प्रगत तंत्रज्ञानाचा वापर करून कृषी दुष्काळाचे निरीक्षण आणि मूल्यांकन 

                       “महा मदत” : एक दृष्टिक्षेप

दुष्काळाची व्याख्या "तीव्र पाणी टंचाई" अशी केली जाते. कमी पाऊस आणि कृषी उत्पादनात झालेली घट यामुळे प्रामुख्याने दुष्काळ स्तिथी निर्माण होते. दुष्काळ ही एक हवामान बदलाची घटना आहे जी टाळणे कठीण आहे, त्यामुळे नुकसानीचा प्रभाव कमी करण्यासाठी आपत्ती निवारण नियोजन आवश्यक आहे.

अलिकडच्या वर्षांत, भौगोलिक माहिती प्रणाली आणि सुदूर संवेदन तंत्रज्ञानाने नैसर्गिक किंवा मानवनिर्मित विविध प्रकारच्या धोक्यांचा अभ्यास करण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावली आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या चित्रिकरणामध्ये सुदूर संवेदन तंत्रज्ञान विकसित झाले आहे जेणेकरुन ते पारंपारिक पद्धतींपेक्षा तात्पुरती आणि अवकाशीय मापणीवर दुष्काळाशी संबंधित निरीक्षणे आणि निरीक्षण करण्यास अनुमती देते. भौगोलिक माहिती प्रणाली स्थानिक विश्लेषण करण्यासाठी सुविधा देऊ शकते जसे की एखाद्या क्षेत्रातील दुष्काळाच्या संभाव्यतेचे विश्लेषण करणे.

महाराष्ट्रात, विशेषतः मराठवाडा आणि विदर्भात दुष्काळ ही एक सामान्य घटना आहे. या प्रदेशांना तीव्र पाणीटंचाईचा सामना करावा लागला आहे, ज्यामुळे पीक अपयशी ठरले आहे, पशुधनाचे नुकसान झाले आहे आणि शेतकऱ्यांमध्ये संकटे वाढलेली आहेत. राज्य सरकारला अनेक वेळा दुष्काळ जाहीर करणे आणि बाधित समुदायांना मदतीचे उपाय करणे भाग पडले आहे. या समस्याचे निराकरण करण्यासाठी महाराष्ट्र शासन “महाराष्ट्र सुदूर संवेदन उपयोजन क्रेंद्र” (MRSAC) या संस्थानाच्या मदतीने MahaMADAT (प्रगत तंत्रज्ञानाचा वापर करून कृषी दुष्काळाचे निरीक्षण आणि मूल्यांकन) हा प्रकल्प राबवित  आहे.

या प्रकल्पा अंतर्गत भौगोलिक माहिती प्रणाली आणि सुदूर संवेदन यांचा वापर करून दुष्काळ ओळखण्यात आला आहे. उपग्रह प्रतिमा आणि पर्जन्यमान, मातीचे प्रकार आणि भू-स्तराची पातडी यासारख्या प्रादेशिक परिस्थितींमधील माहितीची समाकलित अभ्यास या प्रकल्पा अंतर्गत केला जातो.

भौगोलिक माहिती प्रणाली आणि सुदूर संवेदन 
सुदूर संवेदन हे कोणत्याही भौतिक संपर्काशिवाय वस्तू किंवा घटनेचे माहिती संकलित करणारे आणि त्याचे विश्लेषण करणारे तंत्रज्ञान आहे. भौगोलिक माहिती प्रणाली हे एक साधन आहे जे पृथ्वीवरील वैशिष्ट्यपूर्ण घटनांचे मॅपिंग आणि विश्लेषण करण्यासाठी वापरले जाते.  सुदूर संवेदन आणि भौगोलिक माहिती प्रणाली तंत्रज्ञान नकाशे आणि सांख्यिकीय विश्लेषण एकत्र करतात.

