سینا صلحی

تنوع و گستردگی پژوهش های کاربردی در حوزه علم ژئومورفولوژی منجر به قطع ارتباط معنایی و مفهومی این گونه پژوهش ها با مبانی نظری و ایده های فکری تغذیه کننده آنها شده است. امروزه ضرورت دارد که بین پژوهش های کاربردی حوزه علم ژئومورفولوژی و مکاتب فکری پشتیبان آنها، ارتباط شفاف تری برقرار شود که این مسئله توجیه کننده ضرورت پژوهش حاضر است. لذا در جهت دستیابی به اهداف کلیدی این پژوهش، ایده های نظری مطرح شده در مکاتب نظری و فلسفی ژئومرفولوژی ایران مورد کاوش قرار گرفت. از این رو با اتکا به ریشه های نظری و بنیادین مطرح شده در نظام فرم شناسی دانش ژئومورفولوژی و با روشی تحلیلی، عملیات مصداق سازی و کمی سازی ایده های بنیادین، با استفاده از مدل ها و تکنیک های مرفومتریک تبیین گردید. در نتیجه، هفت سطح زمین - معنا، زمین - فضا، زمین متن، زمین منظر، زمین شکل، زمین عارضه و زمین - شئی، پیکر بندی، مصداق سازی و در حوزه ژئومورفولوژی، کمی، بصری و کاربردی گردید. بدین معنا که با ایجاد یک حلقه واسط، فضای نظری با روش ها و تکنیک های کمی، مصداق سازی و کاربردی گردید. کلید واژگان: مدل سازی، فرم شناسی، ژئومورفولوژی، ساختار سلسله مراتبی

شاخه های مختلف علمی در طول دوران رشد و تکامل خود با فاز های مختلفی رو به رو می شوند. در این پژوهش دو فاز اصلی که شبکه-های علمی را در ادوار مختلف تحت تأثیر قرار می دهند، به نام فاز ایستای ترمینولوژیک و فاز پویای ترمینولوژیک تبیین شد. از مروری اجمالی بر روند پژوهشی حاکم بر علم ژئومورفولوژی، نازایی در خلق مفاهیم و معانی جدید استنتاج می گردد که می توان شرایط فاز ایستای ترمینولوژیک را به آن انتساب داد. برون رفت از شرایط ایستای ترمینولوژیک و ورود به شرایط پویا، توجه بیشتر به مطالعات بنیادین و بازتعریف مفاهیم از پیش موجود در قالب ترمینولوژی جدید را می طلبد. در این راستا، ساختار فرم شناسی بنیادین در ژئومورفولوژی (در 7 سطح شامل: زمین معنا، زمین فضا، زمین منظر، زمین شکل، زمین عارضه و زمین شئی)، نظام ارتباطی در این ساختار (در 10 سطح شامل: روابط سلسله مراتبی و یا غیر سلسله مراتبی، درون سطحی یا میان سطحی، یک سویه و یا دوسویه)، سطوح مقیاس (شامل: مقیاس های جهانی، سراسری، منطقه ای، بخشی، کانونی، محلی و نقطه ای) و جریان انرژی تبیین و تشریح گردید.

منظور از مدل سازی نمایش سطوح ناهموارزمین، آنالیزکمّی ویژگی های فرم شناسی سطح زمین است تا بتوان جنبه های مختلفی از ویژگی های ناهمواری های سطح زمین که منظور و مقصود محققین است بارزنمود و بخش هایی که کمتر مد نظر است را کمرنگ نمود تا درک ماهیت ناهمواری زمین برای کاربران و محققین آسان تر شود. بر حسب کاربرد و نوع تفسیری که از سطوح ناهموار زمین انجام می گیرد، تکنیک های نمایش سطوح ناهموار زمین می تواند تمرکز بیشتری بر سوژه مفسر، گذاشته و به تفسیر و درک بهترمحققین در زمینه مطالعاتشان کمک نماید. در این پژوهش، بااستفاده ازمدل رقومی ارتفاعی وبه کمک برنامه نویسی پایتون، مدل های مختلفی در نمایش سطوح ناهموار زمین معرفی گردید. در بخش مدل سازی برداری، به مدل سازی هاشورزنی ناهمواری های زمین مبادرت گردید که نتایج حاصل ازآن هاشورزنی خطی سطوح ناهموار با استفاده از مدل های MCM ، MM ، RPM و MSA می باشد. در بخش هاشور نقطه ای دو مدل نقطه ای تصادفی با وزن شیب و وزن انحنای زمین، طراحی و اجرا گردید و در بخش مدل سازی رستری نیز در رویکرد اول، سایه زنی ترکیبی شامل: ترکیب مدل سایه روشن استاندارد با انحنای زمین، مدل های تابشی و مدل های اثر خط الرأس مدنظر قرارگرفت. در این رویکرد 14 نوع انحنای زمین، با نتایج سایه زنی استاندارد تلفیق و مدل های جدیدی ارائه گردید. دررویکرد دوم مدل های تابشی شامل: تابش کل، مستقیم، پراکنده و مدت زمان تابش مستقیم، با سایه-زنی استاندارد ترکیب و مدل های جدیدی ایجاد شد. در رویکرد های دیگر، طبقات هیپسومتریک،ماکت منحنی میزان وماکت رنگی منحنی میزان، مدنظر قرار گرفت. مدل های فوق الذکر که درنمایش سطوح توپوگرافیک زمین کاربرددارد ازنتایج این پژوهش محسوب می شود.

