سنجشازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
,
العدد5,السنة
11
,
زمستان
1399
پیشینه و هدف در سالهای اخیر، بحران ناشی از ورود گرد وغبارها در مناطق جنوب شرقی کشور یکی از ملموسترین حوادث طبیعی-انسانی مؤثر بر زندگی روزمره شهروندان و همچنین اقتصاد این منطقه بوده است. افزایش دسترسی به منابع مختلف پردازش داده، موجب گسترش مدل سازی گردوغبار در سطوح مخ أکثر
پیشینه و هدف در سالهای اخیر، بحران ناشی از ورود گرد وغبارها در مناطق جنوب شرقی کشور یکی از ملموسترین حوادث طبیعی-انسانی مؤثر بر زندگی روزمره شهروندان و همچنین اقتصاد این منطقه بوده است. افزایش دسترسی به منابع مختلف پردازش داده، موجب گسترش مدل سازی گردوغبار در سطوح مختلف ازجمله سطوح محلی، منطقهای و جهانی شده است و باعث درک سازوکار سیستم های پیچیده طبیعی میشود. مدلسازی پدیده گردوغبار، به شناسایی عوامل اصلی ایجاد آن در یک منطقه و میزان اهمیت هر عامل کمک بسزایی میکند. یکی از این مدلها که برای تشخیص غلظت و شدت گردوغبار موجود در جو و نمایش محدوده دارای این پدیده و تعیین منشأ آن استفاده میشود مدل گردوغبار (NMMB/BSC) است. هدف این مقاله نیز شناسایی و پایش گردوغبار مؤثر و متأثر از حوزه تالاب گاوخونی از دو روش تفسیر بصری و رهگیری در تصاویر ماهوارهای با استفاده از مدل مذکور است. شناسایی مناطق مستعد وقوع پدیده گردوغبار با این مدل و بررسی همدیدی آن میتواند گامی در جهت مدیریت این پدیده در منطقه باشد.مواد و روش هاجهت تعیین مناطق مستعد وقوع غلظتهای بالای گردوغبار در منطقه ابتدا در دوره زمانی سال های 2014-2016 طوفانهای فراگیر در منطقه به صورت ماهانه براساس پارامتر عمق نوری ذرات معلق در هوا (AOD) تعیین گردید و سپس توسط پارامتر میدان دید حداقل و تداوم وقایع گردوغبار حاصل از اطلاعات ایستگاه های سینوپتیک سازمان هواشناسی، روزهای با کمترین میدان دید و بیشترین تداوم در بازه ماه های تعیینشده (ماه های با بیشترین غلظت AOD) انتخاب گردید عمق نوری ذرات معلق در هوا با استفاده از حسگر مودیس و الگوریتم دیپ بلو محاسبه گردید. به منظور تعیین شناسایی مناطق با بیشترین استعداد وقوع گردوغبار در حوزه آبخیز گاوخونی از مدل MMB/BSC-Dust استفاده گردید. با استفاده از این مدل مسیرهای انتقال غلظتهای گردوغبار تا 72 ساعت بعد از وقوع به صورت بازههای سه ساعته رصد گردید. براین اساس درگام بعدی از بین 25 نقشه خروجی مدل برای هر مقطع زمانی، یک نقشه با بیشترین غلظت گردوغبار به وقوع پیوسته در حوزه مشخص گردید. سپس با نقشههای همدیدی و تصاویر طوفانهای گردوغبار سنجنده مودیس حاصل از پایگاه وردویو (worldview) مقایسه گردید. تا ارتباط این پارامترها بر غلظتهای بالای گردوغبار به وقوع پیوسته آزموده شود. در مطالعات همدیدی، هدف تبیین روابط کلیدی میان جو و محیط است. بهمنظور تعین الگوهای جوی حاکم بر حوزه در تاریخهای موردبررسی، محدوده جغرافیایی 20 تا 50 درجه شمالی و 40 تا 65 درجه شرقی برای دریافت دادههای رقومی تعیین شد. در ادامه دادههای ساعتی رقومی بادهای منطقهای ترازهای مختلف جوی 100،500،700 و 850 هکتوپاسکال برای روزهای با بالاترین غلظت گردوغبار از مرکز ملی پیشبینی محیطی آمریکا/ مرکز ملی پژوهش های جوی (NCEP/NCAR) دریافت گردید و نقشههای به دستآمده با هرکدام از الگوهای غلظت گردوغبار مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت.نتایج و بحثتصویر منتخب از بازه 72 ساعته در تاریخ 4/6/2014 نشان از متأثرشدن حوزه از مناطق جنوب غربی کشور و بهخصوص کانون های گردوغبار خوزستان و عراق است که در طی حرکت به سمت مناطق مرکزی کشور بهتدریج حوزه را متأثر می سازد. تصاویر سنجنده مودیس نیز وجود این توده گردوغبار برروی نواحی جنوب غربی کشور در این تاریخ و متأثر کردن حوزه را به اثبات رساند. تصویر متعلق به تاریخ 25/4/2015 وجود یک توده متراکم گردوغبار در نواحی جنوب غرب کشور و متأثر شدن حوزه گاوخونی از این توده را به اثبات رساند. در این تاریخ بخش هایی از حوزه ازجمله بخش شرقی تالاب گاوخونی و مرکز حوزه خود چشمه کوچک تولید گردوغبار بوده اند. واقعه گردوغبار رخ داده در تاریخ 1/10/2016 نشان از متأثر شدن حوزه از چشمه های گردوغبار در کویر مرکزی دارد بهطوریکه با حرکت تودههای متراکم گردوغبار از سمت کویر مرکزی و کویر سیاه شاهد تحت تأثیر قرار گرفتن حوزه بودهایم. و نواحی مرکزی حوزه خود بهصورت چشمه گردوغبار عمل کرده و در تشدید غلظت گردوغبار نقش داشت. بهمنظور بررسی میزان انطباق غلظت های گردوغبار با وضعیت بادهای منطقه از میان 25 تصویر در بازه 72 ساعت یک تصویر با بیشترین غلظت گردوغبار در منطقه انتخاب گردید و با وضعیت بادهای منطقه در فشارهای مختلف 100، 500، 700 و 850 پاسکال موردبررسی قرار گرفت. همانطوری که در تحلیل همدیدی گردوغبار مشاهده گردید به دلیل قرارگیری یککم فشار در مرکز ایران با توجه به چرخش سیکلونی (پادساعتگرد در نیمکره شمالی) در سمت شمالی و جنوبی به ترتیب باد شرقی و باد غربی تسلط یافته است. تسلط باد غربی با حرکت مداری در وقایع گردوغباری رخداده حوزه در بیشتر تاریخهای شناساییشده به اثبات رسیده است. در آخرین واقعه در سال 2016 شاهد گسترش یک مرکز پرفشار برروی کشور و تغییر این جریان و غالبیت باد شرقی در ترازهای بالایی جو بودیم. بررسی وضعیت بادهای رخداده در تاریخ13/3/2014در ساعت 0 تا 06 بهوقت گرینویچ نشاندهنده تشکیل مراکز با سرعتهای بالاتر از 12 متر بر ثانیه در محدوده شکلگیری کانونهای گردوغبار است. جهت وزش بادها از غرب به شرق است و گردوغبار عبوری از حوزه از نواحی غربی کشور ازجمله کانونهای گردوغبار استان خوزستان و عراق منشأ گرفته است. در این واقعه شاهد حاکمیت مراکز کمفشار ناپایدار بر روی سطح حوزه بودهایم که خود میتواند یکی از عوامل اساسی در تشدید پدیده گردوغبار بر روی سطح حوزه باشد. بررسی بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) نشان از شکل گیری یک مرکز صعود هوا بر