Assessing changes in vegetation cover using time-series MODIS NDVI data : A case study of Bayantal soum in Govisumber Province
DOI:
https://doi.org/10.5564/mjgg.v60i44.2929Keywords:
Vegetation dynamics, trends in vegetation, MODIS NDVI, Bayantal soum in Gobisumber provinceAbstract
Determining the pattern of changes in vegetation cover is vital for understanding the environmental change and its influencing factors, as well as for planning and implementing optimal management for mitigation and adaptation. This study aimed to determine the changes in the vegetation cover of the Bayantal soum in Govisumber province, located in transition zones between the steppe and the Gobi. We obtained MODIS NDVI data with a spatial resolution of 250 m and spanning June, July, and August of 2000 to 2020 from the NASA EOS. We applied Sen’s slope and Mann-Kendal test to detect spatial-temporal changes in vegetation cover and its trend. According to the results, average NDVI values ranged between 0.2 to 0.4 in Bayantal soum. During the past 21 years, the number of NDVI pixels with values of 0.2-0.3 significantly decreased, whereas, the number of NDVI pixels with values of 0.3-0.4 increased. Long-term NDVI series data indicated that vegetation cover in the soum had a positive change or increasing tendency. A significant increase in the NDVI was observed and accounted for 46.3% of the total area of the soum. The decrease in NDVI was estimated at 0.1 percent of the total area of the soum but it was not significant. The remaining areas of the soum experienced variations in NDVI. The analysis revealed that vegetation cover increased by 0.0056 units per year. Overall, the vegetation cover in the Bayan soum increased over the past 21 years, which conflicts with other studies indicating the deterioration. Therefore, remote sensing data and field monitoring surveys are recommended to detect robust changes in vegetation cover.
MODIS хиймэл дагуулын NDVI мэдээг ашиглан ургамал нөмрөгийн өөрчлөлтийг үнэлэх нь: Говьсүмбэр аймгийн Баянтал сумын жишээн дээр
ХУРААНГУЙ: Ургамлан нөмрөгийн өөрчлөлтийг судлах нь байгаль, экологид гарч буй өөрчлөлт, түүнд нөлөөлөх хүчин зүйлсийг танин мэдэх, цаашилбал тэрхүү байгаль экологийн өөрчлөлтийг сааруулах, дасан зохицоход чиглэгдсэн менежментийн оновчтой арга хэмжээг төлөвлөх, хэрэгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Энэхүү судалгааны ажлын хүрээнд, хээрийн бүсээс говийн бүсэд шилжих экотон бүс нутагт орших Говьсүмбэр аймгийн Баянтал сумын ургамал нөмрөгт гарч буй өөрчлөлтийг тодорхойлохыг зорьсон болно. Судалгаанд MODIS хиймэл дагуулын 2000-2020 оны 6, 7, 8-р саруудын 250 м-ийн орон зайн шийдтэй ургамлын нормчлогдсон ялгаврын индекс (NDVI)-ийн бүтээгдэхүүнийг АНУ-ын Сансар судлалын агентлагийн Эх дэлхийг ажиглах системийн (NASA EOS) мэдээллийн серверээс татан авч ашигласан. NDVI-ийн урт хугацааны цуваа мэдээнд тулгуурлан ургамал нөмрөгт гарч буй өөрчлөлтийг Тейл-Сений налуугийн аргаар, өөрчлөлтийн хандлагыг Манн-Кендаллын аргаар тооцсон. Хуурай хээрийн бүсэд орших Баянтал сумын хэмжээнд ургамлын индексийн зонхилох утга 0.2-0.4 хэлбэлзэж байна. Сүүлийн 21 жилийн хугацаанд NDVI-ийн 0.2-0.3 утгатай пикселийн тоо алгуур багасаж, 0.3-0.4 утгатай пикселийн тоо нэмэгдэх хандлага ажиглагдсан. NDVI-ийн урт хугацааны цуваа мэдээнд хийсэн дүн шинжилгээнээс үзвэл, судалгааны талбайн хэмжээнд NDVI-ийн утга өсөх хандлагатай байгаа хэдий ч, p<0.05 статистик үнэмшлийн түвшинд авч үзвэл, нийт нутгийн 46.3%-д статистикийн ач холбогдолтой өсөх, 0.1%-д статистикийн ач холбогдолгүй NDVI-ийн буурах хандлага ажиглагдсан бол сумын бусад нутагт NDVI-ийн өөрчлөлт статистикийн ач холбогдолгүй байна. Судалгааны талбайн хэмжээнд ургамал нөмрөг 0.0056 нэгж/жилээр өссөн дүнтэй байна. Хиймэл дагуулын 21 жилийн цуваа мэдээнд тулгуурлан тооцоход тус сумын ургамал нөмрөгт сайжрах хандлага илэрч байгаа хэдий ч, бусад судлаачдын уламжлалт хээрийн судалгааны аргаар хийж гүйцэтгэсэн судалгааны үр дүн ургамал нөмрөг доройтсон болохыг харуулж байна. Иймээс тандан судалгааны аргаар тооцоолсон ургамал нөмрөгийн төлөв байдал, өөрчлөлт, хандлагыг тодорхойлох судалгааны үр дүнг хээрийн мониторинг судалгаагаар нарийвчлан судлах нь зүйтэй юм.