दुष्काळ
पावसाच्या पातळीमुळे मातीचा असामान्य कोरडेपणा म्हणजे दुष्काळ. प्रदीर्घ कालावधीत पाऊस सरासरीपेक्षा कमी असतो तेव्हा दुष्काळ पडतो. ही पाणीपुरवठा, पृष्ठभागावरील पाणी किंवा भूजलाच्या कमतरतेची घटना आहे. दुष्काळ अनेक वर्षे, महिने किंवा दिवस टिकू शकतो.

                                                                                                                              हवामानशास्त्रीय दुष्काळ
दुष्काळ जेव्हा सरासरीपेक्षा कमी पर्जन्यमानासह दीर्घकाळ असतो, अशा प्रकाराच्या दुष्काळ हवामानशास्त्रीय दुष्काळ म्हणून ओढाखला जातो. हवामानशास्त्रीय दुष्काळ सहसा इतर प्रकारच्या दुष्काळासाठी मार्ग मोकळा करतो.
                                                                                                                              कृषी दुष्काळ 
जेव्हा जमिनीतील उपलब्ध आर्द्रता रोपांसाठी इतकी कमी होते की त्याचा पीक उत्पादनावर विपरित परिणाम होतो आणि त्यामुळे शेतीच्या नफ्यावर परिणाम होतो तेव्हा कृषी दुष्काळ असे मानले जाते. थोडक्यात, कृषी दुष्काळाची व्याख्या हवामानशास्त्रीय दुष्काळ आणि हवामान घटकांच्या संबंधात जमिनीतील आर्द्रतेची कमतरता आणि कृषी उत्पादन आणि आर्थिक नफा यावर होणारे परिणाम यांच्याशी संबंधित आहे. मातीच्या पाण्याच्या वेळेची मालिका कृषी दुष्काळाच्या मापदंडांचे मूल्यांकन करण्यासाठी आधार प्रदान करते. जमिनीतील ओलावा मोजमाप सामान्यतः वेळ मालिका म्हणून उपलब्ध नाही. त्यामुळे पीक पाणी वापर प्रक्रियेशी निगडीत चलांच्या संचाचा समावेश असलेल्या प्रादेशिक विश्लेषणाद्वारे दुष्काळाचा अधिक चांगल्या प्रकारे अभ्यास केला जाऊ शकतो.
                                                                                                                             जलशास्त्रीय दुष्काळ 
जेव्हा आपल्याकडे उपलब्ध पाण्याचा साठा लक्षणीय उंबरठ्याच्या खाली येतो तेव्हा अशा प्रकारचा दुष्काळ येतो. हे स्त्रोत म्हणजे जलचर, तलाव आणि जलाशय पडतात. जलविज्ञानविषयक दुष्काळ अधिक हळूहळू दिसून येतो.
दुष्काळाची ही संथ गती आहे कारण त्यात साठवलेले पाणी वापरले जाते परंतु स्त्रोतांकडून पुन्हा भरले जात नाही. कृषी दुष्काळाप्रमाणे, हे केवळ पावसाच्या नुकसानीपेक्षा जास्त कारणीभूत होऊ शकते.

पर्जन्यमान
जलस्थित्यंतर  चक्रामध्ये पाऊस महत्त्वाचा आहे, जो पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या खाली, वर आणि वरच्या पाण्याची सतत हालचाल आहे. या चक्रामध्ये प्रामुख्याने महासागरांमध्ये,  भूगर्भात, तलाव, नद्या, बर्फाच्या टोप्या आणि हिमनद्यांमध्ये देखील साठवलेले पाणी समाविष्ट आहे. या डब्यांमधून ओलावा भाष्पिभवन होतो आणि ढगांमध्ये घनरूप होतो, जिथे तो पाऊस पृथ्वीवर परत येण्याआधी विविध अंतरांचा प्रवास करतो.

