جغرافیا و مخاطرات محیطی

پدیده گرد و غبار یکی از مخاطرات طبیعی در مناطق خشک و بیابانی ایران و جهان به-حساب می آید. این پدیده از نظر زیست محیطی و تاثیر بر سلامتی اهمیت داشته و نقش مهمی در تشکیل لس ها و فرآیند های ژئومورفیک در مناطق خشک و نیمه خشک ایفا می کند. منطقه شهداد به علت موقعیت جغرافیایی و نزدیکی با بیابان لوت در معرض پدیده گرد و غبار بیابانی قرار دارد. از این رو شناخت خصوصیات گرد و غبار این منطقه می تواند جهت مقابله با کاهش اثرات زیانبار پدیده گرد و غبار مفید واقع شود. این مقاله برای اولین بار خصوصیات شیمیایی گرد و غبار شهداد را توسط نمونه گرد و غبار جمع آوری شده در پنج ایستگاه واقع در منطقه شهداد در بهار و تابستان 1392 مورد آزمایش قرار داده است. بعلاوه سه نمونه خاک سطحی از عمق 5-0 سانتی متری سطح زمین از نقاط مختلف منطقه نیز جمع آوری و مورد آزمایش قرار گرفت. آنالیز XRF نمونه های گرد و غبار و خاک منطقه، SiO2، LOI، CaO، Al2O3، Fe2O3، Na2O و MgO را به عنوان ترکیب اکسیدهای مهم منطقه معرفی کرد. ایستگاه D واقع در بخش مرکزی شهداد، به علت فاصله داشتن از منطقه غبار خیز شرق شهداد، نسبت به دیگر ایستگاه ها کمتر تحت تاثیر طوفان های گرد و غبار قرار می گیرد؛ از این رو ترکیب عنصری متفاوتی با دیگر ایستگاه ها دارد. Sr و Ba مقدار قابل توجهی از عناصر کمیاب را در بین نمونه ها به خود اختصاص داده اند. همچنین بررسی فاکتور غنی سازی نشان می دهد که گرد و غبار رسوب کرده در تمامی ایستگاه ها به غیر ایستگاه D منشاء طبیعی دارد.

در دهه های اخیر شواهد روشنی از افزایش دما در مقیاس سیاره ای و منطقه ای وجود دارد. این شواهد نشاگر جاب ه جایی یا ایز بین رفتن نواحی آب وهوایی به دلیل تغییرات آب وهوایی است که همواره بستری برای پرسش های بی شماری پیرامون چگونگی سازگاری انسان با این تغییرات ایجاد می کند. در این پژوهش برای واکاوی مساحت متاثر از تغییر آب وهوایی نمایه ای با عنوان نمایه ی مساحتی(AI)، بر مبنای دمای کمینه، بیشنیه و میانگین معرفی و تغییرات زمانی آن طی سال های اخیر واکاوی شده است. برونداد این پژوهش نشان داد که این نمایه به طور متوسط با مقدار 54/0 در سال در حال افزایش است. افزون بر این، افزایش میزان این نمایه بر مبنای دمای کمینه بیش از دمای بیشینه است

پدیده ی گرد و غبار در شرایط امروزی ایران به عنوان یک مخاطره محیطی جدی، مشکلات عمده ای را برای محیط زیست و سلامت مردم به وجود آورده است. موضوع این تحقیق تحلیل گرد و غبار هوای کلان شهر مشهد طی دوره ی آماری 2013-2009 است. بدین منظور از طریقِ پردازش تصاویر ماهواره ای MODIS و با کاربرد شاخص دمای درخشایی، آشکارسازی گرد و غبار انجام و قلمرو گسترش آن بر روی شهر مشهد انجام شده است. سپس در جهت تحلیل علل سینوپتیک وقوع گرد و غبار، نقشه های 500 هکتوپاسکال که از پایگاه NOAA با قدرت تفکیک 5/2×5/2 درجه طول و عرض جغرافیایی به صورت چهارنوبت در روز دریافت گردیده بود تحلیل شد. همچنین برای تعیین مناطق منشأ غبار، مدل جریانی HYSPLIT به روش پسگرد، طی 24 ساعت قبل از وقوع برای روزهای آماری مورد مطالعه اجرا گردیده است. نتایج تحقیق نشان داد، که نواحی منشأ غبار روی شهر مشهد طی دوره ی گرم سال، در شرق و شمال شرق یعنی بیابان های ترکمنستان و همچنین اراضی تغییر یافته ی دشت های شمال شرق کشور قرار دارد. در دوره ی سرد سال نیز بیشتر نواحی شمال غربی شهر مشهد و از شرق دریای خزر با فراوانی کمتر توده ی گرد و غبار به سمت شهر مشهد کشیده می شوند. همچنین در کلیه ی نمونه های مورد مطالعه قرارگیری پرفشار حرارتی در تراز 500 هکتوپاسکال و مکان گزینی اُمگای منفی در سطح زمین موجب صعود و ناپایداری هوا شده که با در نظر گرفتنِ جهت جریانات غبار، مشخص می شود که غبار از مناطق منشأ برخاسته و به سمت کلان شهر مشهد هدایت شده است.