Түлхүүр үгс: Баянтал сум, ургамлын нормчилсон ялгаврын индекс (NDVI), ургамал нөмрөгийн өөрчлөлт
Downloads
94
References
J. Franklin, J. M. Serra-Diaz, A. D. Syphard, and H. M. Regan, "Global change and terrestrial plant community dynamics," Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., vol. 113, no. 14, pp. 3725-3734, Apr. 2016, https://doi.org/10.1073/pnas.1519911113
Авирмэд.Э et al., "Монгол орны байгалийн бүс, бүслүүрийн ландшафтын экологийн чадавхийн үнэлгээ." Accessed: Jul. 07, 2021. [Online]. Available: http://data.stf.mn/Project/ProjectViewPublic.aspx?id=105567
F. S. Chapin, J. T. Randerson, A. D. McGuire, J. A. Foley, and C. B. Field, "Changing feedbacks in the climate-biosphere system," Frontiers in Ecology and the Environment, vol. 6, no. 6, pp. 313-320, Aug. 2008, https://doi.org/10.1890/080005
M. Lamchin, T. Park, J.-Y. Lee, and W.-K. Lee, "Monitoring of vegetation dynamics in the Mongolia using MODIS NDVIs and their relationship to rainfall by natural zone," Journal of the Indian Society of Remote Sensing, vol. 43, no. 2, pp. 325-337, 2015, https://doi.org/10.1007/s12524-014-0366-8
Газар Зохион Байгуулалт, Геодези, Зурагзүйн Газар (ГЗБГЗГ), "Газрын нэгдмэл сангийн 2021 оны улсын нэгдсэн тайлан," Улаанбаатар, Монгол, 2022.
Байгаль орчин аялал жуулчлалын яам, "Монгол орны бэлчээрийн тулгамдсан асуудал: гарц ба шийдэл," НҮБ-ын Хөгжлийн хөтөлбөр, Байгаль орчин аялал жуулчлалын яам, Улаанбаатар, 2019. [Online]. Available: https://www.undp.org/sites/g/files/zskgke326/files/migration/mn/Pastureland_Mongolia_Report.pdf
Мал аж ахуйн эрдэм шинжилгээний хүрээлэн, "'Бэлчээрийн урт хугацааны мониторинг' (2013-2015) сэдэвт онолын суурь судалгааны тайлан," Улаанбаатар, 2015. [Online]. Available: http://data.stf.gov.mn/Project/ProjectViewPublic.aspx?id=105963
Н. Мандах, "'Монгол орны хэмжээнд цөлжилт, газрын доройтлыг үнэлэх, зураглах аргазүйн асуудалд' Газарзүйн ухааны боловсролын докторын (Ph.D)-ын зэрэг горилсон бүтээл," Монгол Улсын Их Сургууль, Улаанбаатар, Монгол, 2017.