महाराष्ट्रातील हवामान
महाराष्ट्रात उन्हाळा, हिवाळा, पावसाळा आणि वसंत ऋतू असे उष्णकटिबंधीय पावसाळी हवामान आहे. हवामान उष्णकटिबंधीय असले तरी जास्त उंचीच्या भागात फारशी थंडी जाणवत नाही. शिवाय, राज्यात दोन प्रमुख उच्चावच वर्ग समाविष्ट आहेत. पठार हा दक्कन क्षेत्राचा एक भाग आहे आणि कोकण किनारपट्टी अरबी समुद्राला लागून आहे. मुंबई बंदर द्वीपकल्पीय भारताच्या उत्तर मध्य भागात बसलेले असल्याने राज्याचे स्थान अत्यंत सामरिकदृष्ट्या महत्त्वाचे आहे.
महाराष्ट्रात उन्हाळा मार्च महिन्यात सुरू होतो आणि तापमान मे महिन्यात सर्वाधिक असते. मार्च, एप्रिल आणि मे हे सर्वात उष्ण महिने मानले जातात. या महिन्यात राज्यभरात वादळी वारेही येतात, ज्यामुळे उष्णतेपासून दिलासा मिळतो.
राज्यात, जून महिन्याच्या पहिल्या आठवड्यात मान्सून सुरू होतो आणि जुलै महिना हा सर्वात आर्द्र महिना असतो. ऑगस्ट महिन्यामध्ये पण पाऊस पडतो, तर सप्टेंबरमध्ये मान्सून कमी होत जातो. सह्याद्री, कोकण आणि पूर्व विदर्भात सर्वाधिक पाऊस पडतो तर राज्याच्या मध्यवर्ती भागात कमी पाऊस पडतो. 
ठाणे, पालघर, रत्नागिरी, रायगड आणि सिंधुदुर्ग या जिल्यामध्ये सुमारे 3000 मिमी तर नाशिक, पुणे, अहमदनगर, धुळे, सातारा, सांगली, जळगाव, सोलापूर आणि कोल्हापूरच्या काही भागांमध्ये 500 ते 700 मिमी पाऊस पडतो. नागपूर विभागात मुसळधार पाऊस पडतो, तर अमरावती विभागातही दक्षिण-पश्चिम मान्सूनपासून तीन ते चार महिने मुसळधार पाऊस पडतो. मुंबईतही 2,200 मिमी इतका मुसळधार पाऊस पडतो, ज्यामुळे अनेकदा पूर येतो. कोल्हापूरसारख्या दक्षिण-पश्चिम भागातही खूप पाऊस पडतो, ज्यामुळे काही वेळा पूर येतो.
राज्यात हिवाळा नोव्हेंबर महिन्यात सुरू होतो आणि फेब्रुवारीपर्यंत असतो. या वेळी, राज्यात निरभ्र आकाश, आल्हाददायक हवामान आणि मंद वारे दिसतात. या वेळी सरासरी तापमान 12° C  ते 25°C दरम्यान असते. तथापि, महाराष्ट्राच्या पूर्व भागात 12°C ते 34°C च्या दरम्यान तापमान बदलून थोडा पाऊस पडतो.
जानेवारी ते मध्य मार्च ही कालावधी वसंत ऋतु म्हणून ओळखली जातो. या वेळी, परिसर आनंददायी हवामान आणि तेजस्वी आणि उबदार सूर्यकिरणांचा साक्षीदार असतो. तापमान आणि हवामान कमी पण नगण्य आर्द्रतेसह मध्यम असतात.


शेती हे सर्वात संवेदनशील क्षेत्र आहे जे दुष्काळाच्या प्रभावाने मोठ्या प्रमाणात प्रभावित होत असते. दुष्काळाचा कृषी पिकांवर तात्काळ आणि अधिक विनाशकारी परिणाम होतो ज्यामुळे उत्पादनाचे नुकसान, बेरोजगारी, चारा टंचाई इत्यादि समस्यांचा निर्माण होतो.  कृषी क्षेत्रात पाण्याची गरज खूप जास्त असते, कारण प्रत्येक मेट्रिक टन उत्पादनासाठी अनेक हजार टन पाणी लागते. त्यामुळे नुकसान कमी करण्यासाठी कृषी दुष्काळ, त्याची सुरुवात, प्रगती आणि पिकांवर होणारा परिणाम यावर प्रभावी निरीक्षण करण्याची गरज आहे.
दुष्काळी परिस्थितीचे विविध स्तरांवर निरीक्षण आणि मूल्यांकन करणे आणि त्या माहितीचा वेळेवर प्रसार करणे हा दुष्काळ व्यवस्थापन प्रणालीचा सर्वात महत्वाचा भाग आहे. त्यामुळे दुष्काळाचे निरीक्षण आणि विश्लेषणासाठी सक्षम, कार्यक्षम, वस्तुनिष्ठ आणि आर्थिकदृष्ट्या व्यवहार्य यंत्रणा असण्याची गरज आहे. कृषी दुष्काळी परिस्थितीचा मूल्यांकन करण्यासाठी हवामानशास्त्रीय मापदंड जसे की पाऊस, मातीचा कोरडेपणा आणि पेरणी केलेले पीक क्षेत्र, उपग्रहाच्या माध्यमातून एक्रत्रित केलेली माहिती असणे आवश्यक असते.
या माहितीला अनिवार्य सूचक  आणि प्रभाव निर्देशांक या दोन मुख्य वर्गामध्ये वर्गीकृत केलेले आहेत.