گرمش بادی گرم و خشک است که بیشتر در فصل سرد سال، در شمال رشته کوه البرز می وزد. علت اصلی ایجاد باد گرمش استقرار سامانه پرفشار و یا زبانه آن بر روی فلات ایران و سامانه کم فشار و یا زبانه آن بر روی جنوب دریای کاسپین است. باد گرمش باعث افزایش پتانسیل آتش سوزی جنگل ها، آلودگی هوا، ذوب برف، ایجاد حساسیت و بیماری، تنش گرمایی بر روی محصولات کشاورزی و باغی، افزایش تبخیر و تعرق، از جا کندن درختان و در برخی موارد نیز سبب تخریب سازه ها و غیره می شود. در این مطالعه به بررسی دامنه تغییرات عناصر جوی در زمان رخداد باد گرمش در رشت در دوره آماری 1982 لغایت 2010 پرداخته شده است. نتایج بدست آمده نشان داد که، با شروع باد گرمش میانگین دمای هوا در ایستگاه رشت 9 درجه سلسیوس افزایش و میانگین رطوبت نسبی 47% کاهش پیداکرده است. باد غالب در گلباد گرمش، دارای سمت جنوبی بوده و به طور میانگین سرعت متوسط آن در دوره آماری پیش گفته از 2 متر بر ثانیه به 5 متر بر ثانیه افزایش یافته است. بیشترین فراوانی رخداد باد گرمش در رشت برای ماه های دسامبر و ژانویه و در ساعات 09 و 12 گرینویچ ثبت شده است. در طی رخداد این پدیده دید افقی افزایش قابل ملاحظه می یابد و در بیش از 40% موارد آسمان صاف تا کمی ابری است. ابرهای ظاهر شده در زمان رخداد باد گرمش بیشتر از نوع ابرهای سطوح بالا و متوسط هستند، ابر صدفی شکل نیز از ابر های شاخص در زمان باد گرمش در رشت مشاهده شده است.

هدف اصلی تحقیق استفاده از مدلی است که بتواند بین عناصر اقلیمی و آلودگی هوا ارتباط برقرار کند. بدین منظوراز سه مدل متفاوت شبکه عصبی احتمالی، مدل رگرسیون خطی و مدل پرسپترون چندلایه استفاده شد. برای این تحقیق از آمار یک ساله ی اداره ی حفاظت محیط زیست مشهد استفاده شد. این آمار مربوط به آلاینده های هوا شامل (CO- NO- O3- SO2) و آمار هواشناسی شامل پارامترهای اقلیمی (رطوبت نسبی، درجه حرارت، جهت باد و سرعت باد) می باشد. داده های آلودگی هوا از تعداد 11 ایستگاه آلوده سنجی جمع آوری شده است. این داده ها به صورت ساعتی بوده و سپس از آنها میانگین گرفته شد.پس ازدرون یابی فاصله معکوس وزندار وتحلیل داده ها به منظور پیش بینی روابط داده ها با استفاده از مدل شبکه عصبی داده ها به دسته های آموزشی(70%)، ارزیابی(15%) و تست(15%) طبقه بندی شدند. در این تحقیق برای تحلیل، از دسته ی داده های آموزشی استفاده شد. نتایج نشان داد که میزان میانگین مربعات خطا(MSE) و میانگین مطلق خطا (MAE) در مدل شبکه عصبی احتمالی پایین تر بوده و نتایج نشان داده است که مدل شبکه عصبی احتمالی، توانسته است رابطه منطقی بین آلودگی هوا و پارامترهای هواشناسی برقرار کند. از بین عناصر اقلیمی تاثیرگذار بر منواکسید کربن، رطوبت نسبی در ساعت 12:30و جهت باد بیشترین اثر را داشته اند، همچنین عواملی اقلیمی تاثیرگذار بر غلظت دی اکسید گوگرد رطوبت نسبی در ساعت 6:30 و درجه حرارت مطلق بوده است.

