assessment of urmia lake water level fluctuations and increase in salt areas in the north west iran

[ ' i n t r o d u c t i o n r n u r m i a l a k e i n t h e n o r t h w e s t e r n c o r n e r o f i r a n i s o n e o f t h e l a r g e s t p e r m a n e n t h y p e r s a l i n e l a k e s i n t h e w o r l d a n d t h e l a r g e s t l a k e i n t h e m i d d l e e a s t . i t i s e x t e n d e d a s m u c h a s 1 4 0 k m f r o m n o r t h t o s o u t h a n d i s a s w i d e a s 8 5 k m e a s t t o w e s t d u r i n g h i g h w a t e r p e r i o d s . q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e d e g r a d a t i o n o f w a t e r r e s o u r c e s i s o n e o f t h e m a j o r c h a l l e n g e s i n t h e w a y o f s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t . t h e f e a t u r e s a n d p h e n o m e n a i n t h e e a r t h s u r f a c e h a v e b e e n c h a n g e d o v e r t i m e ; t h e l a k e s a s o n e o f t h e s e f e a t u r e s a n d d u e t o a c l o s e d e n v i r o n m e n t a r e n o t c o n s i d e r e d a s a n e x c e p t i o n . d u e t o c l i m a t i c c h a n g e s s u c h a s r e d u c e d r a i n f a l l ' , ' i n c r e a s e d t e m p e r a t u r e a n d a l s o u n c o n t r o l l e d u s e o f s u r f a c e w a t e r r e s o u r c e s i n w a t e r s h e d a r e a s ' , ' d i s t i n g u i s h e d c h a n g e s a r e e x p o s e d o n t h e e a r t h s u r f a c e . m o n i t o r i n g s u c h c h a n g e s s h o u l d b e c o n s i d e r e d a s a n i m p o r t a n t i s s u e i n t h e n a t i o n a l a n d r e g i o n a l d e v e l o p m e n t a n d n a t u r a l r e s o u r c e m a n a g e m e n t . m o n i t o r i n g t h e c o a s t a l a r e a s a n d e x t r a c t i o n o f w a t e r a t d i f f e r e n t i n t e r v a l s i s c u r r e n t l y r e g a r d e d a s a n i n f r a s t r u c t u r a l r e s e a r c h i n t e r e s t d u e t o t h e s i g n i f i c a n c e o f c o a s t a l z o n e m a n a g e m e n t a n d d y n a m i c n a t u r e o f s u c h s e n s i t i v e e c o l o g i c a l e n v i r o n m e n t s . u r m i a l a k e i s t h e t w e n t i e t h l a r g e s t l a k e o f t h e w o r l d a n d a t t h e s a m e t i m e o n e o f t h e m o s t u n i q u e a n d i n v a l u a b l e g l o b a l w a t e r e c o s y s t e m s . t h e l a k e s u r f a c e a r e a w a s e s t i m a t e d t o h a v e a n a r e a a s l a r g e a s 5 6 2 0 k m 2 b u t s i n c e 1 9 8 9 i t h a s g e n e r a l l y b e e n d e c l i n i n g a n d w a s e s t i m a t e d f r o m s a t e l l i t e d a t a t o b e o n l y 2 0 3 2 k m 2 i n a u g u s t 2 0 1 1 . t h e d e c l i n e i s g e n e r a l l y r e s u l t e d f r o m a c o m b i n a t i o n o f d r o u g h t ' , ' i n c r e a s e d w a t e r d i v e r s i o n f o r i r r i g a t e d a g r i c u l t u r e w i t h i n t h e l a k e ’ s w a t e r s h e d a n d a l s o m i s m a n a g e m e n t . t h e m a i n i n s i g h t o f t h i s s t u d y i s t o a n a l y z e u r m i a w a t e r l e v e l s f l u c t u a t i o n a n d i n c r e a s e i n s a l t a r e a . t h i s i s t o m o d e l t h e l a k e s u r f a c e f l u c t u a t i o n r e g i m e b y l i n k i n g t h e o b s e r v e d d a t a t o s a t e l l i t e d a t a i n t h e n o r t h w e s t i r a n . r n x a 0 r n m a t e r i a l s a n d m e t h o d s r n l a k e u r m i a i s a n e n d o r h e i c o r t e r m i n a l l a k e t h a t i s w a t e r l e a v e s t h e l a k e o n l y b y e v a p o r a t i o n . a s i s g e n e r a l l y t h e c a s e ' , ' t h i s l e a d s t o a s a l t w a t e r b o d y a n d i n t h e c a s e o f l a k e u r m i a s a l i n i t y i s q u i t e h i g h . t h e l a k e i s b o u n d e d b e t w e e n 3 7 ° 5 ´ ' , ' 3 8 ° 1 6 ´ l a t i t u d e s a n d 4 5 ° 0 1 ´ ' , ' 4 6 ° l o n g i t u d e s a t 1 2 7 5 m a b o v e s e a l e v e l . i t s s u r f a c e a r e a r a n g e s f r o m 4 7 5 0 t o 6 1 0 0 k m 2 a n d t h e a v e r a g e a n d g r e a t e s t d e p t h s a r e 6 a n d 1 6 m ' , ' r e s p e c t i v e l y . i n o r d e r t o s t u d y t h e f l u c t u a t i o n s o f t h e u r m i a l a k e s u r f a c e a r e a ' , ' m u l t i t e m p o r a l l a n d s a t i m a g e s ' , ' e t m a n d t m ' , ' w e r e u s e d i n a 2 3 ' , ' y e a r p e r i o d ' , ' f r o m 1 9 8 9 t o 2 0 1 