J. Xue and B. Su, "Significant Remote Sensing Vegetation Indices: A Review of Developments and Applications," Journal of Sensors, vol. 2017, pp. 1-17, 2017, https://doi.org/10.1155/2017/1353691
A. Karnieli et al., "Use of NDVI and Land Surface Temperature for Drought Assessment: Merits and Limitations," Journal of Climate, vol. 23, no. 3, pp. 618-633, Feb. 2010, https://doi.org/10.1175/2009JCLI2900.1
R. Jong, J. Verbesselt, M. E. Schaepman, and S. Bruin, "Trend changes in global greening and browning: contribution of short-term trends to longer-term change," Glob Change Biol, vol. 18, no. 2, pp. 642-655, Feb. 2012, https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2011.02578.x
M. Lamchin et al., "Understanding global spatio-temporal trends and the relationship between vegetation greenness and climate factors by land cover during 1982-2014," Global Ecology and Conservation, vol. 24, p. e01299, Dec. 2020, https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01299
W. Ye, A. I. J. M. Van Dijk, A. Huete, and M. Yebra, "Global trends in vegetation seasonality in the GIMMS NDVI3g and their robustness," International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation, vol. 94, p. 102238, Feb. 2021, https://doi.org/10.1016/j.jag.2020.102238
W. Ge, L. Deng, F. Wang, and J. Han, "Quantifying the contributions of human activities and climate change to vegetation net primary productivity dynamics in China from 2001 to 2016," Science of The Total Environment, vol. 773, p. 145648, Jun. 2021, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.145648
M. L. Hossain and J. Li, "NDVI-based vegetation dynamics and its resistance and resilience to different intensities of climatic events," Global Ecology and Conservation, vol. 30, p. e01768, Oct. 2021, https://doi.org/10.1016/j.gecco.2021.e01768
P. Lou et al., "Deep learning reveals rapid vegetation greening in changing climate from 1988 to 2018 on the Qinghai-Tibet Plateau," Ecological Indicators, vol. 148, p. 110020, Apr. 2023, https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110020
S. Yang, J. Liu, C. Wang, T. Zhang, X. Dong, and Y. Liu, "Vegetation dynamics influenced by climate change and human activities in the Hanjiang River Basin, central China," Ecological Indicators, vol. 145, p. 109586, Dec. 2022, https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.109586
D. Lu et al., "Effects of population spatial redistribution on vegetation greenness: A case study of Chongqing, China," Ecological Indicators, vol. 138, p. 108803, May 2022, https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.108803
W. Cao, D. Wu, L. Huang, M. Pan, and T. Huhe, "Determinizing the contributions of human activities and climate change on greening in the Beijing-Tianjin-Hebei Region, China," Sci Rep, vol. 11, no. 1, p. 21201, Oct. 2021, https://doi.org/10.1038/s41598-021-00788-4
Ц. Адъяасүрэн, "'Монгол орны хээрийн бүсийн бэлчээрийн ургамлын төлөвийг зайнаас тандан хэмжсэн мэдээллээр үнэлэх нь' дэд докторын зэрэг горилсон бүтээл." Улаанбаатар, 1989.
М. Эрдэнэтуяа, "'Бэлчээрийн мониторингийн зайнаас тандах арга технологи' Докторын зэрэг горилсон бүтээл," Монгол Улсын Их Сургууль, Улаанбаатар, 2004.
S. Eckert, F. Hüsler, H. Liniger, and E. Hodel, "Trend analysis of MODIS NDVI time series for detecting land degradation and regeneration in Mongolia," Journal of Arid Environments, vol. 113, pp. 16-28, Feb. 2015, https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2014.09.001
Д. Сайнбаяр, "Байгалийн бүс, бүслүүр дэх ургамалжлын нормчилсон индексийн өөрчлөлт, түүний уур амьсгалын хүчин зүйлээс хамаарах хамаарал," Газарзүйн асуудлууд, vol. 2, no. 17, pp. 55-64, 2017.
