Spatio-temporal changes of pasture land in Selenge River Basin using spectral indices
DOI:
https://doi.org/10.5564/mjgg.v61i45.3388Keywords:
Selenge River Basin, Vegetation indices, Pasture land, MODISAbstract
Changes in pasture land cover in the Selenge River Basin were processed using Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) vegetation spectral indices from 2000 to 2020 at 5-year intervals. The study determined relationships between air temperature, precipitation, population, and number of animals during the growing season of those years. Spatial and temporal changes in Mongolian grassland and hay classification were graphically and quantitatively processed using the Google Earth Engine (GEE) platform and map processing software. Factors influencing changes in plant indices that represent plant growth from June to August were evaluated by correlation assessment. During the study period, the maximum value of NDVI was observed in 2020 and the minimum value was observed in 2000. Considering the average value of them, it was 0.64 in 2000 and 0.7 in 2020. But in 2005 and 2015, the average value decreased to 0.57. When developing the EVI, the average value between 2000 and 2015 was consistent and between 0.33<EVI<0.35 but increased to 0.42 in 2020. Rainfall had fluctuated for the 20 years, but it increased for the last 10 years, while the average temperature increased to 20.6 in 2015. In the last 20 years, the human population increased by 2 times, while the number of animals increased by 2.5 times. All developed indicators had low inter-correlations for each year, and inter-indicator correlations were calculated by differentiating pasture type. As a result, it was observed that the number of animals was inversely related to the values of spectral indices of all plants. Also, Leaf area index (LAI) values increased in high mountain pastures when rainfall increased during the vegetation period. Ургамлын индекс ашиглан Сэлэнгэ мөрний сав газрын бэлчээрийн ургамлан нөмрөгийн орон зай, цаг хугацааны өөрчлөлтийг тодорхойлох нь Сэлэнгэ мөрний сав газар дахь бэлчээрийн хэв шинжийн өөрчлөлтийг Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) хиймэл дагуулын ургамлын спектрийн индексүүдийг ашиглан 2000-2020 оны ургамал ургалтын хугацааны мэдээг 5 жилийн давтамжтайгаар боловсруулсан. Тус мэдээг сонгосон онуудын ургамал ургалтын хугацааны агаарын температур, хур тунадас, хүн амын тоо, малын тоо зэргийн өөрчлөлт, хоорондын хамаарлыг тодорхойллоо. Харин Монгол орны бэлчээр, хадлангийн ангиллыг Google Earth Engine (GEE) платформ болон газрын зургийн боловсруулалтын программыг тус тус ашиглан орон зайн болон цаг хугацааны өөрчлөлтийг зурган, тоон байдлаар боловсруулалт хийсэн. Ургамал ургалтын оргил үе болох 6-аас 8-р саруудын ургамлын индексүүдийн өөрчлөлтөд нөлөөлөгч хүчин зүйлүүдийг коррелиацийн үнэлгээгээр үнэллээ. Судалгааны хугацаанд ургамлын нормчлогдсон ялгаврын индекс (NDVI)-ийн хамгийн их утга 2020 онд байсан бол хамгийн бага утга нь 2000 онд байв. Үүнийг дундаж утгаар нь авч үзэхэд 2000 онд NDVI=0.64, 2020 онд NDVI=0.7 гэсэн утгуудыг өгч байсан. Харин 2005 болон 2015 онуудад дундаж утга нь NDVI=0.57 болтлоо буурсан үзүүлэлттэй гарсан. Сайжруулсан ургамлын индекс (EVI)-ийг тооцоход 2000-2015 онуудад дундаж утга нь тогтмол 0.33<EVI<0.35 хооронд хэлбэлзэж байсан бол 2020 онд EVI=0.42 болж өссөн. Судалгааны хугацаанд сүүлийн 10 жилд хур тунадас нэмэгдэх хандлагатай байсан бол агаарын дундаж температур 2015 онд хамгийн их буюу 20.6°C хүрсэн байна. Хүн амын тоо сүүлийн 20 дунджаар 2 дахин нэмэгдсэн бол малын тоо 2.5 дахин нэмэгдсэн үзүүлэлттэй байна. Боловсруулсан бүх үзүүлэлтийг харьцуулахад хоорондын хамаарал бага байсан бөгөөд бэлчээрийн хэв шинжид ялгаж үзүүлэлт хоорондох хамаарлыг тооцсон. Үүний үр дүнд малын тоо үзүүлэлт бүх ургамлын спектрийн индексүүдийн утгуудтай урвуу хамааралтай байгаа нь ажиглагдсан. Мөн ургамал ургалтын хугацааны хур тунадас нэмэгдэхэд өндөр уулын бэлчээрт навчны талбайн индекс (LAI)-н утга өссөн үзүүлэлттэй байна. Түлхүүр үгс: Сэлэнгэ мөрний сав газар, Ургамлын индекс, Бэлчээрийн газар, MODISDownloads
40
References
[1]. S. Schmidt and C. Yeager, Making grasslands sustainable in Mongolia: adapting to climate and environmental change. Mandaluyong City, Metro Manila, Philippines: Asian Development Bank, 2013.
