جغرافیا و مخاطرات محیطی

ذرات معلق در هوا نقش مهمی در توازن انرژی زمین و جو ایفا می کنند و به عنوان یک عامل مهم در تعیین تغییرات آب وهوایی شناخته می شوند. هرساله طوفان های گرد و غبار اثرات مخربی بر روی سلامت، مزارع، تأسیسات و اکوسیستم ها می گذارند. خراسان ازجمله مناطقی است که به شدت تحت تأثیر این پدیده قرار دارد و بادهای ۱۲۰ روزه سیستان از عوامل تشدید کننده این پدیده بخصوص در مناطق شرقی است. یکی از راه های مطالعه این پدیده روش های سنجش ازدوری است. این تحقیق با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی شاخص های گرد و غبار بر پایه داده های ماهواره ای در منطقه شرق خراسان انجام پذیرفته است. در این پژوهش جهت مطالعه ذرات معلق جو، از شاخص های UVAI،AAOD و AOD استفاده شده است. برای این منظور از داده های سنجنده TOMS بر روی ماهواره Nimbus ۷ در سال های ۱۹۷۸ تا ۱۹۹۳ و بر روی ماهواره Earth probe در سال های ۱۹۹۶ تا ۲۰۰۵ و از داده های سنجنده OMI بر روی ماهواره Aura از سال ۲۰۰۴ تا ۲۰۱۴ استفاده شده است. نتایج این پژوهش روند صعودی این شاخص ها را در طی سال های ۲۰۱۴-۱۹۷۸ نشان می دهد. همین طور شاخص UVAI بیشترین میزان ذرات معلق را در سال های ۲۰۰۲، ۲۰۰۸ و ۲۰۱۴ و شاخص های AAOD و AOD بیشترین میزان ذرات معلق را در سال های ۲۰۰۸ و ۲۰۱۴ نشان می دهند.

آزادراه خرم آباد- پل زال به عنوان یکی از مهم ترین مسیرهای حمل ونقل جاده ای کشور، با طول ۱۰۴ کیلومتر در استان لرستان واقع شده است. هدف از این تحقیق که از نوع تحقیقات کاربردی و روش آن توصیفی- تحلیلی و میدانی می باشد، بررسی مخاطرات طبیعی آزادراه خرم آباد- پل زال با رویکرد پدافند غیرعامل است. در این مطالعه از ابزارهای فیزیکی و مفهومی مانند نقشه های توپوگرافی ۱:۲۵۰۰۰، زمین شناسی ۱:۱۰۰۰۰۰، تصاویر ماهواره ای، GPS، فرم های برداشت اطلاعات میدانی و نرم افزارهایی مانند Arc GIS جهت تحلیل داده ها و نتیجه گیری استفاده شده است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد که رخداد خطر زمین لغزش و ریزش های فعال در مسیر مورد مطالعه مهم ترین تهدید برای مسیر و تأسیسات احداث شده در طول مسیر بوده و مهم ترین عامل در رخداد آن ها، ویژگی های سنگ شناسی است. بررسی و اولویت بندی آزادراه ازنظر مخاطرات ذکر شده حاکی از این است که ۵/۴۲ کیلومتر از مسیر در معرض زمین لغزش و ۷/۲۳ کیلومتر در معرض ریزش های خطرناک (فعال) قرار دارند؛ بنابراین مسیر آزادراه ازنظر مخاطرات طبیعی با رویکرد پدافند غیرعامل، دارای وضعیت مطلوبی نیست.

