پژوهش های محیط زیست

پژوهش های محیط زیست

ارزیابی حساسیت بیابان‌زایی استان گلستان با استفاده از شاخص DSSI و یادگیری‌ماشین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 رئیس اداره محیط زیست خراسان رضوی، شهرستان کلات. دانشجوی دکتری دانشگاه بیرجند، دانشکده محیط زیست
2 دانشیار گروه علوم و مهندسی محیطزیست، دانشگاه بیرجند، ایران
3 دانش آموخته مقطع دکتری گروه علوم و مهندسی محیطزیست، دانشگاه بیرجند، ایران
4 دانشکده مرتع و آبخیزداری گروه آموزشی مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه گرگان، ایران
10.22034/eiap.2026.588896.2695
چکیده
بیابان‌زایی یکی از چالش‌های مهم محیط‌زیستی ایران، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند استان گلستان، است که تحت تأثیر هم‌زمان تغییر اقلیم و فشارهای انسانی قرار دارد. ازاین‌رو، ارزیابی دقیق و پیش‌بینی روند آینده حساسیت بیابان‌زایی برای برنامه‌ریزی‌های مدیریتی و مقابله‌ای ضروری است. این پژوهش با هدف ارزیابی و پیش‌بینی حساسیت بیابان‌زایی در استان گلستان، از شاخص ترکیبی حساسیت بیابان‌زایی (DSSI) مبتنی بر پنج مؤلفه کیفیت خاک، پوشش گیاهی، اقلیم، مدیریت زمین و غلظت ذرات معلق جوی در دوره ۱۳۹۸ تا ۱۴۰۴ استفاده کرد. برای ساخت شاخص DSSI، داده‌های چندمنبعی سنجش‌ازدور و پارامترهای اقلیمی ابتدا با روش Min-Max نرمال‌سازی شدند تا مقیاس داده‌ها یکسان شود؛ سپس با ترکیب هندسی ادغام شدند تا حساسیت مدل نسبت به ضعیف‌ترین مؤلفه حفظ گردد. پیش‌بینی آینده تحت سناریوهای اقلیمی RCP2.6 و RCP8.5 تا افق ۲۰۴۰ انجام شد و مدل با الگوریتم‌های Random Forest و XGBoost اعتبارسنجی گردید. نتایج نشان داد ۳۲٪ از استان در کلاس خطر بالا، ۴۱٪ در خطر متوسط و ۲۷٪ در خطر پایین قرار دارند. مناطق شمال و شمال‌شرق شامل گنبدکاووس، کلاله، آق‌قلا و مراوه‌تپه بیشترین حساسیت را نشان دادند. در سناریوی RCP8.5، سطح مناطق پرخطر تا سال ۲۰۴۰ به ۴۵٪ افزایش می‌یابد. مدل نهایی با دقت ۸۹٪ و ضریب کاپای ۰٫۸۵ کارایی بالایی نشان داد. یافته‌ها بیانگر کارآمدی تلفیق سنجش‌ازدور و یادگیری ماشین در پایش بیابان‌زایی و ضرورت اجرای برنامه‌های کاهش چرای مفرط، اصلاح الگوی کشت و حفاظت از خاک است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Desertification Susceptibility Assessment of Golestan Province using DSSI Index and Machine Learning

نویسندگان English

Naser Kiani mehr 1
Seyed Saeid Rez Ahmadi Zade 2
Amir Ebrahimi 3
Chooghi Bayram Komaki 4
1 Head of the Environmental Department of Khorasan Razavi, Kalat County. PhD student at Birjand University, Faculty of Environment.
2 Associate Professor, Department of Environmental Science and Engineering, University of Birjand, Iran
3 Graduate of the PhD program, Department of Environmental Sciences and Engineering, University of Birjand, Iran
4 Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Rangeland and Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده English

Desertification is a major environmental challenge in Iran, particularly in arid and semi-arid regions such as Golestan Province, where climate change and human pressures intensify land degradation. Therefore, accurate assessment and prediction of desertification sensitivity are essential for effective management and mitigation planning. This study aimed to assess and predict desertification sensitivity in Golestan Province using the Desertification Sensitivity Severity Index (DSSI), based on five components: soil quality, vegetation cover, climate, land management, and atmospheric particulate matter concentration during 2019–2025. To construct the DSSI, multi-source remote sensing data and climatic variables were normalized using the Min–Max method to standardize data scales and then integrated through geometric combination to preserve sensitivity to the weakest component. Future projections were performed under the climate scenarios RCP2.6 and RCP8.5 until 2040, and the model was validated using Random Forest and XGBoost algorithms. Results showed that 32% of the province falls within the high-risk class, 41% within the moderate-risk class, and 27% within the low-risk class. Northern and northeastern areas, including Gonbad-e Kavus, Kalaleh, Aqqala, and Maraveh Tappeh, exhibited the highest sensitivity. Under RCP8.5, high-risk areas are projected to increase to 45% by 2040. The final model achieved 89% accuracy with a Kappa coefficient of 0.85, confirming the effectiveness of integrating remote sensing and machine learning for desertification monitoring and supporting targeted soil and land management strategies.

کلیدواژه‌ها English

Desertification
Desertification Sensitivity Severity Index (DSSI)
Machine Learning
Remote Sensing
Climate Change
Golestan Province

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 13 مهر 1405