G. Bao, Y. Bao, A. Sanjjava, Z. Qin, Y. Zhou, and G. Xu, "NDVI-indicated long-term vegetation dynamics in Mongolia and their response to climate change at biome scale: VEGETATION DYNAMICS IN MONGOLIA AND THEIR RESPONSE TO CLIMATE CHANGE," Int. J. Climatol., vol. 35, no. 14, pp. 4293-4306, Nov. 2015, https://doi.org/10.1002/joc.4286
O. Munkhdulam, A. Clement, D. Amarsaikhan, S. Yokoyama, S. Erdenesukh, and D. Sainbayar, "Detection of Anthropogenic and Environmental Degradation in Mongolia Using Multi-Sources Remotely Sensed Time Series Data and Machine Learning Techniques," in Environmental Degradation in Asia: Land Degradation, Environmental Contamination, and Human Activities, A. M. F. Al-Quraishi, Y. T. Mustafa, and A. M. Negm, Eds., Cham: Springer International Publishing, 2022, pp. 17-47. https://doi.org/10.1007/978-3-031-12112-8_2
X. Meng, X. Gao, S. Li, and J. Lei, "Spatial and Temporal Characteristics of Vegetation NDVI Changes and the Driving Forces in Mongolia during 1982-2015," Remote Sensing, vol. 12, no. 4, p. 603, Feb. 2020, https://doi.org/10.3390/rs12040603
D. Otgontsetseg, O. Ishtsog, T. Ganchudur, and A. Khaulenbek, "Vegetation cover change detection using remote sensing in Gobisumber province, Mongolia," in Environmental science and technology 2023, Ulaanbaatar, Mongolia, 2023, p. 128.
Ус цаг уур, орчны судалгаа, мэдээллийн хүрээлэн, "Уур амьсгалын үйлчилгээний систем." Accessed: Sep. 01, 2023. [Online]. Available: http://climate-service.mn/climateservice/index.php
Я. Баасандорж and С. Бадрах, Хээрийн бүсийн бэлчээрийн экологийн зарим асуудал. Улаанбаатар, Монгол: Хөх судар принтинг, 2010.
А. Хауленбек et al., "Говь Сүмбэр аймгийн цөлжилт, газрын доройтлын үнэлгээ," ШУА-ийн Газарзүй, Геоэкологийн хүрээлэн, Улаанбаатар, Монгол, 2020. Accessed: Aug. 29, 2023. [Online]. Available: https://sudalgaa.gov.mn/pdf/govsmber-aymgiyn-tslzhilt-gazryn-doroytlyn-tlv-baydlyn-nelgee-hu9
Y. Kang, Y. Wang, Y. Bao, Y. Bao, and N. Mandula, "Monitoring vegetation change and its potential drivers in Inner Mongolia from 2000 to 2019," Remote Sensing, vol. 13, p. 3357, 2021, https://doi.org/10.3390/rs13173357
М. Баясгалан, "'Монгол дахь гангийн мониторинг' Газарзүйн ухааны докторын зэрэг горилсон бүтээл," Монгол Улсын Их Сургууль, Улаанбаатар, Монгол, 2005.
Д. Отгонцэцэг, А. Хауленбек, О. Шинэбаяр, and Ц. Ганчөдөр, "Говьсүмбэр аймгийн Баянтал сумын ургамлан нөмрөгийн доройтол," Монгол орны газарзүй геоэкологийн асуудал, vol. 41, pp. 241-246, 2020.
С. Бадрах and Э. Ариунболд, "Говьсүмбэр аймгийн бэлчээрийн ургамалжилт, түүний төлөв байдал," Монгол орны геоэкологийн асуудал, vol. 05, pp. 59-65, 2005.
Д. Болормаа et al., "'Доройтсон бэлчээрийн экологийг нөхөн сэргээх технологийн хамтарсан судалгаа' (2017-2019) сэдэвт хамтарсан төслийн тайлан.," Мал аж ахуйн эрдэм шинжилгээний хүрээлэн, Улаанбаатар, 2019. [Online]. Available: http://data.stf.gov.mn/Project/ProjectViewPublic.aspx?id=106236
H. Chu, S. Venevsky, C. Wu, and M. Wang, "NDVI-based vegetation dynamics and its response to climate changes at Amur-Heilongjiang River Basin from 1982 to 2015," Science of The Total Environment, vol. 650, pp. 2051-2062, Feb. 2019, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.09.115
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2023 unurnyam jugnee
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Copyright on any research article in the Mongolian Journal of Geography and Geoecology is retained by the author(s).
The authors grant the Mongolian Journal of Geography and Geoecology a license to publish the article and identify itself as the original publisher.
Articles in the Mongolian Journal of Geography and Geoecology are Open Access articles published under a Creative Commons Attribution 4.0 International License CC BY.
This license permits use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.
