مخاطرات محیط طبیعی

طوفانهای گردوغبار در مناطق خشک از جهان رخ می دهند و اثرات منفی مختلفی بر جنبه های مختلف اکولوژیکی، اقتصادی و بهداشتی جامعه دارند. شناسایی کانون های مولد گردوغبار یکی از مهم ترین راهکارهای مدیریت این پدیده ویرانگر است که به روزترین و کارآمدترین روش و ابزار در شناسایی این کانون ها استفاده از تصاویر ماهواره ای است. هدف از این مطالعه شناسایی کانون های بالفعل تولید گردوغبار در محدوده استان همدان و محدوده تأثیرگذار است. از تصاویر ماهواره ای مادیس و سنتینل-5 به ترتیب در محدوده زمانی 12 ساله و 2 دوساله در سامانه GEE استفاده شد. جهت شناسایی و نظارت بر کانون های گردوغبار پارامترهای وضعیت کاربری اراضی، شاخص خاک لخت، شاخص توده آب مورد استفاده قرار گرفتند. طبقه بندی غلظت آئروسل ها در سه گروه تراکمی در محدوده مطالعاتی نشان داد که به ترتیب مساحت پهنه های دارای غلظت بالا در تصاویر مادیس و سنتینل به ترتیب 1/9875 و 5/7100 کیلومترمربع است که در تصاویر سنتینل به صورت پیوسته و در تصاویر مادیس به صورت پراکنده هستند. مطابقت کانون های بالفعل تولید گردوغبار در تصاویر سنتینل-5 با نقشه کاربری اراضی سال 2018 نشان داد که بیشترین تمرکز آئروسل ها در تصاویر سنتینل در مراتع فقیر و خاک اراضی غیرقابل کشت و در تصاویر مادیس در مراتع فقیر و کشاورزی دیم قرار دارد. دو تصویر دارای همبستگی 81 درصد هستند. درنهایت، تصاویر ماهواره ای سنتینل- 5 می تواند در پایش کانون های گردوغبار مفید واقع گردد. جهت مدیریت کانون ها کاهش خاک لخت، افزایش پوشش گیاهی، کاهش استفاده از سفره های آب زیرزمینی در دشت قهاوند پیشنهاد می شود.

برداشت بیش از حد از سفره های آب زیرزمینی در کشور سبب افت شدید سطح ایستابی آبخوان و از بین رفتن لایه های آبدار زمین گردیده است که آثار آن پدیده فرونشست می باشد. در این پژوهش شبیه سازی تغییرات سطح آب زیرزمینی حوضه مرودشت – خرامه از یک دوره صحت سنجی و پردازش مجموعه گسترده ای از داده های خام در مدل ریاضی مادفلو استفاده شد. نتایج خروجی از تحلیل حساسیت پارامترهای مؤثر در واسنجی آبخوان مرودشت، نشان دهنده تأثیر حداکثری پارامترهای هدایت هیدرولیکی و ناهمسانگردی هدایت هیدرلیکی افقی و یک مجموعه گروه خطی شبکه آبراهه ای است. از این رو با آمار سازمان آب منطقه ای فارس مبنی بر وجود چاه هایی با آبدهی بالا در این مناطق هماهنگی دارد. با توجه به شرایط حاکم بر آبخوان در صورت ادامه روند بهره برداری کنونی پیش بینی می شود تراز سطح آب زیرزمینی در طی سال های 2019 تا 2029 میزان15 متر افت خواهد داشت هم چنین با توجه به نشست میانگین زمین که به طور میانگین0.76 متر به ازای 10 متر افت تراز آبخوان می باشد، میزان نشست متوسط زمین با روند کنونی برداشت در ده سال آینده 114.78سانتی متر قابل پیش بینی می باشد و با افزایش 30 درصدی برداشت، میزان افت تراز آبخوان در طی 20 سال آینده در حدود 37 متر می باشد که افت سالانه آن در حدود 1.9 متر می باشد. فرونشست زمین در این حالت نیز در حدود 280 سانتی متر پیش بینی می شود. در نهایت با استناد به نقشه های تهیه شده از آبخوان مرودشت با توجه به آبرفتی بودن سفره آب زیرزمینی اثر افت سطح آب را می توان با فاصله مکانی کم مشاهده کرد. که میزان فرونشست در حاشیه جنوبی و جنوب غربی دشت به دلیل ضخامت کم رسوبات و در نواحی شمالی و شمال شرقی دشت به دلیل رسوبات دانه درشت، کمتر از قسمت های مرکزی دشت باشد.