در رخداد ناهنجاری های آب وهوایی، نوسانات جوی و اقیانوسی جوی و اقیانوسی مؤثر هستند. یکی از انواع مهم این ناهنجاری ها دماهای ناهنجار و گرماهای کم سابقه به ویژه در فصل گرم سال است. برخی از چرخه های جوی و اقیانوسی در فزونی و تشدید ناهنجاری دما در این فصل مؤثر هستند. این پژوهش با هدف مدل سازی وایازی ارتباط مهم ترین شاخص های اقیانوسی و جوی با ناهنجاری های فراگیر دمای هوا در فصل گرم سال (ابتدای ماه مه تا انتهای ماه سپتامبر) در پهنه ایران انجام شده است. در این پژوهش رابطه همبستگی و توابع بهینه وایازی بین ۱۷ شاخص جوی و اقیانوسی و مقادیر استاندارد شده دما در ۳۰ ایستگاه همدید کشور با دوره آماری بیش از ۵۰ سال داده (۱۹۶۱-۲۰۱۰) و با روش پیرسون و در چهارگام زمانی متفاوت (به ترتیب گام همزمان، یک، دو و سه ماه پیشتر) به منظور تبیین و پیش بینی ناهنجاری دمای هوا در ایران ارائه شده است. بر این اساس تحلیل همبستگی عددی بین شاخص های مورد بررسی و ناهنجاری دمایی ایستگاه ها در فصل گرم سال در پهنه ایران نشان داد، شاخص های NINO۳، NINO۱+۲، NINO۳.۴، NINO۴، GBI، GLOBAL MEAN TEMPERATURE، از مهم ترین شاخص های اقیانوسی-جوی مرتبط با ناهنجاری دمایی فصل گرم در منطقه مورد مطالعه هستند. همچنین در این پژوهش توابع وایازی خطی برای ارتباط شاخص ها و ناهنجاری ماهانه و متوسط دمای ایران ارائه گردیده، که به وسیله آن می توان تغییرات دمایی ایران را تبیین و پیش بینی کرد. صحت عملکرد این توابع با استفاده از مطابقت داده های واقعی و مدل سازی شده (برآورد مقادیر r همبستگی، مقدار RMSE وMBE) با میزان اریبی قابل قبولی مورد تأیید قرار گرفته است.

استفاده از مدل های هیدرولوژیکی یکی از روش های رایج در تجزیه وتحلیل کمی حوضه های آبخیز است. پیشرفت های اخیر در زمینه سازی های بارش –رواناب که انعطاف بیشتری در حل مسائل و پدیده های هیدرولوژیکی دارند، آن ها را جایگزین مناسبی به جای روابط تجربی کرده است. به طور مرسوم در پژوهش های صورت گرفته پیشین مبتنی بر بهینه سازی مدل در همان مقیاس محلی موردبررسی قرارگرفته که فاقد عمومیت مکانی است. هدف این مطالعه ارائه پارامترهایی با اندازه معین است تا در سطح عمومی تری برای تمام زیرحوضه ها پاسخ قابل قبولی را ارائه دهد. بدین منظور پارامترهایی از مدل هیدرو گراف سیلاب که در هیدروگراف سیلاب نقش دارند، در مقیاس زیرحوضه ای و بزرگ مقیاس مورد مقایسه قرارگرفته است. در این مطالعه از مدلHEC-HMSبرای مدل سازی رواناب زیر حوضه ها و میزان رواناب خروجی از حوضه استفاده شده است؛ برای ساختار مدل از عوامل شماره منحنی SCS برای روش تلفات و هیدروگراف واحد SCS جهت روش انتقال استفاده شد. به منظور واسنجی ابتدا بهینه سازی پارامترها در هریک از زیرحوضه ها به صورت جداگانه انجام گرفت و سپس مقدار عمومی پارامترها با به دست آوردن اندازه ثابتی از پارامترهای حساس که در همه زیر حوضه ها پاسخ قابل قبولی ارائه دهند، انجام شد. یافته های تحقیق نشان می دهد که گرچه کارایی مدل در واسنجی با پارامترهای محلی برتر از واسنجی با استفاده از پارامترهای بزرگ مقیاس است، ولی ایستایی پارامترهای عمومی بهتر است. به منظور ارزیابی کارایی مدل از شاخص Nash-sutcliffeاستفاده گردید که این شاخص برای کالیبراسیون محلی ۸۵/۰ و کالیبراسیون بزرگ مقیاس ۶۵/۰ به دست آمد که در دامنه مطلوبی برای شبیه سازی قرار دارد.