بخشی از مطالعات ژئومورفولوژی مختص شناسایی و تفکیک خودکار، نیمه خودکار و ارائه سیستم های طبقه بندی واحد های فرمی زمین در مقیاس های مختلف است. هر یک از سیستم های چشم انداز ارضی، خود در برگیرنده تعدادی واحد های کوچک تر یا لندفرم می باشند. برخی روش ها در مقیاس شناسایی و تفکیک لندفرم ها عمل نموده و برخی به تفکیک و طبقه بندی چشم انداز ه مبادرت نموده اند. تفکیک چشم انداز های ارضی در طیف گسترده ای از مطالعات ژئومورفولوژیک همچون تهیه نقشه های ژئومورفولوژی، ارزیابی ها و پهنه بندی پتانسیل های محیطی در زمینه ژئوتوریسم، بهره برداری از محیط و توسعه پایدار، جغرافیای اقتصادی، ارزیابی مخاطرات محیطی، تنظیم سند آمایشی کشور و بسیاری بخش های دیگر به طور مستقیم و غیر مستقیم دارای کاربرد است. در این پژوهش سعی شده است که یک سیستم نوین در طبقه بندی چشم انداز های ارضی ارائه شود، که قابلیت تفکیک و طبقه بندی چشم انداز های ارضی را با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی و با در نظر گرفتن سادگی، داشته باشد. بدین منظور از مدل رقومی ارتفاعی سه مولفه ارتفاع، شیب و انحنای تانژانتی، پلان و نیمرخ، استخراج گردید، از میانگین این سه انحنا، انحنای متوسط استخراج گردید و این سه مولفه مبنای طبقه بندی چشم انداز های اراضی قرار گرفت. در گام بعدی هر یک از سه مولفه فرم شناسی فوق الذکر، بر اساس 5 روش آستانه گذاری فواصل هندسی، چارکی، شکست های طبیعی، انحراف معیار (باند اول تا چهارم) و روش میانگین وزنی  به دو بخش تفکیک گردید. سپس هر سه مولفه با یک سیستم ترکیبی، کد گذاری و عرصه سرزمین ایران به 8 واحد چشم انداز ارضی طبقه بندی گردید و نتایج به صورت نقشه های پهنه ای ارائه و تحلیل گردید.