در مطالعه حاضر، هدف پیش بینی پتانسیل هدر رفت سالیانه خاک و بار رسوب است. برای پیش بینی موارد مذکور، معادله تجدید نظر شده جهانی هدر رفت خاک ( RUSLE ) در چارچوب سیستم اطلاعات جغرافیایی به کار رفته است.   مقدار عامل فرسایندگی سالیانه باران با استفاده از داده های بارش ماهانه 22 ساله در 18 ایستگاه در اطراف حوضه محاسبه شد. سپس تغییرات مکانی آن با استفاده از کریجینگ معمولی برآورد شد. شاخص فرسایش پذیری خاک از نقشه خاک، که خود با استفاده از پیمایش صحرایی و داده های سنجش از دور تهیه شد، بدست آمد. عامل توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک مکانی 30 متر استخراج شد. عامل پوشش گیاهی سالیانه نیز از داده های سنجش از دور برآورد شد. از آنجایی که در حوضه مورد مطالعه عملیات حفاظت خاک ناچیز است، مقدار عامل حفاظت خاک در سرتاسر حوضه 1 در نظر گرفته شد . در این مطالعه، مقادیر متوسط فاکتورهای R ، K ، LS ، C و P به ترتیب برابر با MJ mm ha-1h-1y-1   264 ، Mg ha h ha-1MJ-1mm-1 35/0 ، 00/2، 51/0 و 1 بودند. میانگین بار رسوب سالیانه در حوضه مورد مطالعه  t h-1 y-137/16 برآورد شد که نزدیک به مقدار بدست آمده از ایستگاه رسوب سنجی خروجی حوضه (58/16 تن در هکتار در سال) بود. نتایج حاصل از بررسی نقشه فرسایش در این مدل نشان می دهد که بیشترین فرسایش در قسمت غرب و میانه حوضه قرار دارد. چون این منطقه از سازندهای ناپایدار و مستعد فرسایش تشکیل شده است. شیب زیاد منطقه به اضافه بارش باران و تغییر کاربری اراضی در این محدوده بسیاری از عرصه های آن را با بحران فرسایش خاک مواجه کرده است. بر اساس نتایج حاصل، بیشترین وسعت حوضه  مربوط به کلاس فرسایشی خیلی کم، کم و متوسط است که عموما در کل حوضه پراکنش دارد و کمترین مساحت حوضه در کلاس فرسایشی زیاد تا خیلی زیاد (20 درصد) قرار می گیرد. با توجه به اینکه 20 درصد حوضه مورد مطالعه در کلاس فرسایش زیاد تا خیلی زیاد قرار دارد، لزوم اقدامات حفاظتی در این مناطق الزامی است. نتایج این پژوهش همچنین نشان داد، فاکتور LS با ضریب همبستگی 81/0 بیشترین تأثیر را در برآورد فرسایش سالانه خاک توسط مدل RUSLE داشته است. این پژوهش، مؤثر بودن RS و GIS را جهت تخمین کمی مقادیر فرسایش خاک، بار رسوب و همچنین مدیریت فرسایش اثبات نمود.