رشته کوه بزغوش در شمال غرب ایران و بین استان آذربایجان شرقی و اردبیل با روند شرقی- غربی در مختصات بین َ ۰۰ °۴۸ تا َ ۳۰ °۴۷ درجه طول شرقی و َ ۰۰ °۳۸ تا َ ۳۰ °۳۷ درجه عرض شمالی قرار دارد. در این پژوهش رفتار گسل بناروان مورد بررسی قرار می گیرد و هدف از این پژوهش درک بهتری از رفتار تکتونیکی گسل، بررسی اثرات تکتونیک در تکامل چشم انداز و تجزیه وتحلیل مورفولوژی است. به منظور به دست آوردن اطلاعات بیشتر در مورد فعالیت نئوتکتونیک، ویژگی های ژئومورفولوژیکی فعالیت گسل بر اساس ارزیابی سیستم زهکشی رودخانه، ژئومورفولوژی پرتگاه ها و جبهه های کوهستان بر اساس روش های ارزیابی حرکات تکتونیکی فعال مورد مطالعه قرار گرفته است. در این مطالعه با استفاده از شاخص Iat، ارزیابی نسبی فعالیت های تکتونیکی در محدوده گسل بناروان در دامنه جنوبی رشته کوه بزغوش انجام شد. برای برآورد شاخص Iat، هفت شاخص ژئومورفیک شامل: منحنی های هیپسومتری و انتگرال هیپسومتری (Hi)، شاخص عدم تقارن حوضه زهکشی (فاکتور عدم تقارن)(AF)، فاکتور تقارن توپوگرافی عرضی (T)، شاخص طول جریان رود به شیب رود (SL)، نسبت پهنای کف دره به ارتفاع (VF)، شاخص نسبت (V) و نسبت شکل حوضه زهکشی (BS) محاسبه شد. شاخص Iat، فعالیت های تکتونیکی منطقه را در سه کلاس، فعالیت های بسیار زیاد، زیاد و متوسط طبقه بندی کرد. بر اساس این شاخص در منطقه، حوضه ای که دارای فعالیت های کم باشد، وجود ندارد. با توجه به نقشه پهنه بندی فعال ترین منطقه زیر حوضه ۲ و کمترین فعالیت در زیر حوضه های شماره ۳، ۴ و ۷ مشاهده می شود. مطالعه و ارزیابی شاخص های مختلف ژئومورفیک در منطقه مورد مطالعه بر روی ۸ زیر حوضه در منطقه مورد مطالعه نشان می دهد که منطقه از لحاظ فعالیت های نئوتکتونیکی با تکتونیک جوان فعال می باشد؛ منتهی میزان فعالیت در همه جای آن یکسان نیست. در زیر حوضه شماره ۲ فعالیت های جوان بیشتر از سایر زیر حوضه هاست. علت آن را می توان به فعالیت بیشتر گسل اصلی و گسل های فرعی که موجب بالاآمدگی منطقه شده است، نسبت داد.

در پژوهش حاضر تلاش شده با استفاده از رویکرد محیطی به گردشی، الگوهای همدید توأم با موج های سرمای زمستانی در ایران شناسایی شود. براین اساس با استفاده از داده های میان یابی شده دمای کمینه برای زمستان های ۱۳۳۹ تا ۱۳۸۸ ضمن شناسایی روزهای همراه با سرمای فراگیر، داده های جوی شامل فشار تراز دریا و ارتفاع ژئوپتانسیل تراز ۵۰۰ هکتوپاسکال برای شناسایی الگوهای جوی همراه با موج-های سرمای فراگیر زمستانه در ایران بکار گرفته شد. با انجام تحلیل خوشه ای بر روی داده های فشار تراز دریا طی ۴۸۷ روز همراه با سرمای فراگیر، درنهایت ۵ الگوی همدید تشخیص داده شد. بررسی این الگوها نشان داد که تمامی موج های سرمای فراگیر در پهنه کشور با تکوین یک الگوی پرفشار گسترده بر روی ایران و مناطق همجوار آن توأم بوده است. برهمکنش سامانه های پرفشار سیبری و پرفشارهای اروپایی با کم فشارهای جنب قطبی در انتقال هوای سرد از نواحی قطبی و شمال اسکاندیناوی به عرض-های جنوبی نقش مهمی داشته است. همچنین استقرار پشته ها و سامانه های بندالی تراز میانی جو در بخش های مرکزی و شرقی اروپا و استقرار ناوه شرقی آن ها بر روی ایران با ریزش هوای سرد به قسمت عقب این ناوه توأم بوده و در ایجاد و تداوم موج های سرمایی در سطح کشور تأثیر زیادی داشته است.