روی محدوده شکلگیری هسته پرسرعت باد و کانونهای گردوغبار دارد. دومین واقعه موردبررسی در تاریخ2/2/2015در ساعت 3 به وقت گرینویچ به وقوع پیوسته است. بررسی نقشه های جهت باد نشانگر شکلگیری مراکز با سرعت بالاتر از 25 متر بر ثانیه با جهت غرب به شرق بر روی سطح مناطق غربی کشور و حوزه گاوخونی بوده ایم که این وضعیت باعث تشدید تولید گردوغبار در کانون های حساس منطقه ازجمله خوزستان و حرکت آن به سمت حوزه گاوخونی و متأثر کردن حوزه است. بررسی وضعیت باد تا ترازهای بالایی جو نیز نشان از ثابت بودن رژیم باد در عین افزایش سرعت آن در تمامی ترازهای جو داشت. بررسی نقشههای بادهای امگا (بادهای عمودی در سطح زمین) و فشار سطح دریا نشان از شکلگیری یک مرکز صعود هوا (کمفشار) و ناپایدار بر روی منطقه درنتیجه کمک به تشدید وضعیت گردوغبار منطقه دارد. بررسی واقعه گردوغبار رخداده در تاریخ 1/10/2016 در ساعت 18 بهوقت گرینویچ نشان از شکلگیری هستههای با سرعتبالای باد بالاتر از 17 متر بر ثانیه در مناطق شرقی کشور داشت که در تراز 850 هکتو پاسکال دارای جهت شرقی-غربی است شکلگیری این هستههای پرسرعت و وزش بادها از سمت شرق به حوزه سبب متأثر شدن حوزه گاوخونی از گردوغبار تولیدشده از کویر مرکزی و کویر سیاه شده است. بادهای عمودی نیز نشاندهنده تقابل جریان صعودی و نزولی در یک راستا و حرکت از سمت پرفشار (شرق) به سمت کمفشار (غرب) و شکلگیری جریان شرقی- غربی دارد.نتیجه گیری نتایج این تحقیق نشان داد که منشأ وقوع گردوغبار در حوزه گاوخونی کانونهای تولید گردوغبار خوزستان و عراق، کویر مرکزی و بخشهای کوچکی از مرکز حوزه و اطراف تالاب گاوخونی است. علاوه بر این بررسی همدیدی مناطق مستعد گردوغبار نشان داد که در تاریخهای وقوع گردوغبار مناطق کم فشار و هستههای با سرعتهای بالای باد (غالباً با سرعتبالای 12 متر بر ثانیه) در ترازهای مختلف جو بر روی منطقه تشکیلشده است که با جهت بادها و به حرکت درآمدن تودههای متراکم گردوغبار به سمت حوزه و درنتیجه وقوع طوفان گردوغبار همراه است.
تفاصيل المقالة
سنجشازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی
,
العدد2,السنة
12
,
تابستان
1400
پیشینه و هدف پوستههای زیستی خاک مجموعهای از گلسنگها، خزهها، قارچها، سیانوباکتریها و غیره هستند که بخش از اکوسیستم خاک را تشکیل دادهاند. برآورد تراکم و نحوه توزیع پوستههای زیستی خاک در مناطق خشک و نیمهخشک کشور ایران که موضوع فرسایش و هدر رفت خاک از اهم مسائل است أکثر
پیشینه و هدف پوستههای زیستی خاک مجموعهای از گلسنگها، خزهها، قارچها، سیانوباکتریها و غیره هستند که بخش از اکوسیستم خاک را تشکیل دادهاند. برآورد تراکم و نحوه توزیع پوستههای زیستی خاک در مناطق خشک و نیمهخشک کشور ایران که موضوع فرسایش و هدر رفت خاک از اهم مسائل است، اهمیت بسزایی دارد. روشهای مبتنی بر تکنیک سنجشازدور به لحاظ هزینه و زمان کمتر روشهایی کارآمد برای دستیابی به این هدف مهم میباشند. دشت سگزی یکی از نقاط بحرانی فرسایش بادی در ایران است و شناسایی و تعیین نحوه توزیع پوستههای زیستی خاک بهعنوان عامل اصلاحکننده خاک گامی مؤثر در کاهش فرسایش بادی منطقه است. در این تحقیق شاخص BSCI (Biological Soil Crust) برای تهیه نقشه پراکنش پوستههای زیستی خاک با غالبیت گلسنگ به کار گرفتهشده است.