بررسی های اخیر در مورد پیامدهای فاجعه آمیز و خسارت گسترده جانی و مالی ناشی از بلایای طبیعی و به ویژه زلزله نشان دهنده آن است که اقدامات مؤثری در این زمینه، صورت نگرفته است. یکی از مناطق زلزله خیز استان همدان، شهرستان نهاوند است که ازجمله پهناورترین مناطق استان نیز به شمار می رود. در این خصوص پژوهش حاضر باهدف پهنه بندی آسیب پذیری سکونتگاه ها در برابر زلزله با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی و سیستم اطلاعات مکانی انجام شد. به همین منظور از 14 معیار که عبارت اند از بافت خاک، بزرگا و مراکز زلزله های پیشین، تأسیسات خطرساز، راه های دسترسی، رودخانه ها، لایه های زمین شناسی، موقعیت زمین لغزش، شیب زمین، فرسایش خاک، کاربری اراضی، گسل های منطقه، مدل رقومی ارتفاعی و نقاط جمعیتی استفاده گردید. در این خصوص نقشه پهنه بندی آسیب پذیری سکونتگاه ها در برابر زلزله جهت تحلیل ها و ارزیابی های محیطی تهیه شده است. با توجه به بررسی مطالعات صورت گرفته توسط دیگر محققان در سراسر دنیا، در این پژوهش به منظور همپوشانی وزن دار معیارها در فضای فازی، از تابع گاما با مقادیر اولیه 5/0، 7/0 و 9/0 استفاده شد؛ که پس از صحت سنجی نتایج و بررسی مقادیر آن ها، گامای 9/0 بکار گرفته شد. نتایج نهایی برای شناسایی سکونتگاه های در معرض آسیب محدوده شهرستان نهاوند در 5 کلاس طبقه بندی شد. محدوده های با پتانسیل آسیب پذیری بسیار پایین به مساحت 25065 هکتار، با پتانسیل نسبتاً پایین به مساحت 48173 هکتار، پتانسیل متوسط به مساحت 39000 هکتار، پتانسیل نسبتاً بالا به مساحت 25571 هکتار و پتانسیل بسیار بالا به مساحت 13980 هکتار در نتیجه این طبقه بندی مشخص شد. نتایج نشان می دهد، 28 روستا در محدوده با پتانسیل آسیب پذیری بالا و 3 شهر و 26 روستا در پهنه با پتانسیل آسیب پذیری نسبتاً بالا قرار دارند.

دریاچه های بختگان و طشک به عنوان دومین دریاچه های ایران از نظر بزرگی، از سال 1387 با بحران کم آبی و خشکی شدید روبرو شده اند. این پدیده سبب به هم خوردن زیست بوم منطقه و بروز کاستی های اجتماعی، بهداشتی و محیط زیستی شده است. هدف از این پژوهش بررسی نقش خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی بر خشکیدن این دریاچه ها است. برای این منظور، از داده های دما و بارش اندازه گیری شده در 21  ایستگاه باران سنجی، دبی سنجیده شده در سه ایستگاه هیدرومتری و مساحت حاصل از محاسبه شاخص تفاضلی بهنجار شده آب (با پردازش 46 تصویر ماهواره لندست) استفاده شد. برای تعیین رابطه بین متغیرها از ضریب همبستگی پیرسون و جهت بررسی روند تغییرات هر متغییر از روش رگرسیون خطی استفاده گردید. همچنین برای تعیین اثر خشکسالی اقلیمی و آبشناسی بر تغییرات مساحت دریاچه ها از شاخص های بارش و رواناب استاندارد شده دوازده ماهه استفاده شد. با تعیین روند تغییرات مساحت دریاچه ها در بازه زمانی بین سال های 1352 تا 1399 مشخص شد که وسعت پهنه آبی آنها از سال 1387 روند کاهشی به خود گرفته و از سال 1391 به این سو در بیشتر زمان ها این دریاچه ها خشک بوده اند. با وجود روند افزایشی در دمای حوضه به میزان 4/0 درجه سانتی گراد در هر ده سال، تغییر چشمگیری در مقدار این روند در سال 1387 (همزمان با خشکیدن دریاچه ها) دیده نشده است. بررسی بارش حوضه و آورد رود کر (مهمترین ورودی دریاچه ها) نشانگر وجود روند کاهشی در بارش و آورد رودخانه، بویژه از سال 1387 به این سو است. محاسبه شاخص های بارش و رواناب استاندارد نیز از آغاز خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی در حوضه از سال 1387 حکایت دارد. مقدار بارش در دوره خشکسالی به میزان 47 درصد کاهش یافته اما  آبدهی ایستگاه هیدرومتری نزدیک به دریاچه کاهش بیش از 95 درصدی را نشان می دهد. بر اساس نتایج این پژوهش، هر چند کاهش بارش و افزایش دما سبب کاهش مساحت دریاچه های بختگان و طشک شده، اما عوامل دیگیری نیز در این رخداد نقش دارند. بنابراین به نظر می رسد که خشکسالی اقلیمی تنها عامل خشکیدن این دریاچه ها نیست. برای تعیین نقش سایر عوامل در این پدیده مخرب، مطالعه نقش عوامل انسانی بر خشک شدن دریاچه ها پیشنهاد می گردد.

