عنوان پایان‌نامه
شناسایی روند سبزشدگی جنگل های هیرکانی با استفاده از سری زمانی NOAA-NDVI
- رشته تحصیلی
- مهندسی منابع طبیعی - جنگلداری
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7236;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78941;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 7236;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 78941
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- خدیجه کیاپاشا
- استاد راهنما
- علی اصغر درویش صفت, نصرت اله ضرغام
- چکیده
- تغییر اقلیم و اثرات منفی آشکار آن بر اکوسیستمهای خشکی موجب نگرانی شدید انسان شده است و ضرورت تبیین روشنتر و کمی آن را مطرح ساخته است. از جمله این اثرات، تغییرات زمانی و مکانی پویایی پوشش گیاهی و ارتباط آنها با تغییر اقلیم است. جنگلهای هیرکانی یکی از منحصربه فردترین جنگلهای پهن برگ جهان به لحاظ قدمت و تنوع زیستی میباشد و ضرورت دارد که از این منظر به طور مستمر پایش شود. آگاهی از روند تغییرات فنولوژیکی سطح زمین جنگلهای هیرکانی، میتواند کمک شایانی به درک بهتر از چگونگی پاسخ آن به تغییرات آبوهوایی و در صورت لزوم تعیین راهکارهای مناسب نماید. این پژوهش با هدف بررسی روند تغییرات بلندمدت، کوتاه مدت و فصلی فعالیت این جنگلها و ارتباط آنها با بارش و دما انجام شد. تجزیه و تحلیلها به صورت پیکسل به پیکسل در کل سطح جنگل بر روی سری زمانی تصاویر ماهوارهای NOAA-NDVI ، شامل 617 تصویر دوهفته ای در دوره 5385 0250 و داده های هواشناسی دما و بارش صورت گرفت. روند بلندمدت با بکارگیری سه برآوردگر رگرسیون حداقل مربعات، تیل سن و من کندال بررسی شد. نتایج در - - هر سه روش مشابه بود. معنیداری روندهای مشاهده شده با استفاده از آزمون تحلیل روند من کندال نشان داد، - 61 درصد از این جنگلها، روند / که در 91 Greening و تنها در پیکسلهای کمی از منطقه، روند Browning وجود داشت. تغییرات بارش در بیشتر پیکسلهای منطقه روندی را ارائه نداد، ولی تحلیل سری زمانی دما تقریباً در کل منطقه روند افزایشی معنیداری در سطح معنی داری یک درصد نشان داد. نتایج بررسی رابطه رگرسیونی سریهای زمانی NDVI با دما و بارش، حاکی از رابطه ضعیف بین متغیرهای آبوهوایی و تغییرات فعالیت پوشش گیاهی در منطقه در دوره زمانی مورد مطالعه است. در ادامه پارامترهای فنولوژیکی جنگلهای هیرکانی به روش نقطه میانی (Midpoint) استخراج و روندها و معنی داری آنها به ترتیب با برآوردگر تیل سن و آزمون - من کندال بررسی شد. بررسی تغییرات روند فصلی نشان داد که شروع و پایان فصل رویش در جنگلهای - 2 روز در سال دیرتر رخ داده است. سپس رابطه رگرسیونی این / 2 روز در سال زودتر و 15 / هیرکانی به ترتیب 57 پارامترها با متغیرهای دما و بارش ارزیابی شدند. روابط رگرسیونی ضعیفی بین پارامترهای فنولوژیکی و هواشناسی شناسایی شد که دارای الگوی مشخصی نیز نبود. لذا عوامل دیگری غیر از متغیرهای آبوهوایی می- تواند در روند تغییرات فنولوژیکی مشاهده شده جنگلهای هیرکانی دخالت داشته باشد. بررسی روندهای کوتاه- مدت احتمالی در داخل سری زمانی NDVI ، بارش و دما با استفاده از تحلیل BFAST نشان داد که در همه قسمتهای جنگلهای هیرکانی حداقل یک تغییر ناگهانی در سری زمانی NDVI و دما رخ داده است. زمان وقوع این تغییرات ناگهانی با تغییرات مشاهده شده در سری زمانی دما همزمانی داشت و از سال 5331 در کل جنگلهای هیرکانی روند افزایش دما دیده شد. در مقابل سری زمانی بارش دارای یک تغییر ناگهانی در شرق استان مازندران و قسمتهایی از استان گیلان بود. هرچند که براساس این تحقیق تغییراتی در روندهای بلندمدت و فصلی در جنگلهای هیرکانی مشاهده شده ولی مقدار آنها در مقایسه با تغییرات گزارش شده در عرضهای شمالی کره زمین به نسبت کم است. برای بررسیهای دقیقتر در این زمینه نیاز به وجود سری زمانی NDVI با اندازه تفکیک مکانی کمتر از کیلومتر و داده های هواشناسی با ایستگاههای بیشتر است.
- Abstract
- Climate change and its negative effects on terrestrial ecosystems are cause for concern and it has raised the necessary of a clearer explaining and quantify it. The for example of these effects are spatial and temporal change of vegetation and their relationship to climate change. Hyrcanian forests are one of the most unique broad-leaved forests in the world in terms of historic and biodiversity and is necessary to be monitored continuously. Knowledge of land surface phenology trends of Hyrcanian forests can help to better understand how they respond to climate change and if necessary, determine appropriate solutions. The aim of this study was to analyze long-term, short-term and seasonality trend of this forests and its relationship to temperature and precipitation. Analysis was performed for each pixel using 756 fortnightly NOAA-NDVI time series over Hyrcanian forests and temperature and rainfall data, during 1981-2012. Long-term trend was investigated using ordinary least square regression, Theil-sen and Mann-Kendall methods. The results were similar in all of three methods. Mann-Kendall significant trend was showed Greening in 75.35 percent of this forest and a few pixels have browning trend. There was no trend for rainfall time series in most of pixels, but temperature time series have significant increasing trend (?=0.01) almost the entire region. The regression results of NDVI time series with temperature and rainfall showed weak relationship between climate variable and vegetation activity changes. Phenological parameters were retrieved by Midpoint technique. Phenological trends and their significance were estimated by Theil-sen and Mann-Kendall test, respectively. Significant Mann-Kendall test analysis indicate start and end of season increased by -0.16 and +0.14 days per year, respectively. Then, regression between phenological parameters against temperature and rainfall time series was estimated. Weak regression relationship was observed between phenological and climatic parameters that has no clear pattern. Therefore, other climate variables can be influenced phenological trends of Hyrcanian forests. Assessment of short-term trend of NDVI, temperature and rainfall time series evaluated by BFAST method, showed at least one breakpoint in NDVI and temperature time series over Hyrcanian forests. The occurrence of NDVI breakpoint was coincide with temperature breakpoint and increasing trend for temperature was observed from 1994. But Rainfall time series showed a breakpoint in east of Mazandaran and a few pixels of Gilan province. Although based on this study, long-term and seasonal trends were observed in the Hyrcanian forests, but their amount were lower than the trends was reported about the northern latitudes of the planet. For more accurate studies in this content, NDVI time series with spatial resolutions of less than km and more stations meteorological data are needed. Keywords: Trend analysis, Hyrcanian forests, long-term trend, short-term trend, seasonality trend, BFAST, Browning, Greening.