[2]. «Mongolia’s Amazing Grasslands», The Nature Conservancy. Accessed: 3 Дөрөвдүгээр сар 2024. [Online]. Available at: https://www.nature.org/en-us/about-us/where-we-work/asia-pacific/mongolia/stories-in-mongolia/mongolia-s-amazing-grasslands/
[3]. «Mongolian-Manchurian Grassland», One Earth. Accessed: 3 Дөрөвдүгээр сар 2024. [Online]. Available at: https://www.oneearth.org/ecoregions/mongolian-manchurian-grassland/
[4]. «The Grasslands of Mongolia». Accessed: 3 Дөрөвдүгээр сар 2024. [Online]. Available at: https://seeingthewoods.org/2014/01/22/the-grasslands-of-mongolia/
[5]. Д.Аваадорж, С.Бадрах, Я.Баасандорж, Бэлчээрийн хөрсний физик шинж чанар ба ургамлан нөмрөг, тэдгээрийн өөрчлөлт. Улаанбаатар: Хөх судар принтинг ХХК, 2006.
[6]. G. Li et al., «Spatial and Temporal Variations in Grassland Production from 2006 to 2015 in Mongolia Along the China–Mongolia Railway», Sustainability, vol 11, no 7, Art. no 7, 1-р сар 2019, https://doi.org/10.3390/su11072177.
[7]. Үндэсний С. Хороо, «ЖИЛИЙН ДУНДАЖ ХҮН АМЫН ТОО, бүс, аймаг/нийслэлээр», Үндэсний Статистикийн Хороо. Accessed: 18 Гуравдугаар сар 2024. [Online]. Available at: https://www2.1212.mn/tablesdata1212.aspx?tbl_id=dt_nso_0300_002v1&ln=mn
[8]. «ГНС2020.pdf».
[9]. Үндэсний С. Хороо, «МАЛЫН ТОО, аймгаар, төрлөөр /мян.тол/», Үндэсний Статистикийн Хороо. Accessed: 3 Дөрөвдүгээр сар 2024. [Online]. Available at: https://www2.1212.mn/tablesdata1212.aspx?tbl_id=dt_nso_0100_01t04&ln=mn
[10]. Ц. Цэрэнбалжир, Газрын кадастр. Улаанбаатар: Урлах эрдэм ХХК, 2004.
[11]. B. Sun, B. Y. Wang, J. Feng, J. C. Jiang, D. R. Pan, H. Wang, H. X. Wang, and T. H. Han, "Monitoring models of the grass yield for grassland in Gansu Province," Pratacultural Science, vol. 32, pp. 1988–1996, 2015.
[12]. J. Hao et al., «Spatial–Temporal and Driving Factors of Land Use/Cover Change in Mongolia from 1990 to 2021», Remote Sensing, vol 15, no 7, p 1813, 3-р сар 2023, https://doi.org/10.3390/rs15071813.
