پایش خشکسالی مبتنی بر داده‌های سنجش از دور شهر تهران بر اساس SPI ناپارامتریک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد غرب تهران، ایران

2 استادیار دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، ایران

10.22059/jwim.2024.378794.1171

چکیده

امروزه پدیده‌ی خشکسالی یک رخداد مخاطره‌آمیز در مناطق مختلف جهان به ویژه ایران به شمار می‌رود. مدیریت این پدیده، لزوم پایش خشکسالی و استفاده از ابزارهای سنجش از دور را به منظور تعیین شدت و زمان خشکسالی ایجاب می‌کند. در مطالعه‌ی حاضر، خشکسالی محدوده مطالعاتی شهر تهران بر اساس داده‌های بارش مشاهداتی و سنجش از دور تعیین گردیده است. در این راستا، تولیدات بارش ماهواره‌ی TRMM1 در بازه‌ی سال‌های ۱۹۹۸ تا 2019 با استفاده از ابزار کدنویسی در Google Earth Engine استخراج شد. سپس خشکسالی منطقه بر اساس شاخص استاندارد شده بارش (SPI2) ناپارامتریک و داده‌های بارش مشاهداتی و سنجش‌ از ‌دور برای مقیاس‌های زمانی سه، شش و 12ماهه پایش گردید. در این زمینه، ارتباط میان بارش ماهواره‌ای و مشاهداتی با استفاده از روش بوت استرپ3 محاسبه و تحلیل شد. سپس، با استفاده از دو معیار RMSE4و NS5 خطای برآورد بارش و خشکسالی محاسبه شده بر اساس تولیدات ماهواره TRMM تعیین گردید. نتایج اعتبارسنجی نشان دادند SPI محاسباتی بر اساس داده‌های بارش TRMM در مقیاس شش‌ماهه دارای خطای کمتری می‌باشد. با توجه به یافته‌ها، مقادیر RMSE و NS در برآورد خشکسالی شش‌ماهه به ترتیب برابر 873/0 و 028/0 است. به‌علاوه، به-منظور بررسی دقیق‌تر محصولات بارش ماهواره‌ی TRMM و داده‌های بارش اندازه‌گیری شده، با استفاده از روش‌های آماری اسپیرمن6، کندال7، دو رشته‌ای نقطه‌ای8 و پیرسن9، همبستگی میان خشکسالی زمینی و ماهواره‌ای در مقیاس‌های مختلف برآورد شد. نتایج نشان دادند با افزایش مقیاس زمانی تخمین خشکسالی هواشناسی، همبستگی بین داده‌های ماهواره‌ای و زمینی افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Remote sensing-Based drought monitoring in Tehran city using nonparametric SPI

نویسندگان [English]

  • Arezoo Ariyaei 1
  • ahmad sharafati 2
1 Department of Civil Engineering Islamic Azad University West Tehran Branch
2 Department of Civil Engineering, Islamic Azad university
چکیده [English]

Today, drought is considered a dangerous phenomenon in various regions of the world, including Iran. This fact necessitates drought monitoring and the use of remote sensing tools to determine the intensity and duration of drought. In the current study, drought in the study area of Tehran city was determined based on observational and remote sensing rainfall data. For this purpose, TRMM satellite precipitation products were extracted between 1998 and 2019 using the coding tool in Google Earth Engine. Then, the drought of the region was monitored based on the non-parametric standardized precipitation index (SPI) and observational and remote sensing precipitation data for 3, 6, and 12 months' time scales. In this context, the relationship between satellite precipitation and observations was determined using the bootstrap method. Also, to deeply examine the TRMM satellite precipitation and the measured precipitation data, the correlation between observed and satellite drought in the different time scales was estimated using Spearman, Kendall, Point-biserial and Pearson statistical methods. Finally, using RMSE and NS, the error in estimating rainfall and drought based on TRMM satellite products was calculated. Validation results showed that the calculated SPI based on TRMM rainfall data on a 6-month scale had less error. According to the findings, the RMSE and NS values for the 6-month drought estimation were 0.873 and 0.028, respectively. Additionally, the results showed that the drought in the study area between 1998 and 2019 exhibited an increasing trend.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Correlation
  • Drought
  • Remote Sensing
  • TRMM