1 . i n t h e p r e s e n t s t u d y ' , ' t h e c o a s t l i n e s i n f o r m a t i o n w a s e x t r a c t e d f o r e a c h y e a r i n t w o m a j o r s t e p s u s i n g t h e e r a d s a n d a r c g i s s o f t w a r e . f i r s t l y ' , ' g e o m e t r i c a n d r a d i o m e t r i c c o r r e c t i o n s a s w e l l a s d i f f e r e n t f i l t e r s w e r e a p p l i e d o n t h e s e l e c t e d i m a g e s t o m a k e t h e s p e c t r a l d i f f e r e n c e o f t h e o b j e c t s m o r e c l e a r . s e c o n d l y ' , ' s u p e r v i s e d c l a s s i f i c a t i o n m e t h o d h a s b e e n u s e d t o e x t r a c t t h e c o a s t l i n e s . t o u s e t h e s u p e r v i s e d c l a s s i f i c a t i o n ' , ' t r a i n i n g d a t a f r o m t h e l a k e s u r f a c e h a s b e e n p r e p a r e d f o r f u r t h e r p r o c e s s . t h e r e f l e c t i o n v a l u e s i n t h e s e a r e a s h a v e b e e n g e n e r a l i z e d t o t h e e n t i r e l a k e s u r f a c e u s i n g t h e s o f t w a r e . t h u s ' , ' t h e b o r d e r b e t w e e n t h e l a k e a n d s u r r o u n d i n g a r e a s h a s b e e n s e t p r e c i s e l y . f i n a l l y ' , ' t h r o u g h t h e a l g o r i t h m f o r c o n v e r s i o n o f t h e t w o v e c t o r s ' , ' t h e c o a s t l i n e l i m i t s h a v e b e e n d r a w n f o r d i f f e r e n t y e a r s . a r c g i s a p p l i c a t i o n h a s b e e n u s e d f o r a n a l y s i s o f t h e i m a g e s . r n x a 0 r n r e s u l t s a n d d i s c u s s i o n r n s a t e l l i t e a l t i m e t e r d a t a m e a s u r e d t h e l a k e ’ s l e v e l i n 1 9 8 9 t o b e a t i t s h i g h e s t l e v e l o f a n y t i m e i n t h e p a s t 3 0 y e a r s . t h i s i s i n a g r e e m e n t w i t h h a s s a n z a d e h a n d o t h e r s ( 2 0 1 1 ) w h o m e n t i o n e d w a t e r l e v e l o f a b o u t 1 2 7 8 m a b o v e s e a l e v e l f o r t h e s a m e t i m e . b o t h t h e m e a s u r e s s h o w a s t e a d y d e c l i n e f r o m t h a t y e a r o n w i t h t h e m o s t r e c e n t s a t e l l i t e a l t i m e t e r d a t a i n d i c a t i n g a d r o p o f a p p r o x i m a t e l y 7 . 4 0 x a 0 x a 0 m e t e r s b e t w e e n 1 9 8 9 a n d 2 0 1 1 . b e c a u s e l a k e u r m i a i s a t e r m i n a l l a k e w i t h n o s i g n i f i c a n t w a t e r o u t f l o w t h e o n l y w a y w a t e r l e a v e s t h e l a k e i s b y e v a p o r a t i o n . t h e r e f o r e ' , ' i f t h e l a k e i s d e c l i n i n g ' , ' i t i s e i t h e r b y i n c r e a s e d e v a p o r a t i o n o r a d e c r e a s e i n w a t e r c o m i n g i n t o t h e s y s t e m . t h e z a r r i n e h r o o d r i v e r i s t h e l a r g e s t o f t h e t h i r t e e n m a i n r i v e r s d i s c h a r g i n g i n t o t h e l a k e u r m i a . t h e r i v e r s a r e t h e s o u r c e o f m a j o r i t y o f t h e l a k e w a t e r b u d g e t . a d d i t i o n a l i n p u t c o m e s f r o m r a i n f a l l d i r e c t l y o v e r t h e l a k e ' , ' f l o o d w a t e r f r o m t h e i m m e d i a t e w a t e r s h e d ' , ' a n d a v e r y s m a l l f r a c t i o n f r o m g r o u n d w a t e r f l o w . r n x a 0 r n c o n c l u s i o n r n t h e m a i n o b j e c t i v e o f t h i s s t u d y w a s t o a s s e s s l a k e w a t e r l e v e l s f l u c t u a t i o n u s i n g s a t e l l i t e i m a g e s a n d g e o g r a p h i c i n f o r m a t i o n s y s t e m ( g i s ) . t o a c h i e v e t h i s g o a l ' , ' t h e s a t e l l i t e i m a g e s o f l a n d s a t m u l t i ' , ' s p e c t r a l i m a g e s f o r t h e y e a r s 2 0 1 1 ' , 1 9 8 9 , ' s e n s o r s o f t m ' , ' e t m + ' , ' w e r e u s e d a n d p r o c e s s e d a l o n g w i t h f i e l d o b s e r v a t i o n s . b a s e d o n t h e r e s u l t s a c h i e v e d d u r i n g t h e 2 3 ' , ' y e a r ' , ' o l d ' , ' a v e r a g e h e i g h t o f t h e l a k e w a t e r l e v e l d e c r e a s e d 7 . 4 0 m e t e r . v a s t a r e a o f t h e l a k e s u r f a c e t u r n e d i n t o t h e a r i d s o i l a n d s e d i m e n t s a l t s i n t h e l a s t f e w d e c a d e s . m o s t c h a n g e s d u e t o w a t e r l o s s ' , ' e s p e c i a l l y i n t h e s o u t h e a s t a n d t h e e a s t c o a s t o f t h e l a k e i s v i s i b l e . ' ]