[13]. S. Xu, J. Wang, O. Altansukh, and T. Chuluun, «Spatial-temporal pattern of desertification in the Selenge River Basin of Mongolia from 1990 to 2020», Front. Environ. Sci., vol 11, 3-р сар 2023, https://doi.org/10.3389/fenvs.2023.1125583.
[14]. M. Zorigt, G. Battulga, G. Sarantuya, S. Kenner, N. Soninkhishig, and M. Hauck, «Runoff dynamics of the upper Selenge basin, a major water source for Lake Baikal, under a warming climate», Reg Environ Change, vol 19, no 8, pp 2609–2619, 12-р сар 2019, https://doi.org/10.1007/s10113-019-01564-x.
[15]. Малын бэлчээрийн даац тооцох нэгдсэн аргачлал, Аргачлал, 2019.
[16]. A. Huete, C. Justice, and W. van Leeuwen, «ALGORITHM THEORETICAL BASIS DOCUMENT».
[17]. Y. Guo, Y. Huang, J. Li, S. Ouyang, L. Wu, and W. Qi, «Study on the influence of mining disturbance on the variation characteristics of vegetation index: A case study of Lingwu Mining Area», Environmental Development, vol 45, p 100811, 3-р сар 2023, https://doi.org/10.1016/j.envdev.2023.100811.
[18]. Ш.Цэгмид, Монгол орны физик газарзүй. Улаанбаатар: Улсын хэвлэлийн газар, 1969.
[19]. Монгол улсын бүсчилсэн хөгжлийн үзэл баримтлал, 2001.
[20]. Байгаль орчин, аялал жуулчлалын сайдын 2009 оны 11-р сарын 332 тоот тушаал, «Монгол орны усны сав газрууд», 2009.
[21]. Г. Намхайжанцан, «Агаарын температур», in Монгол услын үндэсний атлас, Улаанбаатар: Шинжлэх Ухааны Академи, 2022, pp 96–97.
[22]. Газрын харилцаа, барилга, геодези, зураг зүйн газар, «Төв, Сэлэнгэ, Дархан-Уул, Булган, Хөвсгөл, Архангай аймгуудын бэлчээр, хадлангийн газрын төлөв байдал, чанарын хянан баталгааны тайлан», Улаанбаатар, 2009.
[23]. N. Gorelick, M. Hancher, M. Dixon, S. Ilyushchenko, D. Thau, and R. Moore, «Google Earth Engine: Planetary-scale geospatial analysis for everyone», Remote Sensing of Environment, vol 202, pp 18–27, 12-р сар 2017, https://doi.org/10.1016/j.rse.2017.06.031.
[24]. «Earth Engine Data Catalog», Google for Developers. Accessed: 8 Дөрөвдүгээр сар 2024. [Online]. Available at: https://developers.google.com/earth-engine/datasets/catalog
[25]. В.М.Прислонов, А.С.Бакумов, С.Бадрах, Г.Цолмон, «Байгалийн бэлчээр хадлангийн судалгаа, зураглалын ажлын заавар». Улсын газар зохион байгуулалтын хайгуул зураг төслийн институт, 1989.
[26]. Барилга, хот байгуулалтын сайдын 2019 оны 34 тоот тушаалын нэгдүгээр хавсралт, Бэлчээрийн газрын төлөв байдал, чанарын улсын хянан баталгааны ажлын аргачилсан заавар.
[27]. P. Mutti, P. Lúcio, V. Dubreuil, and B. Bezerra, «NDVI time series stochastic models for the forecast of vegetation dynamics over desertification hotspots», International Journal of Remote Sensing, vol 41, pp 2759–2788, 4-р сар 2020, https://doi.org/10.1080/01431161.2019.1697008.
[28]. H. Fang, F. Baret, S. Plummer, and G. Schaepman-Strub, «An Overview of Global Leaf Area Index (LAI): Methods, Products, Validation, and Applications», Reviews of Geophysics, vol 57, no 3, pp 739–799, 2019, https://doi.org/10.1029/2018RG000608.