پهنه های دارای پوشش برف (SC) و دمای سطح زمین (LST) و نوسانات و تعییرات آنها در طبقات ارتفاعی مختلف، در بررسی های اکولوژیکی مهم است. یکی از واحد های کوهستانی اصلی کشور ایران، البرز مرکزی است. در این پژوهش ارتباط SC و LST و ارتفاع در این واحد در بازه های ماهانه، فصلی و سالانه بررسی شد. بدین منظور از داده های ماهوارة ترا و آکوا در بازة 2003 تا 2018 استفاده شد. ارتباط واضحی بین افزایش ارتفاع و افزایش SC در ارتفاعات البرز مرکزی مشاهده شد. ارتباط این دو مولفه، مستقیم بوده که البته تغییرات آن در باند های ارتفاعی مختلف متفاوت است. دو آستانة ارتفاعی مشخص در البرز مرکزی مشاهده شد که نخست در ارتفاع 1000 و دیگری در 4000 متری قرار دارد. SC تا ارتفاع 1000 متری با افزایش ارتفاع به طورملایم افزایش می یابد و بعد از آن شیب افزایش SC با ارتفاع تشدید می گردد. بعد از ارتفاع 4000 متری مجدداً شیب تغییرات ملایم می گردد. تغییرات LST معکوس تغییرات SC است، و افزایش ارتفاع منجر به افت LST می گردد، البته تا ارتفاع 1000 متری از این وضعیت استثنا بوده و افزایش ارتفاع باعث افزایش LST می گردد که دلیل آن در تاثیر دریای خزر و رطوبت بالا در محدوده و کاهش تراکم پوشش گیاهی تا این ارتفاع است. از ارتفاع 1000 متری به بالا روند کلی افزایش ارتفاع منجر به کاهش LST می گردد. ارتفاع خط تعادل دمای سطح زمین و برف-پوش  (ELALS) که ارتفاعی است که در آن LST و SC به تعادل می رسند، در دورة آمای مورد بررسی در تراز 2800 متری قرار دارد. حداقل تراز ELALS در فصل زمستان در ارتفاع 1740 قرار دارد. این نمایة محیطی در فصول و ماه های سرد گرایش به تراز های ارتفاعی پائین و در فصول گرمتر تمایل به ارتفاعات بالاتر دارد. در نهایت این نمایة محیطی قابلیت استفاده در مطالعات اکولوژیک چشم انداز های کوهستانی را دارد.

مورفولوژی زمین اطلاعات زیادی برای محققان علوم محیطی فراهم می آورد. یکی از اهداف علم ژئومورفولوژی شناسایی، طبقه بندی، و آنالیز لندفرم های زمین است. در گذشته، تشخیص و شناسایی لندفرم های زمین براساس کارهای میدانی یا با استفاده از نقشه های توپوگرافیکی به صورت دستی انجام می گرفت که بسیار وقت گیر بود و البته در مواردی با مسائل زیادی رو به رو می شد. در این بخش لندفرم های یخچالی و مجاور یخچالی شامل سیرک های یخچالی، دریاچه های یخچالی تارن، قلل، گردنه ها، خط الرأس ها و خط القعرها، و مخروط های رسوبی، با استفاده از مدل ارتفاعی به طور خودکار شناسایی شد. بدین منظور، دو رویکرد، شامل مدل سازی مفهومی و شی ء گرا، مدنظر قرار گرفت. در رویکرد نخست، شرایطی برای قیاس مورفولوژی زمین با الگوی کرنل مرجع فراهم آمد. دومین رویکرد مدل سازی شی ء محور است که از شیئی مرجع برای تشخیص لندفرم ها استفاده می کند. ارزیابی نتایج نشان می دهد که صحت تشخیص لندفرم های موردنظر در این پژوهش به طور متوسط 60درصد بوده که با توجه به پیچیدگی لندفرم های موردنظر مانند سیرک های یخچالی و مخروط های رسوبی عملکرد قابل قبولی است. صحت مدل آنالیز مفهومی الگوی کرنل 51/58درصد و مدل شی ء گرا، 50/60درصد برآورد شد که به طور کلی عملکرد مدل شی ء گرا بهتر از مدل مفهومی بود.