برف یکی از عناصر آب وهوایی تأمین منابع آب برای حیات می باشد؛ بنابراین، هدف از این پژوهش، واکاوی روند تغییرات ذوب برف در ایران و اثرپذیری آن از تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی می باشد. برای این هدف، داده های ذوب برف ( Snowmelt ) و ارتفاع ژئوپتانسیل ( Geopotential height ) ترازهای نیواری 500، 600 و 700 هکتوپاسکالی از مرکز اروپایی پیش بینی میان مدّت هوا ( ECMWF )، نسخه ( ERA5 ) با قدرت تفکیک مکانی 0.25*0.25 درجه برای ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل، نوامبر و دسامبر از سال 1979 تا 2019 دریافت شد. ابتدا، روند و شیب تغییرات ماهانه ذوب برف در ایران با استفاده از آزمون های آماری ناپارمتریک من - کندال و تخمین گر شیب سِن ارزیابی شد. سپس، با استفاده از روش صدک گیری، صدک های 25 و 75 مقادیر ذوب برف ماهانه در ایران تعیین شد. ارتباط بین تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی با ماه های که مقادیر ذوب برف کم تر و بیش تر از صدک های 25 و 75 داشتند، سنجیده شد. سرانجام، از شاخص همدیدی خاورمیانه ی ( MESI ) و روش بسط دهه ها، برای واکاوی اثرپذیری روندهای کاهشی ماهانه ذوب برف در ایران از تغییرات موج مدیترانه بادهای غربی استفاده شد. نتایج نشان داد، در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، آوریل و دسامبر میانگین ماهانه ذوب برف در ایران دارای روند کاهشی است. علاوه بر این، بین ارتفاع موج مدیترانه بادهای غربی در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر که مقدار میانگین ذوب برف کم تر و بیش تر از صدک 25 و 75 داشته اند، ارتباط وجود داشت. همچنین نتایج نشان داد که، تغییراتی در ارتفاع موج مدیترانه بادهای غربی رخ داده است. به نظر می رسد، این تغییرات یکی از عامل های اثرگذار در روند کاهشی ذوب برف در ایران باشد، که به خصوص در دهه های سوّم و چهارم (از سال 1999 به بعد) در ماه های ژانویه، فوریه، مارس، نوامبر و دسامبر نمایان تر است.