[29]. B. Gao, «NDWI—A normalized difference water index for remote sensing of vegetation liquid water from space», Remote Sensing of Environment, vol 58, no 3, pp 257–266, 12-р сар 1996, https://doi.org/10.1016/S0034-4257(96)00067-3.
[30]. T. G. Farr et al., «The Shuttle Radar Topography Mission», Reviews of Geophysics, vol 45, no 2, 2007, https://doi.org/10.1029/2005RG000183.
[31]. K. Didan and A. B. Munoz, «MODIS Vegetation Index User’s Guide (MOD13 Series)».
[32]. M. Weiss, F. Baret, G. J. Smith, I. Jonckheere, and P. Coppin, «Review of methods for in situ leaf area index (LAI) determination: Part II. Estimation of LAI, errors and sampling», Agricultural and Forest Meteorology, vol 121, no 1, pp 37–53, 1-р сар 2004, https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2003.08.001.
[33]. «NDWI: Normalized Difference Water Index». JRC European Commision, DESERT Action-LMNH Unit, 2011.
[34]. Т.Рэнчинмядаг, «Ландшафтын үндсэн хэв шинжийн тогтвортой байдал», in Монгол орны ландшафтын экологийн чадавх, Улаанбаатар: Намнан Дизайн ХХК, 2020, pp 225–227.
[35]. Л. Товуу, Газар тариалан. Улаанбаатар: БНМАУ-ын сайд нарын зөвлөлийн улсын дээд, тусгай дунд, техник-мэргэжлийн боловсролын хорооны хэвлэл, 1980.
[36]. О. Мөнхдулам, Ж.Сэрсмаа, «Уур амьсгалын хүчин зүйл», in Монгол орны ландшафтын экологийн чадавх, Улаанбаатар: Намнан Дизайн ХХК, 2020, pp 38–59.
[37]. Б. Бямбадолгор, Д. Амарсайхан, Э. Нямжаргал, «MODIS дагуудын мэдээ ашиглах Монгол орны ойт хээр болон хээрийн бүсийн ургамлын биомассыг үнэлэн зураглах нь», Монгол орны газарзүй-геоэкологи сэтгүүл, vol 44, pp 144–157.
[38]. О. Мөнхдулам, Ж. Сэрсмаа, «Ургамлын экологийн чадавхын үнэлгээ», in Монгол орны ландшафтын экологийн чадавх, Улаанбаатар: Намнан Дизайн ХХК, 2020, pp 208–214.
[39]. Ж. Өнөрням, «MODIS хиймэл дагуулын NDVI мэдээг ашиглан ургамал нөмрөгийн өөрчлөлтийн үнэлэх нь: Говьсүмбэр аймгийн Баянтал сумын жишээн дээр», Монгол орны газарзүй-геоэкологи сэтгүүл, vol 44, pp 93–105, 2023.
[40]. Н. Мандах, Д. Даш, Т. Энэрэл, Д. Баясгалан, Л. Нацагдорж, «Хөхморьт сумын цөлжилтийн төлөв байдал», Монгол орны геоэкологийн асуудал, vol 9, pp 187–201, 2012.
[41]. L. Liang, D. Wenpeng, Y. Huimin, Z. Lin, and D. Yu, «Spatio-Temporal Patterns of Vegetation Change in Kazakhstan from 1982 to 2015», Journal of Resources and Ecology, vol 8, no 4, pp 378–384, 7-р сар 2017, https://doi.org/10.5814/j.issn.1674-764x.2017.04.009.
[42]. J. V. Revadekar, Y. K. Tiwari, and K. R. Kumar, «Impact of climate variability on NDVI over the Indian region during 1981–2010», International Journal of Remote Sensing, vol 33, no 22, pp 7132–7150, 11-р сар 2012, https://doi.org/10.1080/01431161.2012.697642.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2024 Uyanga Batbold, Bayartungalag Batsaikhan, Altansukh Ochir, Davaadorj Davaasuren
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.