مورفومتری رویکرد جدیدی در بررسی و تحلیل های کمی لندفرم های ژئومورفولوژیکی محسوب می گردد. مورفومتری پروفیل طولی دره های کوهستانی، نشان از رفتار فرمی و فرآیندهای حاکم بر آنها داشته و شاخص های کمّی می تواند در جهت تحلیل های فرم- فرآیند و تفسیر وضعیّت تکامل و تحوّل واحدهای ناهمواری مورد استفاده قرار گیرد. در این پژوهش از 13 دره کوهستانی سهند واقع در شمال غرب ایران استفاده شد که از نظر لیتولوژیکی شرایط همگن و متقارنی را دارا است. شاخص های مورفومتریکی در 3 سطح پائین، میانی و بالا(تخّصصی) تبیین، و در محیط پایتون  برنامه نویسی گردید. 5 شاخص مورفومتریکی سطح پائین (ژئومتریک، توپولوژیک)، 20 شاخص مورفومتریکی سطح میانی(آماری، توپوگرافیک) و 4 شاخص سطح بالا (نسبت طول دو بعدی به سه بعدی، شاخص درصد تقعّر پروفیلی، شاخص تقعّر و تحدّب، شاخص نسبت برجستگی ارتفاعی) مورد استفاه قرار گرفت. نتایج نشان داد که دره های واقع بر دامنه های شمال و شمال شرقی سهند از تکامل پروفیل طولی متفاوتی نسبت به دامنه های جنوب تا جنوب غربی برخوردارند،که حاکی از تفاوت در سیستم های اقلیمی، فرسایشی و نیز رژیم های رطوبتی - حرارتی متفاوت در این دو جناح از ارتفاعات سهند است. در انتها تمامی شاخص های مورفومتریکی در محیط برنامه نویسی پایتون، برنامه نویسی و واسط گرافیکی کاربر  با استفاده از کتابخانه Tkinter طراحی و نرم افزار گرافیکی Longi-Profile Analyzer V.1 تهیه و ارائه شد.

ژئومورفولوژیست ها برای نمایش ناهمواری ها و اشکال ژئومورفیک سطح زمین از مدل های مختلفی استفاده می کنند؛ یکی از پُرکاربردترین آن ها مدل سایه- روشن است که با تابش فرضی نور از یک منبع از آن برای تشخیص و نمایش عوارض مختلف ژئومورفیک و فرم های خطی استفاده می شود. ثابت بودن منبع نور و تنوع و پیچیدگی سطوح زمین در بسیاری مواقع مدل ها و الگوریتم های استاندارد را با محدودیت روبه رو و تفسیر عوارض سطح زمین را دشوار می کند. برای تصحیح، بهبود، و نمایش هدفمند توپوگرافی از مفهومی با نام «مورفولوژی نوری» استفاده شد. مؤلفه های ژئومورفولوژیکی مانند شیب، جهت شیب، فراوانی، و توزیع جهات و میزان و نوع همگرایی- واگرایی سطوح زمین مد نظر قرار گرفت. از چهارده مدل مختلف انحنا و شش مدل نوسان زوایای آزیموتی و سمت الرأسی  برای آشکارسازی و تصحیح نمایش عوارض استفاده شد. آنالیز جهتی، مورفولوژیک، و کنتراست بر روی همه مدل ها انجام و با نتایج مدل استاندارد مقایسه شد و نحوه عملکرد و ارتباط هر یک با لندفرم ها تحلیل شد و کاربردهای رایج آن ها در شناسایی لندفرم ها تحلیل گردید. همه مدل ها در محیط پایتون اجرا و توسط واسط گرافیکی پایتون طراحی شد. نرم افزار Optical Morphology برای اجرای همه مدل ها ارائه شد.  

انرژی تابشی را به نوعی می توانیم انرژی ورودی به سیستم های زمینی دانست. که با نفوذ بر تمامی سیستم ها اثرات خود را ظاهر می سازد. نیروی محرکه کلیه سیستم ها و اکوسیستم های زمین انرژی خورشیدی می باشد که به صورت تابش از خورشید ساطع و به زمین ارسال می-گردد. محاسبات انرژی تابشی با معادلات و رابطه های مختلفی محاسبه می شود و در اکثر مواقع برای سطوح افقی قابل محاسبه بوده که این یکی از مشکلات محاسباتمیزان تابش می باشد. ما در این مقاله سعی نمودیم ناهمواری زمین را در محاسبه میزان تابش دخالت بدهیم. برای محاسبات تابشی منطقه از مدل های ارتفاعی استفاده نمودیم. با در اختیار داشتن فرم زمین و دخالت داده عرض جغرافیایی، جهت شیب، میزان شیب، ارتفاع زمین محاسبات تابشی را انجام داده و نقشه های تابشی منطقه شامل نقشه میزان انرژی تابش مستقیم، نقشه انرژی تابشی پخش شده و مدت زمان تابش بر فراز منطقه را ترسیم نمودیم. بعد از محاسبات میزان انرژی تاثیرات انرژی بر روی تحول و تکامل مورفولوژیک بررسی شده است همچنین تاثیر میزان انرژی بر سیستم های هیدرولوژیک و پدوژنیک و بیولوژیک تحلیل و ارتباط آن را با فعالیت های آنتروپوژنیک بررسی نموده ایم.