جنگل های بلوط زاگرس نقش ارزنده ای در تغذیه آب های زیر زمینی، پایداری کشاورزی، حفاظت خاک و کنترل سیل دارند. بااین وجود، تغییرات اقلیمی از جمله کاهش بارش موجب خشکیدگی بخش قابل توجهی از این منابع ارزشمند شده است. هدف از اجرای این تحقیق یافتن رویکردهای مناسب سازگاری با تغییرات اقلیمی به منظور کاهش شدت خشکیدگی درختان جنگلی از طریق استحصال آب باران و ذخیره آن در خاک بود که در بخشی از جنگل های استان کرمانشاه در قالب طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی انجام یافت. تیمارهای مورد آزمایش شامل بانکت+قرق، قرق، بانکت بدون قرق و شاهد با سه تکرار بودند. بانکت ها به طور منقطع و هلالی شکل به طول ۷ متر و فاصله تقریبی چهار متر به شکل زیگزاکی ایجاد شدند. نتایج این تحقیق نشان داد که اعمال تیمار بانکت+قرق بعد از سه سال، موجب کاهش خشکیدگی ۳۷ پایه و احیای ۱۹ پایه در هکتار (در مقایسه با تیمار شاهد) گردید (درمجموع ۵۷ پایه). تیمار قرق گرچه موجب احیای پایه های خشکیده نگردید، اما موجب کاهش تشدید خشکیدگی به تعداد ۳۸ پایه در هکتار گردید. تأثیر تیمار بانکت بدون قرق منجر به کاهش خشکیدگی به تعداد شش پایه در هکتار به دلیل عدم حفاظت و چرای دام شد. نهایتاً افزایش معنی دار کربن آلی خاک و بهبود جرم مخصوص ظاهری نیز بر اثر اعمال تیمارهای بانکت و قرق به دست آمد که به نوبه خود منجر به افزایش ظرفیت ذخیره رطوبت خاک شدند. بر اساس نتایج این تحقیق، فائق آمدن بر خشکیدگی جنگل های زاگرس مستلزم مدیریت مستقیم و جامع جنگل ها با رویکردهایی مبتنی بر سازگاری با شرایط خشکسالی و حذف عوامل تخریب، به ویژه عوامل برهم زدن نیمرخ خاک مانند شخم و کاربرد ماشین آلات سنگین در عرصه های جنگلی است. اساس این رویکردها حفظ رطوبت خاک، سازگاری با شرایط خشکسالی، حذف عوامل تشدید خشکیدگی درختان جنگلی و تداوم پژوهش های بیشتر است.

پایین بودن میزان ریزش های جوی، تغییرپذیری بالا، نوسان بارش، از ویژگی بارز آب وهوای ایران به شمار می رود. هدف این پژوهش مطالعه و بررسی تغییرات تعداد روزهای بارشی، مقدار بارش و تغییرات شدت بارش در بلند مدت در نواحی مختلف ایران است. داده های بارش روزانه در طی دوره آماری ۳۰ سال از سازمان هواشناسی کشور برای ۵۳ ایستگاه همدید در نقاط مختلف ایران گرد آوری شد. جهت طبقه بندی از نظر دوره تداوم بارش، روزهای بارشی در ۷ طبقه، بارش ۱ روزه، بارش با توالی دو روز، بارش با توالی سه روز الی بارش با توالی ۷ روز بررسی و استخراج گردید. برای تحقق اهداف از روش تحلیل خوشه ای (فاصله اقلیدسی و روش ادغام وارد) برای ناحیه بندی اقلیمی استفاده شد و درنهایت ایران به هفت ناحیه از نظر متغیرهای تعداد روز بارشی تقسیم گردید. سپس دوره مطالعاتی به دو دوره ۱۵ ساله جهت مقایسه تقسیم شد. برای شناسایی شدت بارش روزانه از نسبت بارش حداکثر روزانه به سالانه استفاده شد. نتایج نشان داد که در اغلب نواحی ایران فراوانی روزهای بارشی کوتاه مدت در ۱۵ سال دوم مطالعاتی (۲۰۱۳-۱۹۹۹) نسبت به ۱۵ سال اول (۱۹۸۴-۱۹۹۸) روند افزایشی دارد. این امر نشان می دهد که بارندگی های شدید و رگباری در گستره ایران در حال افزایش است که می تواند ناشی از کاهش تعداد روزهای بارشی به ویژه بارش های میان مدت و بلند مدت (۴-۵ و بیشتر از شش روز) باشد و بیشینه بارش در کوتاه مدت (بارش ۱- ۳ روز) اتفاق می افتد.