مواد و روش هامحدوده موردمطالعه بخشی از بیابان سگزی (بیابانهای مرکزی ایران) است که در استان اصفهان از کشور ایران واقعشده است. محدوده موردمطالعه با مساحت 199.5 هکتار بین طولهای شرقی"32 ́ 52 ̊ 51 تا "41 ́ 27 ̊ 52 و عرضهای شمالی "31 ́ 33 ̊ 32 تا "01 ́ 55 ̊ 32 گسترده شده است. شیب متوسط دشت سگزی 1.08 درصد و ارتفاع متوسط آن 1680 متر است. بر اساس آمار ایستگاه هواشناسی شرق اصفهان (ایستگاه شهید بهشتی) متوسط بارش سالیانه منطقه 106 میلیمتر است. بر اساس طبقهبندی اقلیمی دومارتن، اقلیم منطقه از نوع خشک و براساس طبقهبندی آمبرژه از نوع خشک سرد است. شاخص BSCI شاخصی ترکیبی از روابط مورداستفاده برای برآورد پوشش گیاهی و سطح خاک لخت است و رابطه ریاضی آن شیبخط خاک لحاظ شده است. برای محاسبه خط خاک در یک منطقه، نخست باید پیکسلهایی که دارای خاک لخت بوده و هیچ پوشش گیاهی ندارند جدا شوند. بهمنظور محاسبه معادله خط خاک، در چهارفصل سال تصاویر ماهواره Landsat OLI 8 مربوط به سال 1397ز سایت سازمان زمینشناسی آمریکا دانلود شده و تعداد 20 الی 30 پیکسل خالص خاک لخت استخراج و با ترسیم مقادیر بازتاب این پیکسلها در محدوده باند قرمز و مادونقرمز نزدیک ضرایب خط خاک برای هر یک از فصلهای سال در دشت سگزی محاسبه شد. بر اساس این شاخص، شناسایی پوستههای زیستی با غالبیت گلسنگ، با استفاده از انعکاس طیفی حداقل VIS-NIR و شیب بین باند قرمز و سبز در مقایسه با خاک لخت و پوشش گیاهی خشک صورت میگیرد. با استفاده از نرمافزار ENVI نقشه پراکنش پوستههای زیستی با غالبیت گلسنگ در چهارفصل از سال 1397 در دشت سگزی تهیه شدند. سپس نقشههای تهیهشده براساس نقاط زمینی اعتبارسنجی شده و میزان صحت کل و شاخص کاپا در هر چهارفصل محاسبه شدند. نمونههای گلسنگ جمعآوریشده بر اساس خصوصیات مرفولوژیکی آنها و با استفاده از استریومیکروسکوپ، میکروسکوپ معمولی و معرفهای رنگی متداول از قبیل هیدروکسید پتاسیم (KOH) شناسایی شدند. پس از اعمال شاخص BSCI بر روی تصویر ماهواره لندست 8، با استفاده از نرمافزار ENVI پروفیل طیفی مربوط به 4 نقطه از دشت سگزی در چهارفصل از سال تهیه شد و میزان بازتابش طیفی در چهارفصل از سال در نقاط مختلف بررسی شدند.