در سال های اخیر با افزایش جمعیت، کمیت و کیفت منابع آب سطحی ناشی از فعالیت انسانی دچار تغییراتی شده است. با مطالعه و بررسی اثرات تغییرات کاربری اراضی بر منابع آب سطحی می توان به نتایج خوبی برای درک اثرات متقابل استفاده از زمین و کیفیت آب دست یافت. لذا هدف این مطالعه ارزیابی کیفیت آب سطحی در حوضه آبخیز دشت مهران متأثر از کاربری زمین می باشد. در این مطالعه پس از استخراج کاربری اراضی، درصد مساحت هر کدام از کاربری های موجود در منطقه برای چهار بازه زمانی 1380، 1387، 1395 و 1399 مشخص شد، سپس اثرات تغییرات کاربری اراضی در دو دوره تر و خشک بر پارامترهای کیفی آب شامل آنیون ها، کاتیون ها، SDR، TDS، EC موردبررسی قرار گرفت و در نهایت از نمودار شولر و ویلکوکس جهت تعیین پارامتر کیفی آب ازلحاظ شرب استفاده شد. نتایج نشان دهنده افزایش اراضی بایر و شهری نسبت به اراضی کشاورزی، مرتعی و جنگلی بوده است. به طوری که اراضی بایر و شهری به میزان 2/13 درصد افزایش طی 20 سال داشته و مقدار آنیون ها نسبت به میانگین درازمدت 10 ساله 82/14 درصد و کاتیون ها 23/21 درصد و املاح محلول SDR، TDS، EC به ترتیب 9/36، 35/18 و 30/18 درصد افزایش داشت. در بیشتر کاربری های موردبررسی روند تغییرات بر اساس آزمون من-کندال افزایش را نشان داد و بر اساس همبستگی پیرسون بین جریان رودخانه و پارامتر کیفی با تمام پارامترهای موردبررسی دارای ارتباط منفی و معکوس می باشد که با کاهش جریان رودخانه، روند پارامترهای کیفی افزایش یافته است. بر اساس نمودار شولر و ویلکوکس برای حوضه مورد مطالعه آب در محدوده شوری قرار دارد. نتایج کلی نشان داد که افزایش فعالیت های انسانی، نوسانات آب و هوایی از عوامل مؤثر بر کیفیت آب رودخانه گاوی می باشند بنابراین، نیاز به اجرای برنامه های صحیح مدیریتی برای کنترل تغییرات کاربری اراضی است.

سیل از جمله مخاطراتی است که سالانه میلیونها نفر را در جهان تحت تأثیر قرار می دهد. مناطق شمالی ایران هم طی دهه های اخیر با سیلابهای متعددی روبرو بوده اند و خسارات زیادی به نواحی شهری و روستایی این مناطق وارد شده است. این تحقیق با هدف، تهیه نقشه مناطق مستعد سیل با روش فازی و صحت سنجی نقشه های مختلف در پایین دست حوضه رودخانه نکا در شرق مازندران انجام شده است. پس از سیل سال 1397 موقعیت بخشی از مناطقی که دچار سیل شدند به صورت نقطه ای ثبت گردید. داده ها به صورت تصادفی به دو قسمت آموزشی و اعتبارسنجی با نسبت 70 و 30 درصد تقسیم شدند. بر اساس 70 درصد از داده های مشاهده ای، روابط فازی لایه های مختلف اطلاعاتی شامل ارتفاع، شیب، فاصله از رود، بارش، لیتولوژی و کاربری اراضی تعیین شد. پس از فازی سازی لایه ها با استفاده از 9 اپراتور مختلف فازی، همپوشانی لایه ها انجام شد و نقشه خطر سیل بدست آمد. برای صحت سنجی نقشه های حاصله با استفاده از 30 درصد نقاط باقیمانده و همان تعداد نقاط فاقد سیل با روش ROC و شاخص کاپای کوهن اعتبار سنجی صورت گرفت. نتایج نشان داد که روشهای گامای 9/0، 8/0، 7/0 به ترتیب بیشترین دقت را داشته است. براساس نقشه نهایی گامای 9/0، 7/15 درصد از مساحت منطقه در محدوده خطر بسیار زیاد و زیاد قرار دارد و 30 درصد مناطق روستایی و شهری حوضه در این محدوده های خطر قرار گرفته اند.

