ژئوسیستم های نامتعادل: تحلیل قوانین لیاپانوف در شکل گیری الگوها (نوآوری در حوزه دانش ژئومورفولوژی)(مقاله علمی وزارت علوم)
حوزه های تخصصی:
زمانی که صحبت از تعادل در ژئومورفولوژی می شود، بی شک قبل از هر چیز، چرخه فرسایشی دیویس در ذهن نقش می بندد. در برابر نگاه ایستایی به تحولات لندفرم ها، تفکر تعادل پویا یا تعادل دینامیکی که ریشه در پژوهش های جیلبرت دارد، قرار گرفته است. سوال اصلی اینجاست که آیا همه سیستم های باز نظیر ژئوسیستم ها در هر مکان و زمان، حالت تعادل را جستجو می کنند؟ فارغ از اینکه به تفکر دیویس و اصل ایستایی تحولات اعتقاد داشته باشیم یا به تعادل پویا در نگاه جیلبرت باور ذهنی خود را پرورش داده باشیم، پاسخ به این سوال را باید در قوانین ترمودینامیک غیرخطی کنکاش کرد. در اینجا دیگر قوانین مکانیک نیوتنی که براحتی کلید نظریه دیویس است قادر نخواهد بود تا بر شکل گیری و فروپاشی الگوها، تغییرات لحظه ای ژئوسیستم ها، پاسخ ها و اشکال کاتاستروفی و وجود الگوهای فراکتالی پاسخ دهد. تئوری پایداری لیاپانوف درک دقیقی از بازخوردهای مثبت و منفی ژئوسیستم ها ارائه می دهد. لیاپانوف نشان داد که واگرایی در زمان، پیدایش الگوهای آشوب را به همراه دارد. دینامیک الگوهای مکانی شکل گرفته در ژئوسیستم ها، علاوه بر وجود شرایط نامتعادل، بیانگر وقوع نقاط تعادلی جدید در طی زمان است. اگر بر پایه اصل انتروپی پذیرفته ایم که همه سیستم های باز تعادل خود را در حداکثر انتروپی کنکاش می کنند، می بایست متصور شد که زمین به عنوان یک ژئوسیستم ماکرو و سایر ژئوسیستم ها و اکوسیستم های موجود در آن هنوز به نقطه محتوم ماکزیمم انتروپی دست نیافته اند. لذا دینامیکی از تحولات و تغییرات چشم انداز را در ژئوسیستم های زمین و تمامی سیستم های باز موجود در آن شاهد هستیم. این دینامیک با بروز الگوهای دوره ای، آشوب و اشکال فراکتالی در ژئوسیستم ها همراه است. در این مقاله سعی شده است تا قوانین پایداری حاکم در شرایط ناتعادلی در ژئوسیستم ها بر پایه نظریه لیاپانوف و ترمودینامیک غیرخطی مورد بررسی قرار گیرد. نتایج پژوهش نشان می-دهد که خودتنظیمی حاصل از اتلاف انرژی در سیستم، الگوهای مکانی و رفتارهای آشوب گونه را در محدوده ناتعادلی رقم می زند که دینامیک این رفتارها، می تواند به مثابه کلیدی در پیش بینی پاسخ های ژئوسیستم به اغتشاشات محیطی ملاک عمل قرار گیرد.