پايش نوسان‌ آبخوان دشت بيرجند با تصويرهاي ماهواره اي گرِيس و تحليل هاي مكاني جي‌.آي‌.اس

Monitoring the Fluctuations of the Birjand Plain Aquifer Using the GRACE Satellite Images and the GIS Spatial Analyses

با توجه به افزايش كاربرد آب‌هاي زيرزميني، به‌ويژه در مناطق خشك و نيمه‌خشك مانند ايران، مديريت به‌كاربردن آب‌هاي زيرزميني بسيار مهم است. شناسايي تغيير و نوسان تراز آب‌هاي زيرزميني مي‌تواند به تصميم‌گيري درست كمك كند. ماهواره‌ي گرِيس طرح مشترك ناسا و سازمان فضايي آلمان است كه براي پايش تغيير گرانشي كره‌ي زمين و نوسان‌ كمّي ذخيره‌ي آب­هاي زيرزميني با توان تفكيك مكاني چندصد كيلومتري به فضا پرتاب شد. با توجه به اين‌كه اندازه‌گيري‌هاي زميني در مقياس منطقه‌يي براي پايش كمّي آب­هاي زيرزميني به‌اندازه‌ي كافي نيست، داد ه­هاي منحصربه‌فرد اين ماهواره براي پايش تغييرات كمّي سالانه‌ي ذخيره‌ي آب­هاي زيرزميني به‌كاربرده مي­شود. پردازش داده­ ها در سامانه‌ي شبكه‌يي موتور گوگل‌ارت با سه الگوريتم GFZ، JPL و CSR انجام، و نتيجه‌ها با داده ­هاي مشاهده‌يي (پيزومتري) 1387 تا 1397 مقايسه ‌كرده شد. اين مقايسه با ايجادكردن وايازي خطي بين تغييرهاي به‌دست‌آمده از الگوريتم­ هاي سنجنده‌ي GRACE و داده­ هاي مشاهده‌يي انجام شد، كه نتيجه‌ي آن همبستگي 69 درصدي بين تغييرهاي به‌دست‌آمده از دو روش بود. براي تحليل مكاني و زماني، تراز ايست‌آبي آبخوان با نرم‌افزار ARC GIS پهنه‌بندي شد. نتيجه‌ها نشان داد كه در بازه‌ي زماني 1387 تا 1397 به‌دليل كم‌بود بارش‌ها، تغذيه‌نشدن آبخوان، و برداشت اضافه، تراز ايست‌آبي افت بسياري كرده است.

Over-exploitation of a limited resource, especially in arid and semi-arid regions such as Iran, entails a strict management of groundwater. In this context, identification of changes and fluctuations in groundwater level can help to make the right decision. The Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE), a joint mission of NASA and the German Aerospace Center, makes detailed measurements of the Earth's gravity field anomalies and fluctuations in groundwater resources at a spatial resolution of a few hundred kilometers. Due to the lack of the in-situ measurements at a regional scale for the quantitative groundwater monitoring, this satellite's unique data are used to monitor the quantitative annual changes in the groundwater resources. Data processing was performed on the Google Earth Engine Web platform using the JPL, GFZ and CSR algorithms. Results were compared using the piezometric data from 2008 to 2018. This comparison was performed by a linear regression between the changes obtained from the GRACE algorithms and the piezometric data, which resulted in a 69% correlation of these two methods. In order to perform spatial and temporal analysis of the water level of the aquifer, the zoning was performed using the ArcGIS software. The results indicated that, the water level in the studied aquifer has been significantly reduced during the 2008 to 2018 period due to a lack of rainfall, thus the net recharge and over-extracting.