آلودگی هوا به عنوان یکی از مهم ترین مخاطرات محیطی در فضای شهری، ارتباط نزدیکی با شرایط آب وهوایی دارد. امروزه آلودگی در سطح کلان شهرها به صورت یک مسئله مهم درآمده که ضرورت مطالعه و ارائه راه حل های کاربردی برای بهبود شرایط زیستی در این زمینه را دارد. بنابراین شناخت رابطه بین عناصر آب وهوایی و آلاینده های هوا کمک فراوانی به چگونگی حل مسائل زیست محیطی و برنامه ریزی های آینده دارد. در این پژوهش نخست غلظت آلاینده منواکسید کربن و ذرات معلق در شهر شیراز در بازه زمانی 2011-2005 در 6 گروه طبقه بندی و تعداد روزهای آلوده استخراج گردید؛ سپس با استفاده از داده های فشاری سطح زمین، 500 و 850 هکتوپاسکال، امگا و دما الگوهای همدید در روزهای آلوده مورد تحلیل قرار گرفت. روند سالانه و ماهانه میزان آلاینده ها در طی دوره آماری نیز مورد مطالعه قرار گرفت. یافته ها بیانگر روند کاهشی غلظت منواکسید کربن در طی بازه زمانی مورد مطالعه می باشد؛ جهت تعیین میزان روزهای آلوده از شاخص استانداردهای آلایندگی P.S.I استفاده و بر اساس این شاخص 410 و 152 روز آلوده به ترتیب برای آلاینده ذرات معلق و منواکسیدکربن شناسایی و سپس با بررسی آماری بر اساس تدوام دوره آلودگی چهار الگوی تابستانه برای آلاینده ذرات معلق و یک الگوی زمستانه جهت آلاینده منو اکسید کربن شناسایی گردید.

با توجه به خسارت سنگین سرمازدگی، تعیین محدوده احتمال وقوع دمای بحرانی خسارت سرمازدگی برای برنامه ریزی زمان مناسب کاشت و برداشت و طول فصل رشد موثر، انتخاب رقم و تعیین مناطق مستعد سرمازدگی حائز اهمیت است. در این تحقیق، برای بررسی سرماهای رخ داده طی ادوار گذشته، نسبت به جمع آوری آمار روزانه درجه حرارت حداقل در 34 ایستگاه هواشناسی سینوپتیک و تبخیرسنجی اقدام گردید. تاریخ های وقوع سرمازدگی از مبدأ مهر در کلاس های صفر درجه (گیاهان خیلی حساس)، 2/2- درجه (گیاهان حساس) و 4/4- درجه (گیاهان نسبتاً مقاوم) برای 34 ایستگاه منتخب استخراج شدند. برای تحلیل فراوانی، توزیع های حدی و غیر حدی به داده ها برازش داده شد و توزیع گامبل به عنوان توزیع غالب انتخاب گردیده و سرمازدگی بهاره و پائیزه در کلاس های مختلف و با احتمالات معادل محاسبه گردید. با ارائه نقشه تاریخ وقوع متوسط و نقشه ضریب تغییرات، و با تعیین مقدار ضریب فراوانی (K) نقشه های احتمالاتی هر منطقه در سه کلاس 0، 2- و 4- درجه سلسیوس با روش های کریجینگ، کوکریجینگ و روش معکوس فاصله با توان های متفاوت تهیه شد. برای تحلیل مکانی و درون یابی، روش های کریجینگ، کو- کریجینگ و روش معکوس فاصله با توان های متفاوت استفاده گردید. مناسب ترین روش برازش بر اساس معیار ریشه دوم میانگین مربع خطا و روش ارزیابی تقاطعی تعیین گردید. روش درون یابی کو-کرجینگ با ارتفاع، مدل برتر تشخیص داده شد. تغییرات مکانی، منظم بودن وقوع سرمازدگی در استان از روی نقشه ها محاسبه و مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت نقشه سرمازدگی با احتمال 75% برای تعیین تاریخ کشت گیاهان زراعی استان آذربایجان غربی ارائه شد. این نقشه ها هم چنین برای مکان یابی توسعه باغات، مجتمع های گلخانه ای و استخر پرورش ماهی قابل استفاده هستند.

با توجه به اهمیت دریاچه ارومیه در آب و هوای منطقه شمال غرب ایران، در پژوهش حاضر با به کارگیری یک مدل دینامیکی و انجام شبیه سازی، اثر خشک شدن دریاچه ارومیه در پارامتر اقلیمی بارش، مورد بررسی قرار گرفت. جهت شبیه سازی نقش دریاچه، مدل مقیاس منطقه ای RegCM 4.3 با مدل دریاچه جفت گردیده است. داده های شرایط مرزی ثانویه از داده های دوباره تحلیل شده مرکز ملی پیش بینی های محیطی/ مرکز ملی پژوهش های جوی (NCEP/NCAR) و با قدرت تفکیک افقی 2.5 درجه برای یک دوره 3 ساله 2003-2001 اخذ گردید. مدل با قدرت تفکیک 10 کیلومتر در شرایط کنترل (وجود دریاچه ارومیه) و شرایط حذف دریاچه ارومیه، با طرحواره بارش همرفتی گرل اجرا گردید. داده های خروجی مدل در مقیاس فصلی و سالانه مورد پردازش قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که در صورت خشک شدن دریاچه ارومیه بارش در نیمه شر+قی دریاچه و بخصوص استان آذربایجان شرقی کاهش می یابد.