در مواجه با خطر سیل و یا خسارات ناشی از خشکسالی، برآورد میزان بارش و الگوی تغییرات مکانی آن در یک منطقه گسترده، یکی از چالش های مهم در علوم هواشناسی، کشاورزی و هیدرولوژی است. اندازه گیری محلی بارندگی در مناطق دور افتاده به دلیل هزینه زیاد و محدودیت های عملیاتی دشوار است. بدین علت در تحقیق حاضر به منظور تعیین الگوی مکانی-زمانی بارش و امکان تلفیق داده ها، سه نوع مختلف از تولیدات بارندگی شامل داده های ماهواره ای (TRMM۳B۴۲)، داده های حاصل از مدل پیش بینی عددی جوّی (MM۵) و اندازه گیری های زمینی (نقشه های حاصل از روش زمین آمار (KED))، مورد مطالعه قرار گرفتند. این مطالعه در بازه زمانی سال های ۲۰۰۰ تا ۲۰۱۰ میلادی و برای منطقه شمال شرق ایران به صورت ماهانه، فصلی و سالانه انجام شد. داده ها با استفاده از شاخص اعتبارسنجی RMSE و الگوریتم تشابه با یکدیگر مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که یکی از ضعف های روش زمین آمار نبودن اطلاعات کافی در ارتفاعات بالای (۱۵۰۰) متر منطقه است. همچنین دقت تصاویر ماهواره ای در فصل های گرم بیشتر بود؛ بطوریکه در ماه آگوست مقدار ۷/۱ RMSE = به دست آمد. در فصل زمستان (ماه ژانویه) بیشترین مقدار ۰۲/۱۴ RMSE = حاصل شد که این امر عملکرد ضعیف تولیدات ماهواره ای TRMM در مناطق پوشیده از یخ را نشان می دهد. در اعتبارسنجی مدل MM۵ بیشترین و کمترین مقدار RMSE به ترتیب ۶۴/۶ و ۰۵/۱ به دست آمد. علاوه بر این مدل MM۵ تا حدود زیادی در شبیه سازی مقادیر بارندگی سالانه بیش برآورد داشت. نتایج تحلیل های مکانی- زمانی الگوریتم تشابه نیز نشان دادند که عملکرد مدل MM۵ در مقیاس ماهانه و فصلی و تعیین مناطق بارندگی بهتر از تصاویر ماهواره ای TRMM بود. همچنین هر سه محصول الگوی مکانی بارندگی در مقیاس فصلی و سالانه را به خوبی نشان دادند.

تغییر روند سامانه های کلان مقیاس اقلیمی همچون تاوه قطبی، نقش بسزایی در تغییر اقلیم سطح زمین دارد. در این پژوهش برای نیل به این هدف، از داده های دوباره واکاوی شده ارتفاع ژئوپتانسیل تراز میانی جو از مرکز ملی جو و اقیانوس شناسی ایالات متحده آمریکا استفاده شده است. این داده ها دارای تفکیک مکانی ۵/۲×۵/۲ درجه قوسی و به صورت میانگین روزانه برداشت گردیده است. دوره آماری این پژوهش از سال ۱۹۴۸ تا ۲۰۰۷ میلادی برای نیمکره شمالی بوده و شامل ۱۴۴×۳۶ یاخته است. برای مقایسه میانگین ها، از آزمون تی- تست برای دو گروه وابسته و جهت بررسی روند تاوه قطبی از آزمون روند کندال تاو استفاده گردید. نتایج پژوهش نشان داد که تاوه قطبی در ماه های اردیبهشت، خرداد، تیر، مرداد، شهریور و اسفندماه، دارای روند کاهشی (منفی) در سطح معنی داری ۰۱/۰ است. البته علل کاهش سطح تاوه قطبی در نیمه سرد سال و به ویژه در بهمن ماه و اسفندماه نیز قابل تأمل است. همچنین در تمام ماه های مورد بررسی، سطح تاوه قطبی کاهش یافته و سیر نزولی داشته که عموماً این سیر کاهشی، در نیمه گرم سال بیشتر از نیمه سرد سال است. این تغییرات باعث ناهنجاری در الگوهای آب وهوایی مناطق می گردد.