अनिवार्य निर्देशांक

पाऊस
पाऊस हा शेतीचा एक महत्त्वाचा घटक आहे आणि पिकांच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी आवश्यक आहे. MahaMADAT या प्रकल्पा अंतर्गत प्रत्येक दिवसाच्या पाऊसाची आकडेवारी Skymet संस्थाना मार्फत MRSAC च्या डेटाबेसमध्ये प्रविष्ठ होत असते. ही माहिती स्वयंचलित हवामान केंद्र (AWS) द्वारे प्राप्त होते. हे स्वयंचलित हवामान केंद्र (AWS) भौगोलिक माहिती प्रणालीशी जोडले गेले आहे आणि भौगोलिक माहिती प्रणालीमध्ये थेट प्रविष्ट केलेली हवामान माहितीचा या प्रणालीद्वारे व्यवस्थापन आणि विश्लेषण केले जाते. 
संपूर्ण महाराष्ट्राला पाणी धारण करण्याच्या मातीच्या क्षमतेच्या आधारे हल्की आणि भारी माती, या दोन प्रकारात वर्गीकृत केलेला आहे. हल्की मातीच्या भागात २१ दिवस आणि भारी मातीच्या भागात २८ दिवस ससत २.५ मिमी पेक्षा कमी पाऊस किव्हा त्या भागाच्या सामान्य विचलना पेक्षा ७५% कमी पाऊस पडल्यास ट्रिगर-१ मध्ये त्या भागाचा समावेश केला जातो. ट्रिगर-१ चा विश्लेषण जून ते ऑगस्ट या महिन्याच्या पावसच्या आधारे केला जातो.
ट्रिगर-१ मध्ये समाविष्ट झालेल्या भागांचा ट्रिगर-२ अंतर्गत असलेले प्रभावी निर्देशांकांचा अभ्यास केला जातो.

प्रभाव निर्देशांक
या निर्देशांक अंतर्गत पीक क्षेत्र पेरणी, सामान्यीकृत वनस्पती निर्देशांक, सामान्यीकृत पाणी निर्देशांक, ओलावा पर्याप्तता निर्देशांक, भूजल दुष्काळ निर्देशांक यांचा समावेश केला आहे.

पीक पेरणी क्षेत्र (Crop Area Sown (CAS))

पावसाचा पिकांवर लक्षणीय परिणाम होतो कारण तो झाडांच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी आवश्यक ओलावा प्रदान करतो. पावसाच्या भिन्नतेचा पेरणी क्षेत्रावर प्रभाव पडतो. या प्रक्लापांतर्गत पीक पेरणी क्षेत्र निर्देशांकाला त्या भागाच्या सामान्य पीक पेरणी क्षेत्राच्या अनुपातानुसार सामान्य (>८५%), मध्यम (७५% ते ८५%) आणि गंभीर (<७५%) या तीन भागात वर्गीकृत केले जाते.

