using a Split Window Algorithm. Sensors, 14, PP: 5768-5780.

-     Weng, Q. (2009). Thermal infrared remote sensing for urban climate and environmental studies: Methods, applications, and trends. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 64, PP: 335-344.

-     Wijesundara, C. J. and N. D. K. Dayawansa. (2011). Construction of Large Dams and their Impact on Cultural Landscape: A Study in Victoria Reservoir and the Surrounding Area. Tropical Agricultural Research 22, PP: 211-219.

-      Xu, H., Chen, Y., Dan, S., & Qiu, W. (2011). Spatial and temporal analysis of urban heat Island effects in Chengdu City by remote sensing. In Geoinformatics, 2011 19th International Conference on, PP: 1-5.

-     Zhao, B; Yan, Y; Guo, H; He, M; Gu,Y; Li, B (2009). Monitoring rapid vegetation succession in estuarine wetland using time series MODIS-based indicators: Ana pplication in the Yangtze River Delta area, ecological indicators, 9,
PP: 346-356.

-     Zhang, R., Tian, J., Su, H., Sun, X., Chen, S., & Xia, J. (2008). Two improvements of an operational Two-layer model for terrestrial surface heat flux retrieval. Sensors, 8, PP: 6165-6187.

-     Zoran, M. (2010). Heatwaves assessment in urban areas through remote sensing-based analysis. 38th COSPAR Scienti_c Assembly.