نتایج و بحث شیبخط خاک در فصل بارش که همزمان با رشد گیاهان علفی و یکساله است در مقایسه با فصل تابستان که حداقل میزان بارش را داشته و همچنین گیاهان یکساله خشکشده و از بین رفتهاند، کمتر است. در اردیبهشت ماه شیبخط خاک حداقل بوده (0.39) و در اواخر تابستان حداکثر مقدار خود را دارد (0.78). در حقیقت شیبخط خاک از اسفندماه تا اردیبهشت رو به کاهش نهاده و سپس با از بین رفتن پوشش گیاهی یکساله و افزایش سطح خاک لخت بیشتر شده است. نقشههای پراکنش پوستههای زیستی در هر چهارفصل سال طی بازدیدهای میدانی اعتبار سنجی شدند و سال معلوم شد که بیشترین میزان صحت نقشه مربوط به نقشه تولیدشده از تصویر لندست 8 مربوط به فصل تابستان با میزان صحت کل 94 درصد و شاخص کاپا برابر با 0.7412 بوده است. تفسیر پروفیل طیفی شاخص BSCI نشان دادن که بازتابش طیف مربوط به زفره و فشارک که بر روی نقاط با پراکنش گلسنگها تهیهشده است بسیار نزدیک به هم بوده و همچنین پروفیل طیف مربوط به اواسط پاییز و اوایل بهار کاملاً منطبق بر هم است. درحالیکه در فساران که فاقد پوشش پوستههای زیستی بود مقدار بازتابش بیشتر است و اختلافی جزئی بین نمودار بازتابش پاییز و بهار وجود داشت. هرچند مقادیر بازتابش طیفی از اراضی کشاورزی و نقاط پراکنش پوستههای زیستی بسیار نزدیک به هم است لیکن نمودار طیفی هر چهارفصل اختلاف زیادی با یکدیگر دارند. لیکن در همه فصول از سال و در همه نقاط کمترین بازتابش در اول زمستان و بیشترین بازتابش در فصل تابستان اتفاق افتاده است. اقلیم دشت سگزی مدیترانهای بوده و بارش در فصل سرد سال انجام میشود همزمان با افزایش بارشها از اواسط پاییز گیاهان یکساله و خزهها در پای بوتهها شروع به رشد نموده و در اوایل زمستان به اوج خود رسیدهاند و دوباره در آغاز بهار همزمان با کاهش بارندگیها رو تراکم آنها کاهشیافته است. چنانچه طیف مربوط به زمستان در همه نقاط کمترین بازتابش را داشته است. درحالیکه در اواخر فصل تابستان که گیاهان یکساله و خزهها خشکشدهاند بیشترین بازتابش طیفی را داشته است. در فساران که منطقهای لمیزرع و محل دپوی زبالههاست، حداکثر میزان بازتابش را نشان داده است. بنابراین شاخص BSCI نسبت به درصد ماده آلی خطای فاحشی در تشخیص پوستههای زیستی خاک دارد و درجایی که ماده آلی بالا باشد ممکن است تشخیص درستی از پوستههای زیستی خاک ارائه ندهد. البته ازآنجاکه شاخص BSCI برای تشخیص ترکیبات گلوگان در بافتهای گلسنگ تعریفشده است. میزان خطای در خصوص ماده آلی به حداقل کاهش مییابد. همانطور که مشاهدهشده است در نقشه نهایی در فساران پوشش پوستههای زیستی وجود ندارد و تنها در نواحی اطراف فساران در مناطق زراعی پوستههای زیستی خاک مشاهده میشوند. در مناطق زراعی با توجه به دخالت انسان و کشت و زرع میزان گیاهان یکساله متفاوت با عرصه منابع طبیعی در فصول مختلف سال است و به همین دلیل بااینکه بازتابش طیفی تقریباً نزدیک به زفره و فشارک است لیکن نمودار طیفی پاییز و زمستان کاملاً از یکدیگر تفکیکشدهاند.نتیجه گیری شباهت طیفی مهمترین پوشش سطحی خاک ازجمله پوشش گیاهی، دخالت عوامل انسانی در افزایش یا کاهش ماده آلی خاک، خاک لخت و غیره میزان کارایی شاخص BSCI را محدود میکند و ازاینرو در بازه زمانی تصاویر ماهوارهای و شرایط منطقهای تأثیر زیادی در میزان دقت شاخص BSCI دارد.
تفاصيل المقالة
سند
Sanad is a platform for managing Azad University publications