ارزیابی و پهنه بندی فرسایش خاک با استفاده از مدل هایی که دقت بیشتری داشته باشند، به اجرای فعالیت های حفاظتی و کنترل فرسایش خاک در داخل حوضه و کاهش میزان رسوب در خارج از آن کمک می کند. هدف از این پژوهش پهنه بندی شدت فرسایش خاک حوضه بلده با استفاده از مدل های RUSLE و ICONA و بررسی میزان دقت آنها با مشاهدات و مقادیر واقعیت زمینی است. فاکتورهای مدل RUSLE شامل فرسایندگی باران ( R )، فرسایش پذیری خاک ( K )، توپوگرافی ( LS )، پوشش گیاهی ( C ) و عملیات حفاظتی ( P ) به ترتیب از داده های بارندگی منطقه، نقشه خاک، مدل رقومی ارتفاع و تکنیک های سنجش از دور محاسبه شده اند. براساس مدل ICONA درابتدا از هم پوشانی دو لایه شیب و سنگ شناسی، نقشه فرسایش پذیری خاک به دست آمد. سپس برای تهیه نقشه حفاظت خاک، لایه های شاخص پوشش گیاهی و کاربری اراضی منطقه همپوشانی شدند و در مرحله آخر با استفاده از لایه های فرسایش پذیری و حفاظت خاک، نقشه پهنه بندی فرسایش با این مدل نیز تهیه گردید. برای ارزیابی دقت این مدل ها از شاخص های آماری و روش BLM که تمامی عوامل آن طی مشاهدات میدانی به دست آمد، استفاده شده است. برای این منظور، یک نقشه با 2500 نقطه به صورت شبکه بندی منظم جهت نمونه برداری از نقشه های حاصل از مدل ها تهیه گردید و بر این اساس آماره های RMSE   (جذر میانگین مربعات خطا)،   MAE (میانگین خطای مطلق)، MSE (میانگین مربعات خطا) و NSEC (ضریب کارایی ناش و ساتکلیف) محاسبه شد. نتایج شاخص های آماری مذکور و خطاهای مدل ها نشان می دهند که مدل های مذکور در حوضه بلده کفایت بالایی ندارند، اما کارایی و میزان تطابق طبقات فرسایش مدل ICONA با خروجی BLM به عنوان نقشه مرجع اندکی بیشتر است، چرا که مقدار RMSE ، MAE و MSE آن کمتر و NSEC آن به عدد یک نزدیک تر است.

استان سیستان و بلوچستان و به خصوص شهرستان سیب و سوران درگیر خشکسالی است. بیشترین اثرات این بحران گریبانگیر بخش کشاورزی و به خصوص مناطق روستایی آن است. وقوع پدیده خشکسالی در این شهرستان اثرات مستقیم و غیرمستقیم بسیاری بر زندگی روستاییان داشته است؛ امکان جلوگیری از وقوع این پدیده از نظر عوامل طبیعی و وقوع دوره های خشکسالی وجود ندارد؛ بنابراین نخستین گام برای مقابله و کاهش اثرات پدیده مذکور در ابعاد اقتصادی، اجتماعی و حتی محیط زیستی، شناخت دقیق راهکارهای بنیادی به منظور مدیریت مواجهه با وقوع و تشدید این پدیده خواهد بود. بررسی این موضوع در نواحی روستایی شهرستان سیب و سوران به انجام رسیده است. تحقیق کمی و از نظر هدف کاربردی است. برای انتخاب نواحی روستایی از روش خوشه بندی و براساس نوع معیشت استفاده شد که با توجه به نیاز تحقیق 19 روستا به عنوان نمونه و براساس تعداد خانوارهای روستایی و فرمول کوکران، 300 خانوار به عنوان نمونه تعیین گردید. برای گردآوری داده ها از دو پرسشنامه استفاده شده است: پرسشنامه اول برای شناسایی پیامدها و اثرات فضایی خشکسالی و پرسشنامه دوم در قالب تکنیک دلفی برای تعیین عوامل و راهکارهای مدیریتی مؤثر برای خشکسالی از نظر کارشناسان و خبرگان(30 نفر) بوده است. وقوع مخاطره خشکسالی در نواحی روستایی دارای پیامدهای منفی در ابعاد اجتماعی، زیست محیطی و اقتصادی بوده است. گسترش مشاغل کاذب و غیر قانونی، کاهش آب چشمه ها، چاه ها و منابع آب سطحی و همچنین بی ثباتی معیشت ساکنین از جمله مهمترین پیامدهای منفی خشکسالی بوده است. نبود تنوع شغلی و عدم سرمایه گذاری دولت از مهمترین عوامل تشدید کننده ی اثرات خشکسالی شناسایی شده است که بنا به بررسی صورت گرفته، توسعه استفاده از سیستم آبیاری تحت فشار به عنوان راهکاری مؤثر در جهت مقابله با این عارضه طبیعی شناخته شد.