 सामान्यीकृत फरक वनस्पती निर्देशांक (Normalized Difference Vegetation Index (NDVI))

सामान्यीकृत फरक वनस्पती निर्देशांक )NDVI), रिमोट सेन्सिंग (सॅटेलाइट) डेटामधून प्राप्त केला जातो. वनस्पती क्षेत्रे आणि त्यांची स्थिती सहज आणि द्रुतपणे ओळखण्यात NDVI सर्वात यशस्वी ठरला आहे. NDVI हा मल्टीस्पेक्ट्रल रिमोट सेन्सिंग डेटामध्ये थेट हिरव्या वनस्पती शोधण्यासाठी सर्वात प्रसिद्ध आणि वापरलेला निर्देशांक आहे.
सर्वसाधारणपणे, NDVI मूल्ये -1.0 ते 1.0 पर्यंत असतात, नकारात्मक मूल्ये ढग आणि पाणी दर्शवितात, शून्याजवळची सकारात्मक मूल्ये उघडी माती दर्शवितात आणि NDVI ची उच्च सकारात्मक मूल्ये विरळ वनस्पती (0.1 - 0.5) ते दाट हिरव्या वनस्पती (0.6 आणि वर) दर्शवितात. 
NDVI ची गणना Near-infrared (NIR) आणि Red (RED) रिफ्लेकन्समधील फरक त्यांच्या बेरजेने भागून केली जाते.



या प्रकल्पा अंतर्गत NDVI या निर्देशांकाच्या मदतीने वनस्पती स्थिती निर्देशांक काढला जातो आणि या निर्देशांकाला सामान्य (६०% ते १००%), मध्यम (४०% ते ६०%) आणि गंभीर (० ते ४०%) या तीन भागात वर्गीकृत केले जाते.
वनस्पती स्थिती निर्देशांक (VCI) वर्तमान NDVI ची तुलना मागील वर्षांमध्ये त्याच कालावधीत पाळलेल्या मूल्यांच्या श्रेणीशी करते. VCI हे % मध्ये व्यक्त केले जाते आणि मागील वर्षांतील अत्यंत मूल्यांच्या (किमान आणि कमाल) दरम्यान निरीक्षण केलेले मूल्य कोठे स्थित आहे याची कल्पना देते.

सामान्यीकृत फरक पाणी निर्देशांक (Normalized Difference Water Index (NDWI))

सामान्यीकृत फरक पाणी निर्देशांक (NDWI) हा द्रव पाण्याशी संबंधित दोन रिमोट सेन्सिंग-व्युत्पन्न निर्देशांकांपैकी एकाचा संदर्भ घेऊ शकतो: पानांमधील पाण्याच्या सामग्रीतील बदलांचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि पाण्याच्या सामुग्रीशी संबंधित बदलांचे निरीक्षण करण्यासाठी या निर्देशांकाचा उपयोग केला जातो. दुष्काळाचे निरीक्षण आणि पूर्व सूचना यासाठी त्याची उपयुक्तता आहे.

या प्रकल्पा अंतर्गत NDWI या निर्देशांकाच्या मदतीने वनस्पती स्थिती निर्देशांक काढला जातो आणि या निर्देशांकाला सामान्य (६०% ते १००%), मध्यम (४०% ते ६०%) आणि गंभीर (० ते ४०%) या तीन भागात वर्गीकृत केले जाते.
वनस्पती स्थिती निर्देशांक (VCI) वर्तमान NDWI ची तुलना मागील वर्षांमध्ये त्याच कालावधीत पाळलेल्या मूल्यांच्या श्रेणीशी करते. VCI हे % मध्ये व्यक्त केले जाते आणि मागील वर्षांतील अत्यंत मूल्यांच्या (किमान आणि कमाल) दरम्यान निरीक्षण केलेले मूल्य कोठे स्थित आहे याची कल्पना देते.


ओलावा पर्याप्तता निर्देशांक ( Moisture Adequacy Index (MAI))
ओलावा, जो पिकाच्या किंवा वनस्पतींच्या वाढीसाठी आणि विकासासाठी आवश्यक असतो, तो ओलावा पर्याप्तता निर्देशांकाच्या ज्ञानातून उत्तम प्रकारे मिळवता येतो. आर्द्रता पर्याप्तता निर्देशांक (MAI) हा ओलावा प्रभावीतेचा खरा प्रतिनिधी आहे. हा निर्देशांक हवामानाच्या संबंधात वनस्पतींच्या सहसंबंधित अभ्यासामध्ये वापरला जातो.
ओलावा पर्याप्तता निर्देशांक (MAI) हे वास्तविक बाष्पीभवन (AET) आणि संभाव्य बाष्पीभवन (PET) चे गुणोत्तर आहे.

MAI या निर्देशांकाला सामान्य (७६% ते १००%), मध्यम (५१% ते ७५%) आणि गंभीर (० ते ५०) या तीन वर्गात वर्गीकृत केले जाते.

भूजल दुष्काळ निर्देशांक (Ground Water Drought Index (GWDI))
भूजल दुष्काळ निर्देशांक (GWDI) हा दुष्काळाच्या प्रमुख जलविज्ञान निर्देशांकांपैकी एक म्हणून ओळखला जातो.

                  GWDIij  = (MGWDj - GWDij) / GWDiMax

GWDIij – i महिना आणि j वर्षाचा भूजल दुष्काळ निर्देशांक
MGWDj – पृष्ठभागाखालील भूजल तक्ता ते सरासरी खोली (10 वर्षे, मीटर)
GWDij  - भूजल तक्त्यामध्ये i महिना आणि j वर्षाची खोली (मीटरमध्ये)
GWDiMax - उपलब्ध डेटामध्ये i महिना n वर्षांसाठी भूजल तक्त्याची कमाल खोली (मीटरमध्ये)

GWDI या निर्देशांकाला सामान्य (>=-०.१५), मध्यम (<-०.१५ ते >=-०.४५) आणि गंभीर (< -०.४५) या तीन वर्गात वर्गीकृत केले जाते.

कृषी दुष्काळाचे मूल्यांकन
मातीचे पाणी धारण करण्याच्या क्षमतेच्या आधारे संपूर्ण महाराष्ट्राला हल्की आणि भारी माती, या दोन प्रकारात वर्गीकृत केले आहे. हल्की मातीच्या भागात २१ दिवस आणि भारी मातीच्या भागात २८ दिवस ससत २.५ मिमी पेक्षा कमी पाऊस किव्हा त्या भागाच्या सामान्य विचलाना पेक्षा ७५% कमी पाऊस पडल्यास ट्रिगर-१ मध्ये त्या भागाचा समावेश केला जातो. ट्रिगर-१ चा विश्लेषण जून ते ऑगस्ट या महिन्याच्या पावसच्या आधारे केला जातो.
ट्रिगर-१ मध्ये समाविष्ट झालेल्या तालुकांचा ट्रिगर-२ अंतर्गत असलेले प्रभावी निर्देशांकांचा अभ्यास करून तालुकावार ट्रिगर-२ म्हणजेच कृषी दुष्काळ जाहीर करण्यात येते. ट्रिगर-२ चा मूल्यांकन करताना खाली दिलेला मैट्रिक वापरला जातो. 


महाराष्ट्र राज्य : ट्रिगर-१ नकाशा

महाराष्ट्र शासनाच्या राबवलेल्या MahaMadat प्रक्लप अंतर्गत वर्ष २०२३-२४ मध्ये १९४ तालुके ट्रिगर-१ मध्ये घेण्यात आले आहे. ह्या तालुकांचे प्रभाव निर्देशांकांचे विश्लेषण केल्यास १५ जिल्याचे एकूण ४२ तालुके ट्रिगर-२ ची पात्रता पूर्ण करतात. पात्र ठरलेले ४२ तालुक्यात कृषी विभागा मार्फत प्रत्यक्ष पाहणी करण्यात आली. या प्रक्रियेत २ तालुक्यात दुष्काळ स्थिती सामान्य असल्यास ते तालुके वगळण्यात आले आणि शासनाने १५ जिल्याचे एकूण ४० तालुक्यात कृषी दुष्काळ घोषित केले.

                                                                                                                                       महाराष्ट्र राज्य : ट्रिगर-२ नकाशा